开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、研究背景

我国是世界上蓝藻水华爆发最严重、分布范围最广的国家之一。蓝藻通过产生毒素、死亡分解时使水体缺氧和破坏水体生态系统从而威胁到饮用水健康、景观和公众健康，甚至造成严重的经济和社会问题。近些年来，蓝藻水华的爆发一直备受社会各界以及各级管理部门的关注^[1]。在探索水华成因时,不能仅仅局限于夏季蓝藻水华发生时环境特征的研究与观察，而应该提前关注蓝藻的越冬生理生态特征、春季复苏的生态诱导因子及其阈值以及在复苏后，蓝藻如何在生长过程中形成群体，并逐步成为湖泊水生生态系统中的优势种乃至形成水华的过程。并需要对蓝藻越冬的生存对策、蓝藻群体的形成的条件、蓝藻在春季复苏的触发条件及其生态阈值、以及蓝藻在与其它藻类种群竞争中取胜的生理生化特征有足够的认识。研究表明：蓝藻水华的“暴发”是表观现象，其前提还是藻类一定的生物量，且是一个逐渐形成的过程，在四季分明，扰动剧烈的长江中下游大型浅水湖泊中，蓝藻的生长与水华的形成可以分为休眠、复苏、生物量增加、上浮和积聚形成水华等4个主要的阶段^[2] 。在蓝藻的整个生活史中，越冬期是一个非常特殊的时期。蓝藻避开冬季不利的生长环境沉入底泥越冬，并可能成为来年水华爆发的“种源” ，而蓝藻复苏期处于迅速生长时期，复苏期的控制对抑制蓝藻水华非常重要。所以，对蓝藻越冬期和复苏的控制是非常必要的^[3]。针对蓝藻越冬期和复苏期的控制，许多研究者提出了不同的控制方法：将40% FeCl₃和CaCO₃注射至表层底泥中，使得Fe³ 达到300g/m²左右，再将50% Ca(N0₃)₂注射至表层底泥中，使NO₃-N达到10-12 g/m² ，控制底泥磷释放^[4]；水稻秸秆和H₂O₂控藻剂能抑制越冬期和复苏期蓝藻的生长^[5]；gamma;-射线辐照能有效抑制太湖水中越冬蓝藻的复苏，吸收剂量越大，抑制蓝藻复苏的效果越好^[6]。本研究则旨在通过越冬期控藻剂不同浓度的投加情况分析对蓝藻复苏情况的影响。

研究内容

在冬季，水华蓝藻的休眠主要受低温及黑暗环境所影响；春季的复苏过程主要受湖泊沉积表面的温度和溶解氧控制，而光合作用和细胞分裂所需要的物质与能量则决定了水华蓝藻在春季和夏季的生长状况 ,一旦有合适的气象与水文条件，已经在水体中积累的大量水华蓝藻群体将上浮到水体表面积聚，形成可见的水华。通过越冬期的控藻剂的投加抑制蓝藻的复苏，以控制蓝藻水华的复苏。

本研究主要分以下几个步骤实施 ：

1. 样品采集与模拟装置的建立、模拟越冬情况并投加不同浓度的控藻剂；
2. 复苏模拟实验；
3. 分析模拟装置水质生态的变化。

研究方法

1. 样品采集：

在湖泊采样点用柱状采样器采集底泥样品，将最上层 2 cm 泥柱切下，放入平皿中保持其表面完整带回实验室。同时取采样点水样带回实验室。

1. 模拟装置建立以及越冬期的模拟：
2. 称取25克原位底泥样，置于1 L量筒底部，小心添加500 mL原位湖水以不扰动底泥样品为宜（一共十组）。用铝箔遮光至液面，在实时原位平均水温进行暗适应培养五天。
3. 拆除铝箔，在十组样品中添加适宜浓度的原藻液，并在其中五组样品中添加不同浓度梯度的控藻剂A，其中一组为空白对照；在另外五组样品中添加不同浓度梯度的控藻剂B。
4. 将十组样品放至冰箱中4℃冷藏保存。
5. 蓝藻复苏期的模拟：
6. 背景值的测定：
7. 取出十组冷藏样品，利用光学倒置显微镜和血细胞计数板测定藻密度；
8. 测量十组样品的上覆水和底泥中的叶绿素a、叶绿素b以及藻蓝素的浓度值；色素测定方法为：将100ml水样过滤后的GF-C膜或2g冻干后底泥样品，用90%丙酮缓冲液经研磨磨为匀浆，于4℃低温静8-10小时,随后在4℃、6500 (rpm)离心25分钟，分离上清液，定容至10亳升，通过精确的荧光分光光度计法，测定叶绿素（a和b）含量。藻蓝素测定方法与叶绿素测定方法相同，只需将90% 丙酮缓冲液替换为0.05 mol/L Trsi-HCL。由于在模拟实验中，复苏过程 中底泥和水体中的藻细胞数较少，叶绿素和藻蓝素的浓度较低。荧光分析方法具有灵敏度较高，所需样品量少，简便快速的特点，对于在冬季蓝藻生物量很低的情况下探索蓝藻的存在是一种可行的检测手段。
9. 测定十组样品的上履水和底泥中的总磷和总氮。采用国标的测定方法。
10. 补充常规光照，记录起始室温，此后以1℃/5天的速率增加水温,测量并分析叶绿素a、叶绿素b、以及藻蓝素在温度变化下浓度值，以表征总藻、非蓝藻和蓝藻的的浓度值，其中藻蓝素显著增加表示蓝藻浓度显著增加，即蓝藻达到复苏阶段。
11. 记录蓝藻复苏时的温度以及藻密度。其中藻密度的测定方法采用光学倒置显微镜和血细胞计数板。
12. 测量并分析蓝藻复苏前后的生态变化

分析测定蓝藻复苏后模拟环境的上履水和底泥中的水质等生态指标的变化，采用国家环保总局《水和废水监测分析方法》（2002）的测量方法：

用溶氧仪和pH计分别测定DO、pH；

测定总磷和总氮；

测定叶绿素a、叶绿素b以及藻蓝素的浓度值。

参考文献

1. 马健荣, 邓建明, 秦伯强, et al. 湖泊蓝藻水华发生机理研究进展[J]. 生态学报, 2012, 33(10):3020-3030.
2. 孔繁翔, 高光. 大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J]. 生态学报, 2005(03):203-209.
3. 赵倩, 任文伟. 蓝藻越冬机理研究进展[J]. 复旦学报(自然科学版), 2009(01):120-127.
4. 史小丽, 陈开宁, 张民, 于洋, 阳振. 一种大型浅水湖泊蓝藻水华发展全过程控制方法
5. 贾育红, 孔繁翔, 于洋. 大型浅水湖泊越冬水华蓝藻种源的去除方法.
6. 郑宾国, 张继彪, 罗兴章, et al. gamma;-射线辐照对太湖原水中越冬蓝藻复苏的抑制[J]. 中国环境科学, 2011(02):142-146.
7. 陶益, 孔繁翔, 曹焕生, et al. 太湖底泥水华蓝藻复苏的模拟[J]. 湖泊科学, 2005(03):41-46.
8. Stroom, J.M., Kardinaal, W.E.A. How to combat cyanobacterial blooms: strategy toward preventive lake restoration and reactive control measures. Aquat Ecol 50, 541–576 (2016).