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自2010年以来,三峡水库已连续11年实现175 m水位蓄水,水库支流在整体上由蓄水前的贫、中营养状态向蓄水后的中、富营养状态转变,水华暴发的情况也逐年严峻。相关文献表明,在一年的时间尺度上,三峡水库支流优势藻类呈现出春季以硅藻、甲藻为主向夏秋季以蓝藻、绿藻为主的季节演替。本文选取三峡水库支流澎溪河高阳回水区作为研究区域,对2021年4~6月不同运行阶段下暴发的水华进行观测。根据原位监测结果,确定营养盐影响因素和浓度范围,设计正交实验,以原位采集的混合微藻为研究对象,采用设计的连续流反应器模拟原位环境进行培养,探究水华形成过程中的氮磷计量特征、微藻生物量、营养盐利用率、水华优势藻演替特征。最后,以反应器稳定运行阶段的微藻为研究对象,探究微藻的光合活性和固碳能力的变化特征。本文得到了如下结果:(1)4~6月监测日TN的均值分别为1.90±0.05 mg·L-1、2.69±0.33 mg·L-1、1.40±0.03 mg·L-1。TP的均值分别为0.046±0.011 mg·L-1、0.063±0.001 mg·L-1、0.089±0.026 mg·L-1。这表明三峡水库支流澎溪河高阳回水区TN、TP浓度均远远超过水体富营养化标准(TN浓度>0.2 mg·L-1、TP浓度>0.02 mg·L-1)。4~6月监测日降雨量、温度、水体扰动等理化因素均会影响C、N、P营养盐在水体中的形态及浓度;同时,优势藻种的演替(从甲藻为主向蓝藻、绿藻为主的演替)和浓度等生物因素也会对营养盐浓度及形态具有一定的影响。降雨等外部气象条件导致CO2吸收汇向CO2排放源转变,4月、5月监测日主要表现为CO2吸收汇,且5月份碳汇现象更加明显,6月监测日总体表现为CO2排放源。原位监测共鉴定出4门26属42种。蓝藻细胞密度随着季节变化持续上升,在夏季数目远远超过其他藻种,始终占据绝对优势,从生物量来看,蓝藻生物量随季节转变而提高,而体型大、单位生物量更高的甲藻随季节转变逐渐消亡。优势藻演替情况如下:铜绿微囊藻、雷氏衣藻、飞燕角藻、尖针杆藻、颗粒直链藻——铜绿微囊藻、雷氏衣藻、普通小球藻、飞燕角藻——铜绿微囊藻、空球藻、水华鱼腥藻、小环藻、谷皮菱形藻。(2)根据原位监测结果确定实验浓度CO2(100 ppm、400 ppm、800 ppm)、TN(0.5 mg·L-1、1.5 mg·L-1、2.5 mg·L-1)、TP(0.05 mg·L-1、0.15 mg·L-1、0.25 mg·L-1),设计正交实验,搭建了1~9号连续流反应器。室内受控实验中,1号反应器培养的藻细胞密度和Chl a浓度最小,分别为(14.91±4.93)×10~4cells·m L-1、37.60±15.94μg·L-1。这表明该类反应器培养得到的藻细胞密度、Chl a浓度远远超过水华的界定标准(藻细胞密度>0.2×10~4cells·m L-1、Chl a浓度>10μg·L-1),能够很好的模拟野外环境,创造出水华。各反应器中最终形成蓝藻水华的有3号、9号,形成绿藻水华的有1号、2号、4号、5号、6号、7号、8号。从属水平来看,不同反应器稳定时主要微藻的种类相差不大,主要包括:针丝藻属、月牙藻属、葡萄藻属、栅藻属、鱼腥藻属、小球藻属。营养盐浓度低的的反应器中单位微藻Chl a含量及单位藻细胞TN、TP利用率却不弱,单位藻细胞营养盐利用率最高可以是其他条件培养的5~10倍。因此,从保证微藻能够持续稳定生长的角度来看,低营养盐的反应器更实用经济,且低营养盐反应器单位藻细胞TN、TP利用率更高,更加节约成本。(3)营养盐对稳定态微藻固碳能力具有明显影响,光合活性表征参数之间也存在一定差异。α(光合效率)、r ETRm(最大相对电子传递速率)、Ek(光饱和系数)大小变化规律不完全相同,Ek的变化规律与r ETRm大致相同。单位水体固碳速率和单位藻细胞固碳速率的变化特征完全不同,单位水体固碳速率高的,单位藻细胞固碳速率却很低。水相CO2浓度与光合活性指标r ETRm、Ek呈显著负相关,与固碳速率呈显著负相关。低碳环境下会触发藻类的CCM机制来适应水相CO2浓度低的环境,而过高的CO2浓度则会抑制相关酶活(Rubisco酶)降低藻细胞固碳,导致固碳速率的降低。(4)对微藻产率和单位水体固碳速率(RCO2)的直观分析和方差分析,结果表明:微藻产率的因素主次顺序为C(TP)、B(TN)、A(CO2),且培养的最优方案为C2B3A2(CO2400 ppm,TN 2.5 mg·L-1,TP 0.15 mg·L-1);固碳速率(RCO2)的因素主次顺序为A(CO2)、B(TN)、C(TP),最优方案为A2B2C3(CO2400ppm,TN 1.5 mg·L-1,TP 0.25 mg·L-1)。