亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        絮凝控制高濃度藻華對水質(zhì)和植被恢復(fù)的影響

        2023-02-24 00:57:50楊瑾晟陳開寧謝三桃史小麗
        中國環(huán)境科學(xué) 2023年2期
        關(guān)鍵詞:伊樂藻水華藍(lán)藻

        楊瑾晟,姜 磊,蘆 津,陳開寧,謝三桃,張 民,史小麗*

        絮凝控制高濃度藻華對水質(zhì)和植被恢復(fù)的影響

        楊瑾晟1,2,姜磊1,2,蘆津1,2,陳開寧1,謝三桃3,張民1,史小麗1*

        (1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210008;2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究總院有限公司,安徽 合肥 230088)

        模擬了葉綠素a濃度為 1001.63μg/L的高濃度藍(lán)藻水華,選用聚合氯化鋁(PAC),氯化鐵(FeCl3),陽離子淀粉-殼聚糖(CSC) 3種絮凝劑實(shí)施應(yīng)急控藻,探究其對水質(zhì)和沉水植被恢復(fù)的影響.研究發(fā)現(xiàn), FeCl3和CSC處理后水體DO分別降至1.35, 0.61mg/L,氨氮則高達(dá)24.93, 45.74mg/L,引發(fā)水體持續(xù)的重度黑臭;相比之下, PAC處理后ORP、DO、氨氮明顯改善,分別為-76.00mV、3.64mg/L、9.25mg/L,且優(yōu)于空白處理的-140.43mV、2.34mg/L、13.10mg/L,水體重度黑臭持續(xù)時(shí)長從15d減少至4d,沉水植被恢復(fù)潛力提升,其中伊樂藻()的生物量顯著增加,優(yōu)于無藻華對照(<0.05); FeCl3和CSC處理未能緩解苦草(),伊樂藻受到的生長脅迫,甚至加劇了對伊樂藻的生長脅迫,且CSC處理顯著抑制了伊樂藻的葉數(shù),株高,生物量的增長(<0.05).結(jié)果表明,絮凝沉降可以快速控制湖濱帶高濃度藍(lán)藻水華,但可能會產(chǎn)生黑臭,應(yīng)考慮增加曝氣增氧等措施以緩解水質(zhì)惡化,并選取合適的沉水植被進(jìn)行生態(tài)修復(fù),以期實(shí)現(xiàn)長效控藻目標(biāo).

        湖濱帶;絮凝控藻;高濃度藻華;水體黑臭;沉水植物恢復(fù)

        湖泊富營養(yǎng)化及其藍(lán)藻水華是全球范圍內(nèi)的重大水環(huán)境問題.藍(lán)藻水華會對水生生態(tài)系統(tǒng)造成極大危害,甚至威脅飲用水安全[1-3].長期的野外原位觀測表明,藍(lán)藻能夠快速增殖暴發(fā)水華,并在大型富營養(yǎng)化湖泊下風(fēng)向湖濱帶形成高濃度藍(lán)藻水華[4].湖濱帶作為與人類生產(chǎn)生活聯(lián)系最緊密的區(qū)域,同時(shí)也是實(shí)施內(nèi)源削減、水生植物修復(fù)的主要區(qū)域,對于富營養(yǎng)化水體的系統(tǒng)修復(fù)具有重要意義[5],受到湖泊管理者的高度重視.因此,有必要針對大型富營養(yǎng)化湖泊湖濱帶高濃度藻華實(shí)施科學(xué)合理的應(yīng)急防控方法,減輕可能產(chǎn)生的生態(tài)災(zāi)害,并促進(jìn)湖泊的生態(tài)恢復(fù).

        目前較為常見的藍(lán)藻水華應(yīng)急防控方法可以分為物理、化學(xué)和生物方法.物理方法通常需要大量基礎(chǔ)設(shè)施投資,僅在設(shè)備運(yùn)行時(shí)能收到一定成效,對高濃度藻華的緩解顯得乏力[6-7].以殺滅或抑制藻類生長為主的化學(xué)方法一般存在非特異性、持續(xù)時(shí)間短等問題[8-10].藍(lán)藻水華產(chǎn)生的低DO環(huán)境極易導(dǎo)致非經(jīng)典生物操縱的鰱鳙等濾食性魚類死亡,微生物控藻方法目前亦缺少實(shí)際有效的運(yùn)用案例[5].

