湖泊富营养化成因与控制研究集体 科学院南京地理与湖泊研究所 1 推荐意见 研究集体紧密结合国际学科前沿和国家水污染防治重大科技需求, 长期扎根 湖泊富营养化成因与控制科研一线, 在浅水湖泊湖沼学领域开展了一系列开拓性 和引领性研究, 系统揭示了地理环境 气候变化和生态系统反馈对湖泊富营养化 和藻华形成的作用机制 ; 在国际上率先形成了藻华预警防控和饮用水安全保障的 系统解决方案 ; 创建了我国湖泊富营养化控制与生态修复的理论和模式, 成功构 建了湖泊生态恢复大型示范工程, 并在太湖 巢湖 滇池和千岛湖等重要湖库藻 华防控和治理修复中推广应用, 显著改善了湖泊水环境质量, 科学支撑了生态文 明建设和经济社会高质量发展 同意推荐 湖泊富营养化成因与控制研究集体 申报 2022 年度中科院杰出科 技成就奖 2 代表性论文专著和核心知识产权列表 (1) 代表性论文专著列表 序 号 论文 ( 专著 ) 名称 刊名 年卷页码 (xx 年 xx 卷 xx 页 ) 发表时间 ( 年月 ) 全部作者及排名 1 Water depth underpins the relative roles and fates of nitrogen and phosphorus in Environmental Science & Technology 2020, 54 (6), 3191-3198 3 月 17 Qin BQ, Zhou J, Elser JJ, Gardner WS, Deng JM, 2 Nitrogen and phosphorus inputs control phytoplankton growth in eutrophic Lake Taihu, China Limnology and Oceanography 2010, 55: 420-432 2010 年 1 月 15 Xu H, Paerl HW, Qin BQ, Zhu GW, Gao G 3 The low TN:TP ratio, a cause or a result of Microcystis blooms? The contribution of Water Research 2003, 37: 2073-2080 2003 年 5 月 15 Xie LQ, Xie P, Li SX, Tang HJ, Liu H 4 phytoplankton degradation to chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in eutrophic shallow lakes: field and Water Research 2009, 43(18): 4685-4697 2009 年 10 月 15 Zhang YL, van Dijk MA, Liu ML, Zhu GW, Qin BQ
杨桂山, 姜加 2019 年虎, 薛滨, 孔繁 5 湖泊调查报告科学出版社 2019, 1-671 6 月 1 翔, 吴敬禄, 马荣华, 李世杰, (2) 核心知识产权列表 授权知识产权国家授权号发明人发明专利序知识产权 ( 标准 ) 具体 ( 标准 ( 标准 ) ( 地 ( 标准编 ( 标准起 ( 标准 ) 号名称发布 ) 类别区 ) 号 ) 草人 ) 状态期 Stereoscopic monitoring and data mining system 秦伯强 ; 1 发明专利 and method for Harmful lake cyanobacteria bloom( 一种面向湖泊 美国 US 11402362 2022 年 8 月 2 吴挺峰 ; 朱广伟 ; 张运林 ; 蓝藻灾害的立体监控及 李未 数据挖掘系统和方法 ) 朱元荣 ; 吴丰昌 ; 2 发明专利 一种湖泊沉积物中单酯磷组分的提取及磷核磁共振谱图分析方法 ZL2017 10538876.5 2018 年 6 月 8 冯伟莹 ; 陈海燕 ; 郭飞 ; 魏源 ; 李会 仙 ; 孙福 红 ; 汪浩 3 发明专利 基于藻类指数频次法的富营养水体水生植被遥感提取方法 10074116.4 2017 年 5 月 24 刘笑菡 ; 张运林 ; 施坤 ; 周永强 4 发明专利 一种富营养化浅水湖泊藻源性湖泛的短期预报方法 10059526.1 2018 年 5 月 15 李未 ; 朱广伟 ; 张运林 ; 秦伯强 5 发明专利 一种仿生式蓝藻富集清除设备及推流式除藻方 10291320.1 2016 年 8 月 17 柯凡 ; 冯慕华 ; 李
