大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法技术

一种大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，在越冬复苏期，对湖泊底泥表层取样，分析底泥表层的色素含量表征蓝藻总生物量及其分布，根据色素含量初步筛选蓝藻种源的总生物量较高的区域为备选区域；在备选区域增设采样点，采用镜鉴及流式细胞方法确定目标种群和数量；利用细胞光合作用活性和/或酯酶活性表征蓝藻细胞的生理活性；对备选区域根据目标种群数量进行细筛，辅以蓝藻的生理活性进行校正，在备选区域中优先选取目标种群数量和生理活性较高的区域，通过网格化和空间插值的方法，确定底泥表层越冬蓝藻种源的疏浚位点。本发明专利技术方法通过越冬蓝藻种源分布特征确定疏浚位点，为定向开展越冬蓝藻种源疏浚工程提供科学合理的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种大型浅水湖泊蓝藻水华的治理方法，具体涉及ー种。
技术介绍
水体富营养化导致淡水资源污染性匮乏。蓝藻的异常繁殖和水华的形成是湖泊富营养化最重要的表征之一。目前许多研究者都认识到，夏季的水华形成与冬季湖泊沉积物中的越冬蓝藻有重要关系。例如太湖中蓝藻秋季下沉到底泥表面越冬，翌年春季蓝藻复苏，从底泥表面上升至水表面，为水华形成提供必须的“种源”。基于这种认识，对夏季蓝藻水华的控制，就不能等到其已经形成巨大生物量，在全湖随风到处漂移扩散后再采取措施，到那时所需要付出的人力物カ将会大大增加，而应该在蓝藻越冬休眠或者春季复苏这些藻类生命过程中最薄弱的环节，即藻类大量繁殖形成水华之前，采取更加有针对性的措施对其进行消減。 根据目前对大型浅水湖泊(如太湖)历年的研究报道，蓝藻水华在春夏之际总是在某些特定湖区首先形成，随后才蔓延致全湖。这是由于湖面风场和湖流的作用，将大面积水华在秋季下沉过程中迁移到特定区域聚集，形成主要越冬种源地。针对蓝藻种源地的底泥疏浚不但极大地消减来年春夏季蓝藻的复苏量，降低夏季水华形成的強度，而且可以使有限的工程处理能力效果最大化，达到事半功倍的效果。目前正在开展的大型湖泊清淤疏浚工程主要是以消减营养盐、去处底泥表层污染物或清除湾区淤泥作为考量，并不适合越冬蓝藻种源疏浚的特点。因此，发展一种针对湖泊越冬蓝藻种源地疏浚的位置判定方法将有助于提高大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚的针对性和科学性。
技术实现思路
本专利技术g在提供ー种，综合运用生态学、生物化学检测方法，从蓝藻种源的数量、种类和活性三个方面对大型浅水湖泊底泥表面蓝藻的分布特性进行分析，通过初步筛选和精确筛选，尽可能真实地在疏浚前对底泥表面蓝藻分布格局进行全方位的监测，以确定整个湖泊底泥表层蓝藻的越冬区域，进而为湖泊底泥疏浚确定位点，提高针对湖泊底泥表层特定位置进行蓝藻种源疏浚工程措施的针对性和科学性。本专利技术的上述目的是这样实现的 ー种，其特征在于在蓝藻越冬复苏期，分布于湖区设定监测点对湖泊底泥表层取样分析；通过分析底泥表层中的色素含量表征越冬蓝藻种源的总生物量及其空间分布，根据色素含量初步筛选蓝藻种源的总生物量分布较高的区域为备选区域；在备选区域增设采样点，通过显微镜观测和流式细胞方法对底泥表层蓝藻种群进行定性定量分析，确定去除越冬蓝藻种源的目标种群和数量；利用细胞光合作用活性和/或酯酶活性表征底泥表层蓝藻细胞的生理活性；对备选区域根据目标种群数量进ー步进行筛选，辅以蓝藻细胞的生理活性进行校正，在备选区域中优先选取目标种群数量和生理活性较高的区域，进行密集采样分析，通过空间网格划分和空间插值，对疏浚区进行评估，确定越冬蓝藻种源疏浚位点。