        相比之下,利用低劑量的天然或化學(xué)改性混凝劑或粘土,通過絮凝、沉淀過程,被證實(shí)可以應(yīng)急控制藻華或原位固定水體中磷[5].國內(nèi)外已有較多運(yùn)用鋁、鐵等傳統(tǒng)金屬鹽類,或陽離子淀粉、殼聚糖等可生物降解的天然藥劑實(shí)現(xiàn)應(yīng)急控藻的研究和報(bào)道,但初始葉綠素a(Chl-a)濃度通常不超過300μg/ L[11-12].本文前期研究補(bǔ)充了在Chl-a濃度高達(dá)400~ 1700μg/L時(shí)絮凝控藻的適用性,證明其是唯一一種能夠有效應(yīng)對大型富營養(yǎng)化湖泊湖濱帶高濃度藍(lán)藻水華的應(yīng)急方法[4].然而,通過高劑量絮凝劑控制高濃度藻華(Chl-a濃度超過1000μg/L)是否會產(chǎn)生水質(zhì)惡化的潛在風(fēng)險(xiǎn),如大量藻類在湖底堆積腐爛造成水體嚴(yán)重黑臭等,以及可能會對湖泊后續(xù)的恢復(fù)策略產(chǎn)生哪些負(fù)面影響等,仍需進(jìn)一步研究.

        本文模擬了高濃度藻華體系(Chl-a濃度為1001.63μg/L),選取聚合氯化鋁、氯化鐵和陽離子淀粉-殼聚糖3種絮凝劑實(shí)施應(yīng)急控藻,探究其在絮凝控制高濃度藻華后的環(huán)境變化;隨后在體系中種植苦草()、狐尾藻()、伊樂藻()等3種沉水植物,比較1周后的生長情況變化,以評估不同絮凝劑實(shí)施絮凝控藻后對沉水植被恢復(fù)的影響.

        1 材料和方法

        1.1 樣品采集和高濃度藻華模擬

        實(shí)驗(yàn)用水,底泥和藍(lán)藻水華樣品均采集自2019年9月巢湖原位.使用水樣采集器(聚乙烯材質(zhì))采集巢湖原位的表層和中層混合水樣;使用柱狀采樣器(Ф90mm×500mm,Rigo公司,日本)收集巢湖底部沉積物樣品;使用浮游生物網(wǎng)(200目, 64μm)富集藻類.

        采集的樣品于當(dāng)天在低溫黑暗環(huán)境下轉(zhuǎn)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,將沉積物樣品攪拌均勻后,取200mL樣品加入2L塑料燒杯中,采用虹吸法向燒杯內(nèi)緩慢注入水樣,避免沉積物受水力擾動而再懸浮;將富集的藻類樣品加入燒杯中模擬高濃度藻華,采用丙酮提取、紫外分光光度法(HJ 897-2017)測定Chl-濃度為1001.63μg/L.使用黑色遮光膠帶將燒杯外壁從底部進(jìn)行捆綁遮蔽,至2/3高度處,模擬湖泊下層環(huán)境.

        1.2 絮凝降藻

        分別采用聚合氯化鋁(PAC)、氯化鐵(FeCl3)和陽離子淀粉-殼聚糖(CSC)作為絮凝劑,根據(jù)此前報(bào)道的處理劑量[4],分別選擇162mg PAC-2.70g硅藻土、216mg FeCl3-2.16g硅藻土和7.2g陽離子淀粉-1.8g殼聚糖加入高濃度藻華體系,藻類24h沉降率分別達(dá)到99.9%,99.9%,93.1%.設(shè)置1組藻華空白處理對照,空白和不同絮凝處理每組設(shè)置3個(gè)平行,共12個(gè);同時(shí),設(shè)置1個(gè)無藻華的對照實(shí)驗(yàn).

        在絮凝處理后的第1, 4, 9, 15, 24, 29d對各處理的水質(zhì)和嗅味物質(zhì)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測.使用多功能水質(zhì)參數(shù)測定儀(YSI660,美國)測定水體中的氧化還原電位(ORP)、溶解氧(DO)、電導(dǎo)率(EC)和濁度,采用納氏試劑分光光度法(HJ 535-2009)測定氨氮,采用頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS, agilent公司,美國)測定水體中的嗅味物質(zhì)[13],包括2-甲基異莰醇(2-Methylisoborneol)、β-環(huán)檸檬醛(beta- Cyclocitral)、二甲萘烷醇(Geosmin,土臭素)等.

        1.3 沉水植被恢復(fù)

        在無藻華對照、藻華空白和絮凝處理組中種植苦草()、狐尾藻()和伊樂藻() 3種耐污能力強(qiáng)的沉水植物,每個(gè)處理組設(shè)置3個(gè)平行.置于光照培養(yǎng)箱生長1周后,觀察并記錄各植株的生長狀況,包括葉或杈數(shù)、株高、葉寬、根長、總重.

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        表1 沉水植被恢復(fù)潛力的判定

        此外,基于沉水植被的生長變化情況,對其恢復(fù)潛力進(jìn)行評價(jià),計(jì)算公式和評價(jià)方法如表1所示.本研究中所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果取3次平行實(shí)驗(yàn)均值,使用SPSS獨(dú)立樣本檢驗(yàn)進(jìn)行差異比較,<0.05認(rèn)為存在顯著差異.

