基于水華藍藻固有光學特性的主要類群定量識別方法

作者：褚喬,張壹萱,張玉超,馬榮華,胡旻琪

摘要：藍藻水華是湖泊水體富營養化的重要特征之一,不同水華藍藻類群形成的水華特征、危害及其治理方法差異顯著.因此,如何快速、準確地掌握不同藍藻類群的時空分布特征成為實施富營養化湖泊污染治理與生態恢復、藍藻生態災害預測預警中一個亟待解決的科學問題.本研究基于純藻種實驗室培養和室內光學控制實驗,在微囊藻(Microcystis)、魚腥藻(Dolichospermum)、束絲藻(Aphanizomenon)3種主要水華藍藻固有光學特性的基礎上,通過甄別不同水華藍藻的吸收、散射和后向散射光譜的特征波段,構建了基于吸收和散射特性的5種水華藍藻類群的非線性最優化定量識別模型,其中,基于440、620和675 nm 3個波段吸收的a-CIM 440,620,675具有較為穩定的定量識別能力;并基于野外實測光學特性數據,實現了巢湖主要水華藍藻類群的定量監測,初步分析了巢湖主要水華藍藻類群的時空分布特性.研究表明,巢湖的水華藍藻以魚腥藻、微囊藻為主,束絲藻較少,魚腥藻主要出現在溫度較低的季節,微囊藻在夏季的西部湖區占優勢;巢湖水華主要為微囊藻藻華和魚腥藻藻華,且濃度較高的藍藻主要存在于水體表面以下20 cm范圍內;微囊藻和魚腥藻在非藻華斷面垂向上均勻分布.本研究可為富營養化湖泊藍藻水華預測預警以及相關管理部門決策提供重要的理論依據和科學支撐.

發文機構：中國科學院南京地理與湖泊研究所中國科學院流域地理學重點實驗室 中國科學院大學 淮陰師范學院

關鍵詞：富營養化湖泊水華藍藻類群固有光學特性非線性最優化模型巢湖Eutrophic lakesbloom-forming cyanobacteriainherent optical propertiesnonlinear optimization modelLake Chaohu

分類號： X52[環境科學與工程—環境工程]