法文朝 ; 范 帆 柯凡 ; 李 6 发明专利 湖底越冬蓝藻种源清除设备及其工艺 ZL2019 11235405.2 10 月 2 文朝 ; 刁飞 ; 冯慕华 ; 潘继 征 单保庆 ; 7 发明专利 一种模拟河流有机氮矿化的实验装置 ZL2014 10784282.9 9 月 22 赵钰 ; 张淑珍 ; 段圣辉 ; 郎 超 8 发明专利 一种利用鱼类与底栖动物协同促进沉水植物生长的方法 ZL2017 10662488.8 2021 年 1 月 12 于谨磊 ; 刘正文 ; 关保华 ; 陈非洲 9 发明专利 一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法 ZL2018 10579649.1 10 月 30 李宽意 ; 吴庆龙 ; 韩燕青 ; 何虎 3 研究集体成员贡献情况 姓名 人员类型 主要贡献 研究集体许多重大项目的设计者 组织者及领导者, 发挥着学科带头 人的引领作用, 在湖泊富营养化基础理论和控制技术应用实践方面取得了 系列原创性成果, 形成了现代湖泊学方法 理论与应用的学科体系 ; 培养 了一支享誉国际湖沼学领域的研究团队 (1) 创建多学科交叉的湖泊生态 秦伯强突出贡献者 环境研究新方法, 实现了湖泊科学研究从调查描述到定量模拟的飞跃 (2) 揭示了地理环境特征及其变化对浅水湖泊生态系统的影响机制, 构建了浅水湖泊生态系统动力学基础理论 (3) 明确了浅水湖泊富营养化治理必须实施氮磷双控, 澄清了国际湖沼学界长期以来的争论, 研发了湖泊营养盐控制 藻华灾害防控及生态恢复的技术体系与解决方案 围绕蓝藻的生态学和生物控制等取得了系统性和创新性研究成就 (1) 谢平突出贡献者 发现了蓝藻水华对内源磷负荷的正反馈效应, 即蓝藻光合作用增强造成水 体 ph 上升, 通过泵吸作用促使沉积物大量释放磷 ( 而非氮 ), 从而导致了
水中氮 / 磷降低 因此, 水中低氮 / 磷并非蓝藻发生的原因而是结果, 更正了经典的氮 / 磷学说, 也揭示了内源磷负荷的生物驱动新机制 (2) 提出了通过食物网调控来控制蓝藻水华的非经典生物操纵理论, 即控制凶猛鱼类, 增殖滤食性鲢鳙从而实现对大型群体蓝藻的遏制, 克服了经典生物操纵理论不能控制大型群体蓝藻的局限 非经典生物操纵已是国内应用最广泛的蓝藻生物控制技术, 很多地方政府通过人工补充鲢鳙以增加对蓝藻的自然控制力 创建富营养化湖泊氮磷污染外源与内源负荷相对贡献的同位素溯源解析方法体系, 明确了流域外源输入是太湖等长江中下游湖泊目前营养盐和富营养化主要来源 ; 发展了湖泊有机磷提取和表征方法, 阐明溶解性有机 吴丰昌突出贡献者 质来源 组成和循环转化对湖泊富营养化以及藻类水华持续暴发的作用机制与贡献 ; 基于营养盐来源 循环转化对蓝藻水华形成的作用机制研究, 编制了我国中东湖湖区湖泊营养盐 ( 总氮 总磷 ) 和藻类生物量 ( 叶绿素 a) 国家生态环境基准, 指导湖泊内外源营养盐控制 蓝藻水华防控和湖泊水生态系统恢复, 为湖泊水环境标准的制定和颁布奠定了科学基础 牵头开展了全国湖泊水质 水量和生物资源系统调查, 分析了我国湖 杨桂山主要完成者 泊面临的重大生态环境问题及区域特征, 明晰了我国不同湖区湖泊富营养 化状况和长期演变过程, 提出了我国湖泊分区分类保护和水环境治理的总 体策略 单保庆吴庆龙刘正文李文朝 主要完成者主要完成者主要完成者主要完成者 阐明河流 - 湖泊体系氮迁移和循环转化过程与机理, 量化和估算水 - 沉积物营养盐通量 ; 提出了湖泊滨岸带湿地生态修复工程技术思路 策略与方案并进行大量规划实践应用, 形成湖泊滨岸带湿地生态修复系统化解决方案 发现藻华暴发造成异养微生物代谢增强, 藻类残体分解加快, 加速水 生物间营养盐循环转化, 导致食物链上行效应增强和下行效应减弱, 造成营养盐循环路径缩短 ; 研发了生态系统食物链调控和生物操纵等生态修复技术 发展了基于底栖 - 敞水生境耦合过程调控的富营养化浅水湖泊生态恢复技术, 形成了适宜于我国热带亚热带浅水湖泊清水态重建的解决方案, 并量化了湖泊清水态维持的总磷阈值 70 微克 / 升, 在惠州西湖等得到了成功应用 研制了以 鳃式过滤器 为核心的大型仿生式蓝藻清除设备和冬季表层底泥蓝藻种源清除设备, 实现了藻华高效 低耗和绿色环保的原位快速清除和长效控制, 保障饮用水源地安全, 引领藻华灾害由被动防御到主动防
张运林 朱广伟 主要完成者 主要完成者 控转变 揭示了气候变化叠加富营养化对蓝藻水华暴发的协同放大机制, 阐明了富营养化和蓝藻水华促进营养盐高效快速循环转化 ; 原创了陆基高光谱遥感, 构建了集遥感探测 高频监测和定位观测为一体的藻华空天地立体监测体系 定量揭示了风浪扰动引发浅水湖泊磷脉冲释放机制 ; 基于生态观测及受控实验研究发现大型浅水湖泊藻类生长受氮 磷限制, 提出蓝藻水华氮磷双控策略 ; 参与设计了湖泊蓝藻水华原位高频监测及风险预测预警体系