        2 結(jié)果與分析

        2.1 水質(zhì)變化

        由于藻類大量堆積,藻華空白處理組的ORP、DO在前4d出現(xiàn)驟降,分別從(-54.33±71.91)mV、(8.71±0.06)mg/L降至(-376.98±15.11)mV、(1.83±0.22)mg/L,濁度則在前9d持續(xù)上升.隨后藻類逐步消亡, ORP緩慢上升并在第29d恢復(fù)到(-140.43±8.27)mV,濁度下降至(910.33±591.90)NTU,而DO無明顯變化(=0.934).同時(shí),氨氮在此過程中亦出現(xiàn)下降.相比之下,絮凝處理后,水體ORP下降幅度較小并始終優(yōu)于空白處理(<0.001), EC增加(<0.038),濁度下降(<0.001).其中, PAC處理后DO從(11.23±0.28)mg/L降至(3.67±0.28)mg/L,但始終優(yōu)于其他處理(<0.001);氨氮在前15d內(nèi)持續(xù)降至(6.76±0.63)mg/L,并保持最低(<0.003); EC在第24d回到初始水平.然而, FeCl3和CSC處理后, DO在第24d后低于空白處理(<0.001),并且氨氮、EC均顯著高于空白處理(<0.001).在CSC處理9d后,氨氮、EC分別達(dá)到(51.10±3.38)mg/L、(7303.67±74.09) μS/cm,高于其他處理組(<0.001)(圖1).

        圖1 絮凝后水質(zhì)參數(shù)的變化情況

        2.2 嗅味物質(zhì)

        在空白處理組中,嗅味物質(zhì)在第9d達(dá)到峰值, 3種嗅味物質(zhì)分別為(103.61±9.13), (1392.95±560.20), (1.70±0.95)ng/L.相比之下,絮凝控藻顯著抑制了2-甲基異莰醇(<0.001)、β-環(huán)檸檬醛(<0.002)的釋放, FeCl3和CSC處理對二甲萘烷醇同樣有顯著抑制作用(<0.040).但PAC處理前期存在2-甲基異莰醇釋放,濃度可達(dá)9.86~11.38ng/L,處理后期二甲萘烷醇濃度持續(xù)增加并在第29d時(shí)達(dá)到(1.37±0.45)ng/L,顯著高于其他處理(<0.001)(圖2).

        圖2 絮凝后水體嗅味物質(zhì)含量變化

        2.3 黑臭狀況

        表2 絮凝后水體黑臭狀況*

        注:*表內(nèi)“+”代表有1個(gè)指標(biāo)達(dá)到“重度黑臭”;“-”代表有1個(gè)指標(biāo)達(dá)到“輕度黑臭”.

        高濃度藍(lán)藻水華暴發(fā)后,水體重度黑臭狀態(tài)維持超過15d,此后有所減輕.不同絮凝方法對于水體黑臭的影響不同. PAC處理后,水體自第9d起一直保持輕度黑臭狀態(tài),明顯優(yōu)于其他處理.而FeCl3處理雖然在4~9d時(shí)較空白有所好轉(zhuǎn),但水體始終處于重度黑臭狀態(tài); CSC處理后的第1~4d,水體處于輕度黑臭狀態(tài),隨后情況惡化達(dá)到重度黑臭水平,直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束也未出現(xiàn)明顯改善(表2).

        2.4 沉水植被恢復(fù)潛力

        圖3 絮凝后實(shí)施沉水植被恢復(fù)潛力

        如圖3所示,不同絮凝處理對于不同沉水植被恢復(fù)的影響不同. PAC處理后,苦草、伊樂藻和狐尾藻的生長情況總體優(yōu)于藻華空白處理,其中狐尾藻和伊樂藻的葉/杈數(shù)、株高、總重的恢復(fù)潛力評價(jià)均值分別達(dá)1.76, 1.94, 2.36和1.56, 1.31, 3.13,狐尾藻杈數(shù)和伊樂藻總重增長顯著優(yōu)于無藻對照(<0.05),說明PAC處理增加了其恢復(fù)潛力. FeCl3處理后,雖然苦草葉寬、根長評價(jià)值顯著高于0,但3種沉水植被的生長情況與藻華空白處理總體上無顯著差異,表明該處理并不能緩解高濃度藻華對沉水植被生長的抑制;此外,伊樂藻葉數(shù)的評價(jià)均值為-3.73,顯著劣于藻華空白處理(=0.019),說明加劇了對伊樂藻葉片生長的抑制.CSC處理后,狐尾藻杈數(shù)、株高、總重的評價(jià)均值接近1,與無藻對照組生長情況相似(<0.05);除根長外,苦草的生長情況與藻華空白處理無顯著差異;而伊樂藻的葉數(shù)、株高和總重的評價(jià)均值分別達(dá)-5.91, -0.55和-1.77,顯著低于0(<0.05),表明其受到的生長脅迫明顯加重.