本专利技术所述的越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，具体包括以下步骤 I)在蓝藻越冬复苏期，基于湖区水体面积和特征设定监测点，监测期内在各监测点底泥表层取样。选择连续3天静风天气，以减小风场对藻类垂直运动的影响，对全湖底泥表层进行全水域采样。泥样切取最上层2cm左右厚度的表层底泥，并即时測定各项水质參数。在每个采样点采集3份平行样品。2)利用色素分析測定底泥中的藻蓝素含量，表征越冬复苏期底泥表层蓝藻种源的 总生物量及其在湖区的分布格局，以藻蓝素含量较高的区域初步确定为疏浚的备选区域。藻蓝素可采用分光光度法进行測定。底泥样品的处理方法为称取一定量的底泥样品，风干至恒重，计算含水率；称取一定量样品放入研钵中，加入0. 05 M Tris缓冲液(pH7. 0)研磨，于4°C黑暗条件下静置8-10h，离心并将上清液用90%丙酮定容。此待测液用于測定藻蓝素含量。 通过突光分光光度计测定样品突光强度，激发光波长为620nm,发射光波长647nm,标准曲线法定量，即以荧光强度对藻蓝素浓度作出工作曲线，再根据底泥样品重量或水样体积计算出藻蓝素含量。根据底泥中藻蓝素含量，可以确定不同水域的底泥表层中蓝藻的生物量，反映蓝藻种源越冬复苏期在湖区的空间分布格局，进而初歩确定蓝藻的越冬区域，并选取藻蓝素含量最高的若干监测点所在区域作为备选区域进行进一歩分析。3)在备选区域增设采样点，通过流式细胞技术和显微镜观测，进ー步对底泥蓝藻种源的目标种群和数量进行定性定量分析，确定去除越冬蓝藻种源的目标种群和数量，将备选区域按目标种群的数量进行排序。通过对表层泥样稀释和过滤，采用流式细胞技术辅以显微镜镜鉴对底泥表层蓝藻特定种群(如铜绿微囊藻)进行定性定量分析。流式细胞方法为采用流式细胞仪，激光波长分别为488nm和600nm，色素的自发荧光通过FL3 (675/20nm,叶绿素a荧光)和FL4 (660/20nm,藻蓝素荧光)两个检测通道收集。非藻类颗粒或聚集细胞可以通过自发荧光(FL3/FL4)和形态结构參数(FSC/SSC)的差异去除。显微镜镜鉴中细胞计数使用双组分绝对计数微球。4)測定藻细胞的光合作用活性和/或酯酶活性，对备选区域的蓝藻细胞生理活性进行排序。对每个采集的样品分别测定藻细胞的光合作用能力和酯酶活性，其中通过色素荧光分析仪进行藻类光合活性分析，当温度降至I 4°C时，藻蓝素光合作用有可能消失，此时辅以酯酶检测方法分析藻细胞活性。藻类光合作用活性分析的具体操作如下取泥样稀释过滤，适量装入測量杯，暗适应15min先打开测量光(ML)，待初始荧光稳定后得到Fo，打开饱和光强(ST)，得到样品的Fm和光系统II的最大光合效率，并测定快速光响应曲线。酯酶活性检测方法分析藻细胞活性的具体方法如下取泥样稀释过滤，向藻液中加入适量荧光染料，室温避光染色后，通过流式细胞仪检测酶活的强度。通过光合活性分析得到的Fv/Fm、光系统II的最大光合效率以及快速光响应曲线可以全面表征藻细胞的光合作用能力，而酯酶活性检测通过染色后FLl通道荧光信号的强弱表示酯酶活性大小。两者都从不同角度表征藻细胞的活性状态，从而对备选区域进ー步筛选，优先选取特定目标种群活性较高的区域作为疏浚位点。5)根据备选区域的目标种群生物量和蓝藻细胞生理活性的排序，在备选区域中优先选取目标种群数量和生理活性较高的区域，进行密集采样分析，根据目标种群生物量和蓝藻细胞生理活性，通过空间网格划分和空间插值，对疏浚区域进行计算和评估，从而获得越冬蓝藻种源疏浚位点。 对底泥表面的种源疏浚主要针对底泥表面的2_3cm的蓝藻种源细胞，在方式上应采取低强度疏浚方式，这不但减少对生态环境的破坏，还可避免因底泥内源营养盐释放造成的二次污染。