湖库型水源地蓝藻水华及其有害次生产物暴发机制

近年来，我国重要湖库水源的蓝藻水华现象日趋严重，由此产生的有害藻类代谢物质（嗅味物质、藻毒素等）严重威胁饮用水安全。本项目选择我国北方营养程度有显著差异的湖库型水源地（密云水库和洋河水库）为研究对象，围绕蓝藻水华及有害次生产物的暴发，通过原位观测和微宇宙模拟实验，系统研究蓝藻水华对营养状态和水力条件的响应机制，以及嗅味物质和藻毒素产生的物理、化学及生物学机制，综合应用生态水力学、环境化学和分子生物学方法，建立环境因子与藻类种群及其次生产物变化之间的定性与定量模式，构建藻类生态动力学模型,对水库蓝藻水华暴发及有害次生产物的产生行为进行预测，为湖库型水源地管理及水质安全保障提供科学基础。

针对饮用水水库由于藻类暴发而产生异味问题，本项目选择营养状态、水深差异较大的两个北方水库（密云水库和洋河水库）为主要研究对象，综合采用长期的现场采样监测、实验室模拟实验以及模型模拟研究等各种手段，比较系统地研究了不同水动力学以及营养条件下藻类的群落变化规律，重点针对产二甲基异莰醇的底栖藻的生长规律及其影响因子进行了比较深入的探索，取得如下成果：.开发出基于q-PCR的藻类产嗅（土臭素）潜力快速测试方法、底栖藻类采样方法、全自动气象站系统、藻类半自动计数方法等，形成一套先进的水库环境研究方法学体系。在对湖库藻类形态季节变化规律进行深入分析的基础上，提出了太阳高度角是藻类形态发生演替的主要驱动因子这一假说，并以细胞投影面积和细胞扁平率两个可描述藻细胞形态及其接受光能特性的关键参数，构建了可定量表达光驱动下藻类细胞形态演替的简洁模型，并利用洋河水库全年调查数据对模型成功进行了验证，证明富营养水库中光照对藻类形态演替具有显著影响，较好地解释了在春冬季，水库中主要以细胞投影面积和扁平率均较大的藻种为主、而在夏季以投影面积和扁平率均较小的藻细胞占有绝对优势的藻类细胞形态分布规律。对密云水库的水质和藻类种群进行了长达4年的系统调查，克服了深水湖库中底栖藻研究的困难，发现产二甲基异莰醇底栖藻（颤藻）是导致密云水库在每年9-10月产生嗅味的主要原因，揭示了适合产嗅藻的主要生态位(光线充分的浅水区)以及底栖藻（颤藻）与微囊藻竞争生长的机制。.相关研究丰富和完善了湖库水环境研究方法学，推动了藻类生态学的理论发展，并初步阐明了产二甲基异莰醇底栖藻的生长行为与影响因子，为湖库水质管理提供了有力的科学支持。.本项目执行过程中，发表论文26篇，其中SCI收录16篇，EI收录10篇，培养博士生3名、硕士生7名，并与澳大利亚、挪威相关研究机构建立了密切的合作关系。.