        3 討論

        3.1 絮凝控制高濃度藻華后的水質(zhì)惡化風(fēng)險(xiǎn)

        藻類大量堆積極易造成水體缺氧,加之沉降至沉積物表層后光合作用減弱,藻類產(chǎn)氧減少,水中DO消耗迅速;此外,由于湖泊水體或沉積物中大量藻源性有機(jī)質(zhì)在微生物作用下分解,需要消耗水中大量的氧氣,使得微生物厭氧呼吸加劇,從而在還原條件下形成許多致黑臭物質(zhì)[14-15].因此,雖然絮凝控藻可以有效緩解藻華,但沉降的藻類仍有引發(fā)水體黑臭的風(fēng)險(xiǎn).本研究中,無論是在空白處理還是在不同的絮凝處理中,水體中的DO和ORP出現(xiàn)不同程度的下降.

        研究發(fā)現(xiàn),不同絮凝處理對于水環(huán)境的影響是不同的.在PAC處理后, DO始終保持較高值.一方面,相較于仍保持著高藻類生物量、高活性的空白處理,絮凝后水體中藻類生物量大幅削減, DO消耗亦同步削減;另一方面, Al3+具有殺藻或抑藻效果[16-17],可能進(jìn)一步抑制沉降藻類的呼吸.通常DO被認(rèn)為是黑臭治理的關(guān)鍵因素,維持3~4mg/L以上水體自凈能力可以得到明顯提升,因此氨氮能夠持續(xù)下降,水體黑臭也得到顯著改善.雖然在此過程中伴隨有少量嗅味物質(zhì)的釋放,但其濃度均低于2-甲基異莰醇15ng/L、β-環(huán)檸檬醛19.3ng/L、二甲萘烷醇10ng/L的嗅閾值[18].

        相比之下,即便Fe3+被報(bào)道會引起細(xì)胞氧化應(yīng)激,從而破壞細(xì)胞膜、脂質(zhì)、蛋白和DNA等導(dǎo)致藻細(xì)胞死亡[19],從而減少水中DO的消耗,但在FeCl3和CSC處理后期,水體中DO始終低于1.5mg/L,水質(zhì)不斷惡化并持續(xù)保持黑臭.這可能是由于微氧條件下兼性微生物活性強(qiáng),相較于專性厭氧微生物要求ORP在-200~-400mV之間,兼性微生物在100mV以下即可進(jìn)行無氧呼吸,此時(shí)泥水界面主要的微生物過程包括水解酸化、氮呼吸和鐵錳呼吸.其中,氮呼吸過程產(chǎn)生氨氮、亞硝酸鹽,鐵錳呼吸過程將Fe3+還原為Fe2+,過程中需要消耗氧氣,并且產(chǎn)生酸性物質(zhì)[20-22].FeCl3、陽離子淀粉和殼聚糖分別提供了Fe3+、有機(jī)氮和生物可降解的有機(jī)大分子,可能加劇了這些過程,造成水體中DO的持續(xù)消耗和氨氮增加,進(jìn)而引發(fā)持續(xù)黑臭.這與此前3種絮凝劑控制藍(lán)藻水華后短期內(nèi)(1d) DO基本保持在2~4mg/L以上、總?cè)芙獾?TDN)保持在0.6~2.4mg/L[4]的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果不一致.本研究補(bǔ)充了絮凝控制高濃度藻華的后較長一段時(shí)間內(nèi)(30d)的水質(zhì)變化情況,結(jié)果表明, FeCl3和CSC處理均會導(dǎo)致水體DO持續(xù)下降(<2mg/L)和氨氮急劇釋放(>20mg/L),與此前CSC處理較高濃度藍(lán)藻水華時(shí)觀察到的沉積物TOC驟增、TDN在1~8h后釋放[4]結(jié)論基本一致.因此,不同絮凝方法對水環(huán)境影響具有較大差異,在實(shí)施絮凝控藻前,應(yīng)充分評估不同絮凝劑所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),必要時(shí)應(yīng)在絮凝后一段時(shí)間內(nèi)增加曝氣增氧操作,以防止水體黑臭.

        3.2 絮凝控制高濃度藻華后的沉水植被恢復(fù)策略

        沉水植被具有加速懸浮物沉降、完善湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能、抑制藻類生長等重要生態(tài)作用,對于提升湖體抗沖擊能力、長效防控藍(lán)藻水華有積極意義[23-24].絮凝處理能夠有效沉降藻類,降低水體濁度,實(shí)現(xiàn)較低的藻類覆蓋度和較高的透明度,從而有利于大型水生植被恢復(fù)[25-26].但也有相關(guān)研究證實(shí)了藻華腐爛分解會導(dǎo)致沉水植物消亡[27].因此,能否在實(shí)施絮凝后采取沉水植被恢復(fù)的生態(tài)修復(fù)策略改善湖泊生態(tài)還有待評估.

