水生植物群落对水华藻类的化感抑制研究

选择5种高等水生植物水芹(Oenanthe javanica)、菖蒲(Acorus calamus)、水蕴草(Elodea densa)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata),构建3种不同类型的水生植物群落,A:菖蒲+穗状狐尾藻+水蕴草;B:水芹+穗状狐尾藻+黑藻;C:水芹+水蕴草+黑藻。研究3种群落种植水对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感抑制作用。结果表明:3种群落7 d、14 d、21 d种植水均显著降低水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的细胞浓度和叶绿素a含量(P<0.05),表明水生植物能够通过不断向水体中释放化感物质来有效地抑制藻类的生长。对水华鱼腥藻的抑制,群落A与B、B与C差异极显著(P<0.01),群落A与C差异不显著(P>0.05),对铜绿微囊藻的抑制3种群落间存在极显著差异(P<0.01)。从对2种藻的抑制效果来看,群落A表现出较好的抑藻效果,7 d、14 d和21 d种植水对水华鱼腥藻的抑制率分别为74.59%、85.50%和84.38%,对铜绿微囊藻的抑制率分别为73.59%、80.46%和89.49%。3种植物群落释放的化感物质可以显著降低2种藻的叶绿素a含量,表明植物释放的化感物质可以通过破坏藻类的光合系统来控制其生长。     

菖蒲对几种常见藻类的化感作用研究

自然光照条件下,菖蒲对几种藻类均有化感抑制作用,其中对水华鱼腥藻和小球藻的抑制率分别达100%和91.2%。遮光条件下,菖蒲对各藻类的化感抑制作用受到影响,效果不佳。水华鱼腥藻起始浓度越小,菖蒲种植水对其化感抑制作用越显著。小球藻生长时期越长,越易受菖蒲种植水化感作用的影响。     

光照度对水华鱼腥藻细胞比重与藻丝长度的影响研究

为深入探索可获得光资源量(light availability)与水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)浮沉关键因子——细胞比重、藻丝长度,以及水华鱼腥藻沉降损失的关系,开展了纯培养试验.在温度(25±1)℃,光照度分别为100,500,1000,3000,5000lx的条件下,培养时间35d,结果显示:在1~10d内鱼腥藻细胞比重随光照度增大而增大,在10d左右达到最大值,随后各光照组下鱼腥藻细胞比重较稳定且相差不大;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝越短,其变化趋势是先增大到最大值再减小;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝长度越快增大到最大值;实验结束时高光照度下水华鱼腥藻沉降损失比率较小,均低于10%,低光照下水华鱼腥藻沉降性能较好,最高可达到57.3%.实验结果表明:可获得光资源量下降直接影响鱼腥藻比重和藻丝长度并进一步导致鱼腥藻的沉降损失比率增大,这为持续型垂直混合导致蓝藻消亡的原因提供了新解释.     

三株溶藻菌对水华鱼腥藻抗氧化酶活性的影响

研究了三株溶藻菌L7,L8和L18的溶藻活性代谢产物对水华鱼腥藻（Anabaena flos—aquae）超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）比活性、过氧化氢酶（Catalase,CAT）比活性和膜脂过氧化产物丙二醛（Malondialdehyde,MDA）浓度的影响,试图从藻类的抗氧化酶系的变化揭示溶藻活性代谢产物的溶藻机制。在L7,L8和L18的溶藻活性代谢产物胁迫下,水华鱼腥藻的SOD比活性显著升高,MDA浓度急剧上升。加入L18的溶藻活性代谢产物后,水华鱼腥藻的CAT比活性显著高于空白组,L7和L8的溶藻活性代谢产物对水华鱼腥藻的CAT比活性无显著影响。     

磷限制下光照和温度对水华鱼腥藻生长动力学的影响

磷、光照和温度是淡水水体藻类生长的关键环境因素,但磷限制下光照、温度交互对藻类生长动力学的影响鲜有报道.以水华鱼腥藻(Anabaena flosaquae)为研究对象,通过机制实验与模拟分析,发现光照条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长温度为20℃;温度条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长光照度为3 000 lx;但光照度过高,超过水华鱼腥藻光饱和点会抑制鱼腥藻的生长,生物积累量显著减少.通过拟合模型可知光热交互作用下水华鱼腥藻最适温度、光照度分别为21.03℃±1.55℃、2 675.12 lx±262.93 lx,该参数值接近春末夏初水体实际的光热条件.模型将为进一步预测水华鱼腥藻水华提供重要基础.     

