全球水华研究的科学知识图谱分析

有害藻类水华是严重影响社会经济可持续发展的生态灾害,频发于世界范围内的淡水和海洋水体.通过检索水华相关的中英文期刊文献,利用CiteSpace等软件进行科学知识图谱分析.结果显示:(1)目前发表的水华研究相关的中英文期刊论文达4.4万余篇,根据年发文量大致可将全球水华研究划分为3个阶段:Ⅰ(1942～1990年,<200篇/年)、Ⅱ(1991～2014年,<2000篇/年)和Ⅲ(2015年至今,>2000篇/年).(2)水华研究的国际合作较为密切,英文文献以美国发文量最多、中国第二.中文的水华研究论文以中国科学院为中心形成协作网络,水华研究的主要内容大致与国际上吻合.(3)中国的水华研究在全球水华研究中占据重要地位.在新兴前沿领域,中文期刊所发表的研究内容稍滞后于英文期刊.(4)关键词共现展示了水华研究的热点内容;突现词揭示了3个研究阶段新兴前沿领域的变化;关键词聚类则反映了全球水华研究的主要内容,进而可以推测未来的发展趋势.多尺度结合可能成为今后水华研究的一种趋势.水华监测预警建模、遥感技术、大数据和人工智能分析等已成为重要的研究方法.水华形成和消亡机制依然是核心科...     

太湖蓝藻水华“暴发”的动态特征及其机制

湖泊富营养化和有害藻类水华是目前全世界普遍面临的水域生态环境问题.太湖是典型的大型浅水富营养化湖泊,其富营养化导致的蓝藻水华"暴发"常常呈现时间和空间上的高度变异与不稳定性.以往的研究,无论是国际上流行的光合作用调节的藻类细胞上浮与下沉,还是国内流行的蓝藻水华"暴发"四阶段理论,都无法很好地解释太湖蓝藻水华"暴发"的时空动态变化特性.本文基于对太湖多次的野外观测与模拟实验,提出了关于太湖蓝藻水华"暴发"的全新概念性解释.在蓝藻细胞生长阶段,营养盐、温度、光照等环境因素影响较为显著,决定了蓝藻生物量的多少,为蓝藻水华"暴发"蓄积物质基础;在蓝藻水华暴发阶段,则主要受蓝藻细胞(团)浮力作用与水动力湍流作用的共同影响,决定了蓝藻水华出现后的规模、范围及位置.野外调查显示,在太湖这样的大型浅水湖泊,风浪作用条件下蓝藻细胞(团)在水柱中呈均匀分布;而当风浪消失后,蓝藻细胞(团)即迅速上浮形成水体表面可见的水华.蓝藻颗粒的上浮速度随着细胞团的增大而加快,适度的扰动促使蓝藻细胞团碰撞而形成更大的细胞团,更容易在水动力消失后快速上浮形成水华.湖流的辐合辐散是蓝藻水华上浮后形成可见的斑块形状、位置、漂移和聚集的决定因素.正是太湖地区风场高度多变与不稳定,才导致太湖蓝藻水华"暴发"的时空分布呈现多变的动态特征.上述研究结果澄清了长期以来一直困扰人们的太湖蓝藻水华难以监测、无法防控的问题,为蓝藻水华监测、预测预警、防控及应对措施的制定提供了科学的理论依据.