        本研究表明,不同絮凝處理體系和不同修復(fù)物種選取均會對沉水植被的恢復(fù)產(chǎn)生明顯差異.就絮凝方法而言,PAC處理適宜3種沉水植物恢復(fù), FeCl3處理減輕了沉水植被在高濃度藻華環(huán)境中的生長壓力, CSC處理則會加重對苦草,伊樂藻的生長脅迫;就物種選取而言,狐尾藻在使用3種絮凝劑應(yīng)急控制高濃度藻華后均表現(xiàn)出了良好的生長潛力,苦草次之,而伊樂藻在FeCl3和CSC處理中受到的生長抑制更加嚴(yán)重.

        這可能與沉水植物的生長策略和對不同環(huán)境因子耐受性相關(guān).由于各處理均出現(xiàn)了不同程度的黑臭,植物根莖極易腐爛,而狐尾藻可以依靠不定根和莖葉從水體和沉積物中獲取營養(yǎng),維持植株正常生長[28].此外,對狐尾藻具有毒害作用的金屬和有機(jī)物可以在脫毒后儲存在其體內(nèi)或在體內(nèi)被降解[29-31],這些特征可使狐尾藻在不同處理中均表現(xiàn)出較好的生長潛力.有研究報(bào)道,氨氮1.5~4.0mg/L時(shí)狐尾藻可正常生長,當(dāng)氨氮達(dá)到8.0mg/L時(shí)狐尾藻更合適成為生態(tài)恢復(fù)的先鋒種[32].相比之下,苦草對氨氮的最大耐受濃度為6.0mg/L,而伊樂藻的耐受性差于苦草[33-34],這解釋了在氨氮較低的PAC處理中, 3種植物均展現(xiàn)出了較好的生長潛力;而在氨氮保持高濃度的CSC處理中,苦草、狐尾藻所受到的生長抑制更加嚴(yán)重.另一方面, FeCl3處理中沉水植被根和莖暴露于鐵中可能受到氧化應(yīng)激[35], CSC處理產(chǎn)生的高電導(dǎo)率,均會影響沉水植物的生長.因此,在對大型富營養(yǎng)化湖泊湖濱帶的高濃度藍(lán)藻水華實(shí)施絮凝應(yīng)急控制工程時(shí),使用不同絮凝劑后湖泊后續(xù)實(shí)施沉水植被恢復(fù)的策略需作出相應(yīng)調(diào)整,應(yīng)充分評估不同絮凝方法產(chǎn)生的環(huán)境影響和不同修復(fù)物種的耐受性與生長潛力,以確定最合適的湖泊修復(fù)策略.

        4 結(jié)論

        4.1 在大型富營養(yǎng)化湖泊下風(fēng)向的湖濱帶易形成Chl-高于1000μg/L的高濃度藍(lán)藻水華,投加高劑量的絮凝劑可能是唯一適用的方法,但易引發(fā)水體黑臭,進(jìn)而影響湖泊后續(xù)修復(fù)策略.

        4.2 PAC處理后,水體DO保持在3.67~11.23mg/L,氨氮持續(xù)降至6.76mg/L,優(yōu)于其他處理(<0.05),水體重度黑臭由15d縮至4d.而FeCl3和CSC處理則造成DO持續(xù)降至1.35, 0.61mg/L,氨氮升高至24.93, 45.74mg/L,導(dǎo)致水體在較長一段時(shí)間內(nèi)仍處于重度黑臭狀態(tài).

        4.3 不同絮凝處理中, PAC絮凝后狐尾藻、苦草、伊樂藻均表現(xiàn)出最優(yōu)的恢復(fù)潛力,其中伊樂藻生物量顯著優(yōu)于無藻華對照(<0.05),而FeCl3和CSC絮凝未能緩解高濃度藻華對苦草和伊樂藻產(chǎn)生的生長脅迫,CSC處理甚至顯著抑制了伊樂藻的生長(<0.05).

        [1] Yang Z, Buley R P, Fernandez-Figueroa E G, et al. Hydrogen peroxide treatment promotes chlorophytes over toxic cyanobacteria in a hyper-eutrophic aquaculture pond [J]. Environmental Pollution, 2018, 240:590-598.

        [2] Chen C, Shi X L, Yang Z, et al. An integrated method for controlling the offensive odor and suspended matter originating from algae- induced black blooms [J]. Chemosphere, 2019,221:526-532.

        [3] Kibuye F A, Zamyadi A, Wert E C. A critical review on operation and performance of source water control strategies for cyanobacterial blooms: Part I-chemical control methods [J]. Harmful Algae, 2021, doi:10.1016/j.hal.2021.102099.

        [4] Liu K X, Jiang L, Yang J S, et al. Comparison of three flocculants for heavy cyanobacterial bloom mitigation and subsequent environmental impacts [J]. Journal of Oceanology and Limnology, 2022,doi:10.1007/ s00343-022-1351-7.

        [5] 史小麗,楊瑾晟,陳開寧,等.湖泊藍(lán)藻水華防控方法綜述 [J]. 湖泊科學(xué), 2022,34(2):349-375.

