蓝藻垂向迁移对表面水华形成的影响机理

摘要

湖泊富营养化导致的水华是重要的水环境问题。水华的发生包含了两个关键过程,藻类的生长过程和迁移过程,前者导致了藻类生物量的增长,后者导致了藻类在水面的聚集。在湖泊水体中已经存在大量藻类生物量的前提下,藻类的垂向迁移过程成为表面水华形成的关键过程。本文基于藻体颗粒在光照作用下密度变化,采用浮力调节机制,建立了静水中蓝藻颗粒的垂向主动迁移模型。模拟蓝藻颗粒在光照作用下垂向迁移过程,分析了藻粒大小、密度、水体浑浊度等因素对藻体颗粒垂向迁移过程的影响规律。在此基础上,进一步分析了藻体粒径、光照强度对蓝藻日均水面滞留时间的影响,得到了不同程度表面水华形成的环境条件阈值范围。揭示了蓝藻垂向迁移对表面水华形成的影响机理。并得到结论:藻体粒径极小的蓝藻不会形成水华;极弱光照条件或者极强光照条件下,蓝藻都会持久性地停留在水体表面;正常光照条件下,容易形成两种周期性的水华;给出了不同程度表面水华形成的光照和粒径阈值范围。