另外，还可根据本专利确定的位点采取湖泊底质改造方法如改性黏土技术、水底耕耘改土技术，水底铧耕改土技术等；或采用稻杆等生物抑藻方法对蓝藻种源进行清除。本专利技术的优点及效果本专利技术的紧紧围绕消除底泥越冬蓝藻种源量这一目标，选择和建立了一系列分析指标和方法，通过在湖区布设多处监测点采集泥样，进行多项理化、细胞生物学分析，从蓝藻的总生物量分布进行初筛、备选位点目标种群生物量细筛及细胞生理生态活性校正这三方面，层层递进地对湖泊底泥表层越冬蓝藻种源疏浚位点进行判定，具有较强的精确性和可操作性。本专利技术方法从不同角度对蓝藻种源量及活性进行分析，通过相关分析的相互验证(如蓝藻总生物量和特定种群生物量；光合作用和酯酶活性等等)，从而提高了判定的准确性。本专利技术方法可以对大型浅水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，其特征在于：在蓝藻越冬复苏期，分布于湖区设定监测点对湖泊底泥表层取样分析；通过分析底泥表层中的色素含量表征越冬蓝藻种源的总生物量及其空间分布，根据色素含量初步筛选蓝藻种源的总生物量分布较高的区域为备选区域；在备选区域增设采样点，通过显微镜观测和流式细胞方法对底泥表层蓝藻种群进行定性定量分析，确定去除越冬蓝藻种源的目标种群和数量；利用细胞光合作用活性和/或酯酶活性表征底泥表层蓝藻细胞的生理活性；对备选区域根据目标种群数量进一步进行筛选，辅以蓝藻细胞的生理活性进行校正，在备选区域中优先选取目标种群数量和生理活性较高的区域，进行密集采样分析，通过网格化和空间插值的方法，对疏浚区进行评估，确定大型浅水湖泊底泥表层越冬蓝藻种源疏浚位点。

【技术特征摘要】
1.ー种大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，其特征在于在蓝藻越冬复苏期，分布于湖区设定监测点对湖泊底泥表层取样分析；通过分析底泥表层中的色素含量表征越冬蓝藻种源的总生物量及其空间分布，根据色素含量初步筛选蓝藻种源的总生物量分布较高的区域为备选区域；在备选区域增设采样点，通过显微镜观测和流式细胞方法对底泥表层蓝藻种群进行定性定量分析，确定去除越冬蓝藻种源的目标种群和数量；利用细胞光合作用活性和/或酯酶活性表征底泥表层蓝藻细胞的生理活性；对备选区域根据目标种群数量进ー步进行筛选，辅以蓝藻细胞的生理活性进行校正，在备选区域中优先选取目标种群数量和生理活性较高的区域，进行密集采样分析，通过网格化和空间插值的方法，对疏浚区进行评估，确定大型浅水湖泊底泥表层越冬蓝藻种源疏浚位点。2.根据权利要求I所述的大型浅水湖泊越冬蓝藻种源疏浚位点的确定方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤 1)在蓝藻越冬复苏期，基于湖区水体面积和特征，分布于湖区设定监测点，在各监测点对湖泊底泥表层取样； 2)采用色素分析測定底泥表层中的藻蓝素含量，表征底泥表层蓝藻种源的总生物量及其在湖区的空间分布，确定蓝藻种源的越冬区域，以藻蓝素含量较高的区域初步确定为疏浚的备选区域； 3)在备选区域增设采样点，通过流式细胞方法和显微镜观测，确定底泥表层中去除越冬蓝藻种源的目标种群和数量，并将备选区域按目标种群的数量进行排序； 4)測定底泥表层中藻细胞的光合作用活性和/或酯酶活性，利用细胞光合作用活性和/或酯酶活性表征蓝藻细胞的生理活性，并将备选区域按蓝藻细胞生...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，孔繁翔，张民，阳振，季健，马荣华，
申请(专利权)人：中国科学院南京地理与湖泊研究所，
类型：发明
国别省市：