藻源性内负荷的估算方法及洱海水华发生模拟实验研究

论文摘要

藻源性内负荷是指健康湖泊系统额外增殖的优势藻对水体内负荷的增加值，可由水体内负荷的衡量指标COD、TN、TP表示，本研究首先提出了藻源性内负荷的概念，对其进行分析后探索出计算藻源性内负荷的试验方法，并且对所采用的衡量指标进行分析，筛选适合的指标。其次进行了针对洱海的水华模拟，分为室内和现场模拟两部分，室内模拟采用生活污水为营养盐来源，配制从超贫到超富五个营养级别的藻类培养液，加入绿藻、蓝藻、硅藻三个门的六种藻类（为洱海优势种和常见种）进行共培养，实验条件为湖泊基地的人工环境室，设置为藻类最适生长条件，并且分为有菌和无菌两种条件，观察不同级别的水体中藻类的生长演替情况，同时对各指标进行测定。现场模拟实验在洱海当地进行，采用洱海原位湖水，滤去浮游动物，加入当地生活污水，观察藻类的生长及水华爆发情况，试验周期为一个月。研究目的为探索一种新的视角来认识水体负荷的来源与去处，更深一步了解水华爆发机理，为消减水体负荷提供理论依据，并且进一步了解洱海水华爆发的来源及种类。实验得出的结论如下：1.实验选取TN、TP、COD三种指标来衡量藻源性内负荷，结果表明，水体总氮与藻类生物量的关系不成明显正相关，而水体TP和COD变化与藻类生物量呈现良好的相关性，所以总氮不适合作为衡量藻源性内负荷的指标，而总磷和COD则可以反应藻源性内负荷的变化，故可以将其设定为内源负荷评价指标。2.室内水华模拟研究采用模拟的生活污水藻类培养液，结果表明其可以给藻类生长提供必须的营养物质，实验所培养藻类单藻生物量可达到106个/mL，混藻共培养实验藻类总的生物量可达109个/mL。设置无菌实验对照，结果表明自然水体中的微生物含量会影响藻类生长与水体营养盐的关系。3.室内水华模拟实验添加六种混藻，藻类的生长竞争行为结果如下；铜绿微囊藻适合生长在以生活污水作为营养源的有菌水体中，在生长初期能占据竞争优势，但是很快死亡。四尾栅藻在低营养有菌组环境生长良好，在有无菌的超富营养组具备一定竞争优势。水华束丝藻和螺旋鱼腥藻在有菌环境中均无竞争优势，在低营养组有无菌条件下均可生长，在富和超富营养组均很快衰亡。在所有的营养级别的模拟自然水体中，月牙藻均占据生长优势，生物量最大。月牙藻在超贫营养级别生长第十二天达到各营养级别的最大值的2×106个/mL，在超富营养级别最大生物量只有2×105个/mL，为各营养级别的最小值，表明有菌环境下月牙藻更适合在中低营养水平生长，但其占主导优势的格局与有无菌无关。有无菌和营养盐的量对月牙藻的竞争地位影响不大。4.现场模拟采用持续添加当地生活污水的方式，实验为非稳态实验，即生活污水是随机变化的，其所含的营养盐是不同的。最终实验模拟出水体中的优势藻种由丝藻—惠氏微囊藻—水华鱼腥藻变化的过程，与文献报道[1]相符，且水体总氮值为0.0015mg/L到0.21mg/L，总磷值从0.0045mg/L到0.0325mg/L，水体从贫-中-富的变化过程也得到了体现。5.根据现场模拟实验结果，污染源来源只有生活污水时，水体中藻类生物量可以达到107个/mL，主要优势藻种为水华鱼腥藻，可以证实洱海的生活污水污染源为其水华爆发的主要因素，水华鱼腥藻将是未来其水华的主要藻种。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 文献综述
• 1 引言
• 1.1 总体思路
• 1.2 研究内容和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 生活污水培养液的制备
• 2.2 藻种的选择
• 2.3 藻源性内负荷估算膜的选择
• 2.4 实验测定指标及方法
• 2.4.1 仪器与试剂
• 2.4.2 测定指标与方法
• 2.4.3 藻源性内负荷 TN、TP、COD 的测定方法
• 2.5 实验设计
• 2.5.1 室内实验的设计
• 2.5.2 现场试验的设计
• 3 结果与分析
• 3.1 藻源性内负荷的估算
• 3.1.1 不同营养级别 P 的变化
• 3.1.2 不同营养级别 N 的变化
• 3.1.3 不同营养级别 COD 的变化
• 3.1.4 小结
• 3.2 室内水华模拟
• 3.2.1 有无菌条件下各级别的藻类的最大生物量
• 3.2.2 六藻在不同营养水质中的最大比增长速率
• 3.2.3 混合培养下六藻生长及竞争特征
• 3.2.4 小结
• 3.3 现场水华模拟
• 3.3.1 藻类生长演替情况分析
• 3.3.2 藻类生长与营养盐关系
• 3.3.3 小结
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的学术论文