水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究

研究了不同浓度水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用以及对叶绿素a和抗氧化酶活性(SOD、CAT、POD)的影响.结果表明,水网藻种植水对铜绿微囊藻的抑制效果明显,20%～80%浓度的种植水第8 d的平均抑藻率达到98.9%,藻细胞几乎全部死亡.在种植水的作用下藻细胞叶绿素a含量迅速降低,叶绿素a遭到破坏.实验前2 d由于受到活性氧的刺激铜绿微囊藻抗氧化酶活性增加,且都高于对照组,随着抗氧化酶活性达到极限,活性氧开始积累并破坏细胞的正常代谢,抗氧化酶活性迅速降低,80%浓度的实验组至第8 d时SOD、CAT、POD活性分别仅为31、6、5 U.mg-1.水网藻种植水经过高温处理后对铜绿微囊藻基本没有抑制作用,说明种植水中的抑藻物质具有热不稳定性.     

溶藻细菌L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应

从等体积不同密度的溶藻细菌L7菌液中提取胞内、胞外代谢物,分别加入等体积等密度的水华鱼腥藻中连续培养7d,研究L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应。2.78×105~2.78×10 7cfu/mL的L7胞内代谢物能显著促进藻生长和异形胞分化,到培养结束藻密度为对照组的1.7~1.98倍;异形胞数最大可为对照组的2.31倍。2.78×10 8、2.78×10 9cfu/mL的L7胞内代谢物能抑制藻生长,藻密度最低为对照组的58%;能极显著抑制异形胞分化,可不形成异形胞。2.78×10 5~2.78×109 cfu/mL的L7胞外代谢物能极显著抑制藻生长和异形胞分化,藻密度最低为对照组的0.63%,不形成异形胞;藻丝的藻细胞间隔变模糊,藻细胞变大变形,并有大量的单个球形藻体散落。L7主要通过分泌胞外代谢物溶藻,菌胞内代谢物对藻生长有"低促高抑"的作用。     

酚酸类物质对水华藻类的化感作用及其机理

研究了酚酸类物质阿魏酸和对羟基苯甲酸对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)以及蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的化感抑制作用及其机理.结果表明,对羟基苯甲酸浓度为0.6mmol/L,阿魏酸浓度为1.0mmol/L时,对水华鱼腥藻和蛋白核小球藻均有明显的抑制作用,其中对羟基苯甲酸的化感抑制作用较阿魏酸显著,对水华鱼腥藻的抑制作用比对蛋白核小球藻显著.其抑制作用表现为藻细胞生长量以及藻细胞叶绿素a含量下降、细胞内超氧阴离子自由基增高以及膜脂质过氧化产物丙二醛(MDA)积累、细胞超氧化物歧化酶(SOD)的活力和比活力开始时应激性升高.推测酚酸类物质化感抑制作用的机理可能与自由基的产生以及膜脂质过氧化增加引起膜结构的破坏、细胞功能受损有关.2种酚酸类物质联合用时具有协同抑藻效应.     

溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响

将水华鱼腥藻和溶藻细菌L7按不同比例接入优势种为拟柱胞藻的富营养化供试原水,观测藻类群落结构和拟柱孢藻藻丝长度,研究溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响。结果表明:溶藻细菌L7初始密度为9.45X10 7CFU/mL时,处理的拟柱孢藻细胞密度显著低于对照,实验开始8 d后,Shannon-Wiener指数分别由0.53和0.69升高至3.18和3.74,Pielou均匀度指数分别由0.09和0.12升高至0.73和0.82。在本研究条件下,高密度的溶藻细菌L7能够抑制优势种的生长,增加生物多样性和均匀度,具有调节藻类群落结构的作用。额外的水华鱼腥藻的加入,会对溶藻细菌L7调节藻类群落结构的作用强度产生干扰。     

脉冲变频电磁场对水华鱼腥藻生长的效应

对脉冲变频电磁场作用下,扫描频率和磁感应强度的变化对水华鱼腥藻细胞活性和生长的影响进行了研究。结果显示,扫描频率从25-27 Hz增大到1-60 kHz时,磁场对藻细胞活性的抑制作用减小,但增大到60 kHz以上,磁场对藻细胞产生强烈抑制作用,累积水力停留时间4 min的藻样在48 h培养时间内已失去活性停止生长。扫描频率为50-100 Hz和1-60 kHz时,累积水力停留时间2 min的藻样,细胞受到磁场刺激生长加快;只有累积水力停留时间〉6 min,才表现出对藻活性的抑制作用。磁感应强度增大至120 G,磁场对细胞活性产生明显抑制作用,增大磁感应强度有利于对细胞活性和生长的抑制。     