        Shi X L, Yang J S, Chen K N, et al. Review on the control and mitigation strategies of lake cyanobacterial blooms [J]. Journal of Lake Sciences, 2022,34(2):349-375.

        [6] 范帆,李文朝,柯凡.巢湖市水源地銅綠微囊藻()藻團(tuán)粒徑時(shí)空分布規(guī)律 [J]. 湖泊科學(xué), 2013,25(2):213- 220.

        Fan F, Li W C, Ke F. Spatio-temporal distribution ofcolony diameters in the water source region of Chaohu City [J]. Journal of Lake Sciences, 2013,25(2):213-220.

        [7] Fan F, Shi X L, Zhang M, et al. Comparison of algal harvest and hydrogen peroxide treatment in mitigating cyanobacterial blooms via an in situ mesocosm experiment [J]. Science of the Total Environment, 2019,694:133721.

        [8] Lürling M, Mucci M. Mitigating eutrophication nuisance: In-lake measures are becoming inevitable in eutrophic waters in the Netherlands [J]. Hydrobiologia, 2020,847(21):4447-4467.

        [9] Matthijs H C, Visser P M, Reeze B, et al. Selective suppression of harmful cyanobacteria in an entire lake with hydrogen peroxide [J]. Water Research, 2012,46(5):1460-1472.

        [10] Liu M X, Shi X L, Chen C, et al. Responses ofcolonies of different sizes to hydrogen peroxide stress [J]. Toxins, 2017,9(10), doi:10.3390/toxins9100306.

        [11] Ma X X, Wang Y A, Feng S Q, et al. Comparison of four flocculants for removing algae in Dianchi Lake [J]. Environmental Earth Sciences, 2015,74(5):3795-3804.

        [12] Aktas T S, Takeda F, Maruo C, et al. Comparison of four kinds of coagulants for the removal of picophytoplankton [J]. Desalination and Water Treatment, 2013,51(16-18):3547-3557.

        [13] 呂成旭,石瑞潔,季銘,等.高外源性藻類輸入的城市河道嗅味物質(zhì)分布特征及影響因素 [J]. 環(huán)境化學(xué), 2022,41(5):1-12.

        Lv C X, Shi R J, Ji M, et al. Distribution characteristics and influencing factors of odorants in urban rivers with high exogenous algae input [J]. Environmental Chemistry, 2022,41(5):1-12.

        [14] 范成新.太湖湖泛形成研究進(jìn)展與展望.湖泊科學(xué), 2015,27(4):553- 566.

        Fan C X. Progress and prospect in formation of black bloom in Lake Taihu: A review [J]. Journal of Lake Sciences, 2015,27(4):553-566.

        [15] 邢鵬,胡萬婷,吳瑜凡,等.淺水湖泊湖泛(黑水團(tuán))中的微生物生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展 [J]. 湖泊科學(xué), 2015,27(4):567-574.

        Xing P, Hu W T, Wu Y F, et al. Major progress in microbial ecology of hypoxia in the shallow eutrophic lakes [J]. Journal of Lake Sciences, 2015,27(4):567-574.

        [16] Gensemer R W, Playle R C. The bioavailability and toxicity of aluminum in aquatic environments [J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 1999,29(4):315-450.

        [17] Jan?ula D, Mar?álek B. Seven years from the first application of polyaluminium chloride in the Czech Republic - effects on phytoplankton communities in three water bodies [J]. Chemistry and Ecology, 2012,28(6):535-544.

        [18] Watson S B. Aquatic taste and odor: A primary signal of drinking-water integrity [J]. Journal of Toxicology and Environmental Health-Part a-Current Issues, 2004,67(20-22):1779-1795.

        [19] Foyer C H, DescourvièRes P, Kunert K J. Protection against oxygen radicals: an important defence mechanism studied in transgenic plants [J]. Plant, Cell & Environment, 1994,17(5):507-523.

        [20] 馬晨,周順桂,莊莉,等.微生物胞外呼吸電子傳遞機(jī)制研究進(jìn)展 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2011,31(7):2008-2018.

        Ma C, Zhou S, Zhuang L, et al. Electron transfer mechanism of extracellular respiration: a review. Acta Ecologica Sinica, 2011,31(7): 2008-2018.

        [21] 陸文俊.生境氧化還原電位影響淀粉酸化末端產(chǎn)物分布規(guī)律研究 [D]. 上海:華東理工大學(xué), 2013.

        Lu W J. Influence of oxidation-reduction potential on distrubition and variation of end products in the process of starch hydrolysis and acidification [D]. Shanghai: East China University of Science and Technology, 2013.

        [22] 趙志瑞,劉碩,李鐸,等.脫氮菌劑在低溶解氧黑臭水體中氮代謝特征 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2020,41(1):304-312.

        Zhao Z R, Liu S, Li D, et al. Characteristics of nitrogen metabolism by denitrifying bacterial agents in low dissolved oxygen black odor water [J]. Environmental Science, 2020,41(1):304-312.

        [23] 劉正文,張修峰,陳非洲,等.淺水湖泊底棲-敞水生境耦合對富營養(yǎng)化的響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)理:對湖泊修復(fù)的啟示 [J]. 湖泊科學(xué), 2020, 32(1):1-10.

        Liu Z W, Zhang X F, Chen F Z, et al. The responses of the benthic- pelagic coupling to eutrophication and regime shifts in shallow lakes: Implication for lake restoration [J]. Journal of Lake Sciences, 2020, 32(1):1-10.

        [24] 劉永,郭懷成,周豐,等.湖泊水位變動對水生植被的影響機(jī)理及其調(diào)控方法 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006,26(9):3117-3126.

        Liu Y, Guo H C, Zhou F, et al. Role of water level fluctuation on aquatic vegetation in lakes [J]. Acta Ecologica Sinica, 2006,26(9): 3117-3126.

        [25] Xu F L, Tao S, Xu Z R. The restoration of riparian wetlands and macrophytes in Lake Chao, an eutrophic Chinese lake: possibilities and effects [J]. Hydrobiologia, 1999,405:169-178.

        [26] Gulati R D, Pires L M D, Van Donk E. Lake restoration studies: Failures, bottlenecks and prospects of new ecotechnological measures [J]. Limnologica, 2008,38(3/4):233-247.

        [27] 劉麗貞,秦伯強(qiáng),朱廣偉,等.太湖藍(lán)藻死亡腐爛產(chǎn)物對狐尾藻和水質(zhì)的影響 [J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012,32(10):3154-3159.

        Liu L Z, Qin B Q, Zhu G W, et al. Effect of decomposition products of cyanobacteria onand water quality in Lake Taihu, China [J]. Acta Ecologica Sinica, 2012,32(10):3154-3159.

        [28] 高瑩,余小敏,劉杰,等.狐尾藻斷枝上不定根與芽發(fā)生的初步研究 [J]. 水生生物學(xué)報(bào), 2007,31(5):726-730.

        Gao Y, Yu X M, Liu J, et al. Production of adventitious roots and buds on fragments ofL. [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2007,31(5):726-730.

        [29] Stanley R A. Toxicity of heavy metals and salts to Eurasian watermilfoil (L.) [J]. Archives of environmental contamination and toxicology, 1974,2(4):331-41.

        [30] Yabanli M, Yozukmaz A, Sel F. Heavy metal accumulation in the leaves, stem and root of the invasive submerged macrophyteL. (Haloragaceae): an example of Kadin Creek (Mugla, Turkey) [J]. Brazilian Archives of Biology and Technology, 2014,57(3):434-440.

        [31] 劉少博,冉彬,曾冠軍,等.高銨條件下綠狐尾藻的生理與氮磷吸收特征 [J]. 環(huán)境科學(xué), 2017,38(9):3731-3737.

        Liu S B, Ran B, Zeng G J, et al. Physiological characteristics and nitrogen and phosphorus uptake ofunder high ammonium conditions [J]. Environmental Science, 2017,38(9): 3731-3737.

        [32] 金相燦,郭俊秀,許秋瑾,等.不同質(zhì)量濃度氨氮對輪葉黑藻和穗花狐尾藻抗氧化酶系統(tǒng)的影響 [J]. 生態(tài)環(huán)境, 2008,17(1):1-5.

        Jin X C, Guo J X, Xu Q J, et al. Effects of different concentrations of NH4+on antioxidant system ofand[J]. Ecology and Environment, 2008,17(1):1-5.

        [33] 周金波,金樹權(quán),包薇紅,等.不同濃度氨氮對4種沉水植物的生長影響比較研究 [J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2018,35(1):74-81.

        Zhou J B, Jin S Q, Bao W H, et al. Comparison of effects of ammonia nitrogen concentrations on growth of four kinds of submerged macrophytes [J]. Journal of Agricultural Resources and Environment, 2018,35(1):74-81.

        [34] 趙溫.苦草和伊樂藻對水體銨態(tài)氮、磷濃度的響應(yīng) [D]. 武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013.

        Zhao W. Responses ofandto ammonium nitrogen and phosphorus concentrations in water environment [D]. Wuhan:Huazhong Agricultural University, 2013.

        [35] Sinha S, Basant A, Malik A, et al. Iron-induced oxidative stress in a macrophyte: A chemometric approach [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2009,72(2):585-595.

        Effects of controlling heavy cyanobacterial blooms through flocculation on water quality and submerged macrophyte restoration.