儿茶酚抑制藻细胞活性过程中IOM的三维荧光特性

以天然水体中藻类为研究对象,研究了儿茶酚对藻类的抑制效应,并采用三维荧光法分析了抑藻过程中胞内有机物的释放及降解情况。水样A和水样B分别采自某护城河和一景观水体。结果显示,儿茶酚能够有效抑制实际水体中藻细胞活性,当儿茶酚终浓度为10 mg/L培养6 d后,水样A和水样B的抑藻率分别达90%和94%,且抑藻率随着投加浓度的增加、培养时间的延长相应增加。在投加儿茶酚后,水样类蛋白荧光峰强度显著增加,但随着培养时间的延长,峰强均有所降低,细胞释放的类蛋白物质发生降解。当投加儿茶酚浓度低于1 mg/L时,藻细胞活性受轻度抑制,会释放类富里酸物质,当儿茶酚投加浓度高于5 mg/L,藻细胞活性受到强烈抑制,不会释放类富里酸物质。投加儿茶酚会增大水样COD浓度,但对水样TN浓度没有影响。     

用光触媒抑制淡水藻类增殖作用的研究

为维护和改善湖水、水库等大型蓄水设施的水质而寻找一种新的方法,在人工的明／暗光照射条件下,探讨了运用粉末状TiO2作为光触媒,抑制各种淡水藻类增殖的效果。粉末状的TiO2,在100mg／L的浓度下,对蓝藻的铜绿微囊藻原变种、鱼腥藻和绿藻的空星藻有明显的抑制增殖的效果;而对硅藻的钝脆杆藻,在此条件下则没有效果。     

藻类水体Cd2+毒性快速监测新方法研究

采用藻类生长抑制试验和光合活性抑制试验两种方法对蛋白核小球藻受不同浓度Cd2+胁迫作用下叶绿素浓度及藻活性荧光参数进行测量,依据Sigmoidal曲线拟合及单因素方差分析(one-way ANOVA)的方法对Cd2+不同胁迫时间下藻活性抑制率和96 h比生长率抑制率的相关性进行研究.结果表明,48、53、72、77和96 h的藻活性抑制率和96 h比生长率抑制率间具有较好的S函数关系(R2>0.95),因此可采用藻活性抑制率48 h-EC10和53 h-EC10来代替96 h的藻类半数比生长率抑制率EC50进行Cd2+藻类毒性实验评价.进一步分析了蛋白核小球藻受Cd2+胁迫48 h和53 h藻活性抑制率和Cd2+毒性当量的剂量-效应关系.该方法为实验室内单一Cd2+毒性的监测提供了一种快速有效的新方法,为水环境综合毒性预警提供了一种切实可行的方法依据.     

地钱浸提液对小球藻的生长抑制效应

研究地钱对小球藻生长的抑制效应,筛选出廉价、高效、低毒的抑藻剂,对比分析了地钱与研究较为广泛的大麦秸秆对小球藻生长抑制效果的差异.结果显示,在0.5g/L地钱浸提液中培养120h后小球藻生长的抑制率达到88.17%,而0.5g/L大麦秸秆浸提液的抑制率只有66.28%.可见,在相同浓度条件下地钱浸提液的抑藻效果优于大麦秸秆浸提液;高浓度的25g/L地钱浸提液降低了小球藻的光合活性,而低浓度的1g/L浸提液对小球藻光合活性的影响不显著;通过对比乙醇和去离子水浸提液对小球藻抑制效果,说明对小球藻的生长起抑制作用的是地钱浸提液中的有机化感组分;地钱浸提液的抑藻效果与杨梅素、芹菜素和木犀草素这3种单一黄酮类化感物质相似.     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

Selection of water source for water transfer based on algal growth potential to prevent algal blooms

Water transfer is becoming a popular method for solving the problems of water quality deterioration and water level drawdown in lakes. However, the principle of choosing water sources for water transfer projects has mainly been based on the effects on water quality, which neglects the influence in the variation of phytoplankton community and the risk of algal blooms. In this study, algal growth potential (AGP) test was applied to predict changes in the phytoplankton community caused by water transfer projects. The feasibility of proposed water transfer sources (Baqing River and Jinsha River) was assessed through the changes in both water quality and phytoplankton community in Chenghai Lake, Southwest China. The results showed that the concentration of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in Chenghai Lake could be decreased to 0.52 mg/L and 0.02 mg/L respectively with the simulated water transfer source of Jinsha River. The algal cell density could be reduced by 60%, and the phytoplankton community would become relatively stable with the Jinsha River water transfer project, and the dominant species of Anabaena cylindrica evolved into Anabaenopsis arnoldii due to the species competition. However, the risk of algal blooms would be increased after the Baqing River water transfer project even with the improved water quality. Algae gained faster proliferation with the same dominant species in water transfer source. Therefore, water transfer projects should be assessed from not only the variation of water quality but also the risk of algal blooms.     

沉水植物化感作用抑制藻类生长的研究与应用

沉水植物是水生植物的重要组成部分。在富营养化湖泊中,沉水植物同浮游藻类竞争营养物质以及所需的光热条件,同时分泌出抑藻物质,破坏藻类正常的生理代谢功能,致使藻类死亡,抑制藻类水华发生。根据国内外相关报道,重点对9科15种沉水植物化感作用抑制15种藻类生长的研究进展进行综述。