        YANG Jin-sheng1,2, JIANG Lei1,2, LU Jin1,2, CHEN Kai-ning1, XIE San-tao3, ZHANG Min1, SHI Xiao-li1*

        (1.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China;2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;3.Anhui Water Resources and Hydropower Survey, design and Research Institute Co., Ltd, Hefei 230088, China)., 2023,43(2):561~567

        Cyanobacterial blooms could accumulate and form high concentration algal scum in the leeward lakeside, which could seriously damage the aquatic ecology health. Flocculation-sinking is one of the most effective approaches for rapidly mitigating heavy cyanobacterial blooms. But the potential risk of water deterioration would affect the subsequent lake restoration strategies. In this study, three flocculants including polyaluminum chloride (PAC), ferric chloride (FeCl3) and cationic starch with chitosan (CSC), were used to control heavy cyanobacterial blooms with the chlorophyll-a concentration of 1001.63μg/L. Then, the impacts of flocculation on water quality and submerged macrophyte restoration were evaluated. The result showed that the water turned to black and odorous in FeCl3and CSC treatments, with DO dropping to 1.35mg/L and 0.61mg/L, and ammonia nitrogen increasing to 24.93mg/L and 45.74mg/L, respectively. While in PAC treatment, ORP (-76.00mV), DO (3.64mg/L) and ammonia nitrogen (9.25mg/L) were ameliorated, compared with those of -140.43mV, 2.34mg/L, and 13.10mg/L in control treatment, respectively. The duration of severe black-and-odorous water decreased from 15d to 4d, and the restoration potential of submerged macrophyte was promoted. Particularly, the biomass ofincreased significantly, compared with that of the control without cyanobacterial blooms (<0.05). However, the growth stress ofandin FeCl3and CSC treatments was not to be alleviated. CSC treatment could inhibit the growth of leaf, plant height and biomass of(<0.05). Results showed that flocculation and sedimentation could quickly control the heavy cyanobacterial blooms in the lakeside area, but black and odorous water event may occur. Measures, such as aeration for oxygenation, should be implemented to alleviate the deterioration of water quality. Afterwards, appropriate submerged macrophyte should be selected for ecological restoration, for achieving the goal of long-term algal control.

        lakeside area;flocculation;heavy cyanobacterial blooms;black and odorous water;submerged macrophyte restoration

        X524

        A

        1000-6923(2023)02-0561-07

        楊瑾晟(1999-),江蘇淮安人,中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所碩士研究生,主要研究方向?yàn)樗{(lán)藻水華防控和湖泊生態(tài)修復(fù).

        2022-06-20

        中國科學(xué)院STS項(xiàng)目(KFJ-STS-QYZD-2021-01-002);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(32071573,41877544)

        * 責(zé)任作者, 研究員, xlshi@niglas.ac.cn

        猜你喜歡
        伊樂藻水華藍(lán)藻
        藻類水華控制技術(shù)及應(yīng)用
        “小精高”模式下不同水草搭配種植模式對河蟹營養(yǎng)品質(zhì)的影響
        蟹池中的伊樂藻如何養(yǎng)護(hù)
        南美白對蝦養(yǎng)殖池塘藍(lán)藻水華處理舉措
        南美白對蝦養(yǎng)殖池塘藍(lán)藻水華處理舉措
        針對八月高溫藍(lán)藻爆發(fā)的有效處理方案
        蟹塘伊樂藻高效生態(tài)管護(hù)技術(shù)
        蟹塘伊樂藻高效、生態(tài)管護(hù)技術(shù)
        可怕的藍(lán)藻
        油酸酰胺去除藍(lán)藻水華的野外圍隔原位試驗(yàn)
        人妻丰满熟妇av无码处处不卡| 成人国产激情自拍视频| 国产果冻豆传媒麻婆精东| 51久久国产露脸精品国产| 午夜视频网址| 国产盗摄一区二区三区av| 蜜芽亚洲av无码精品色午夜| 在线综合亚洲欧洲综合网站| 国产精品无码片在线观看| 国产成人精品中文字幕| 黄片视频免费在线播放观看| 成人免费777777被爆出| 国产成人精品午夜福利在线 | 亚洲天堂成人av影院| 日韩精品无码中文字幕电影| 欧美性久久| 亚洲图文一区二区三区四区| 一本色综合网久久| 夜夜高潮夜夜爽夜夜爱爱| 国产乱人伦真实精品视频| 国产精品美女主播在线| 天天夜碰日日摸日日澡性色av| 欧美丰满大乳高跟鞋| 中文字幕人妻丝袜成熟乱| 亚洲天堂久久午夜福利| 男ji大巴进入女人的视频小说| 精品一级毛片| 亚洲精品在线一区二区三区| 久久不见久久见免费视频6 | 久久精品熟女亚洲av艳妇| 一区二区三区日本伦理| 久久久久无码精品国产app| 国产综合色在线视频| 日韩精品一区二区三区视频| 九九影院理论片私人影院| 牛鞭伸入女人下身的真视频| 亚洲男人在线无码视频| 中文字幕一区久久精品| 午夜福利院电影| 欧美三级超在线视频| 久久久大少妇免费高潮特黄|