陆生植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

目前关于植物化感抑制藻类生长的研究主要集中于水生植物,陆生植物对藻类化感作用的研究相对较少.陆生植物具有分布广泛、生物量大、便于培植、容易收割、加工方便等特点,许多草本植物和木本植物体内含有丰富的化感物质,在抑制水中藻类生长和应急处置水华等方面具有良好的应用前景.根据国内外近年来对陆生植物关于抑制藻类生长的研究报道,按草本和木本分类,并以植物的科划分,较全面地评述了15科26种陆生植物化感作用的研究进展.     

植物化感作用在抑藻方面的研究进展

藻类爆发性生长是水体富营养化带来的问题之一,利用植物化感作用抑制藻类生长具有生态安全和快速高效的优点,对湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义.本文介绍了利用植物化感作用抑制藻类生长的研究进展和现状,并讨论了植物化感抑藻作用研究过程中所使用的方法、化感作用的机制、抑藻机理及化感物质的分离方法.最后对植物化感作用在抑藻方面的研究前景进行了展望.     

植物化感作用在抑藻方面的研究进展

藻类爆发性生长是水体富营养化带来的问题之一，利用植物化感作用抑制藻类生长具有生态安全和快速高效的优点。对湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义。本文介绍了利用植物化感作用抑制藻类生长的研究进展和现状，并讨论了植物化感抑藻作用研究过程中所使用的方法、化感作用的机制、抑藻机理及化感物质的分离方法。最后对植物化感作用在抑藻方面的研究前景进行了展望。     

化感效应及其对藻类光合作用影响的研究进展

蓝藻"水华"问题的频繁发生,严重影响着水生态系统及人类生活。如何有效控制藻类生长、改善富营养化水体水质、恢复和维持水生态系统健康是亟需解决的水环境问题之一。利用植物之间的化感效应抑制藻类生长具有安全、高效和快速等优点,为控制藻类蔓延和水体富营养化治理提供了新的途径。文章以水生及陆生植物中所含抑藻物质展开分析,并阐述了化感效应的作用模式,认为化感效应作用时不仅具有协同与拮抗作用,而且具有专一性和累积性,为利用化感效应控制藻类生长提供了理论基础。同时,从捕光系统、电子传递两方面对化感效应影响藻细胞光合作用的机理进行了总结和分析,发现藻细胞光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)均会受到化感效应的破坏,并初步总结了化感效应破坏藻细胞光合系统的分子机制,以期为化感效应控制藻类生长的机制研究和有效改善水生态系统等提供借鉴。     

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。     

湿地水生植物化感抑藻研究进展

表流人工湿地缓流区水体营养浓度增高是实际工程应用中常见的问题,而利用水生植物的化感作用抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效且生态友好的方法。本文综述了化感作用的特点、化感物质的种类和化感效应的机理,并对比了各类水生植物化感抑藻的应用效果。本文还针对国内外研究现状,提出了人工湿地水生植物化感抑藻研究的发展方向。     

水生植物对淡水水华藻类化感效应的研究进展

化感效应抑制水体中的水华藻类近年来得到了广泛的关注。追溯了化感效应的来源,总结了化感作用的影响因素,抑制的机理进行归纳,综述了水生植物对蓝藻及绿藻的抑制效应,同时列举了释放途径,最后对其应用前景进行展望。     

陆生植物化感作用抑制有害藻应用研究进展

植物化感物质由于对藻类抑制的高效性和选择作用性,以及对环境无污染等特点而备受关注,有望成为具有应用价值的安全性生物抑藻技术。文章探究了利用植物化感作用抑制有害藻类生长的进展,从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面分析了化感抑藻作用效果的评价方法,重点阐述了陆生植物对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用,包括草本植物中一些农作物和药用植物以及木本植物中的常见树木,同时对这些陆生植物中所含抑藻物质开展了探索与分析,为开发新的抑藻制剂提供理论指导,深入讨论了陆生植物化感物质抑制丝状藻的潜在价值,实现了抑藻对象的多元化,提出了陆生植物化感抑藻研究中存在的主要问题,并对其应用前景进行展望。     

化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响

利用水生植物产生的化感物质抑制有害藻类是1种藻类控制新技术.研究了选择性抑藻化感物质EMA对蛋白核小球藻和普通小球藻抗氧化酶体系活性的影响.结果显示,化感物质浓度为0.25 mg/L时,2种藻类的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都高于对照组.但随着化感物质浓度的升高,蛋白核小球藻3种酶活性都逐渐下降,当化感物质浓度为4 mg/L时,SOD活性为0;而普通小球藻的酶活性随着化感物质浓度升高持续升高,都达到对照组的3～4倍.     

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。     

于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.      

某市供水藻类污染及其毒性研究

藻类是反映水体富营养化最常用的生物监测指标.为弄清某城市供水水体的藻类污染状况,对该市主要供水水源的藻类进行了为期1年6次监测,并提取冷冻干藻细胞中的毒素成份进行生物学检测.结果发现,该市水源均受到藻类不同程度的污染,主要检测到4类藻.干藻细胞提取物经小鼠腹腔注射,发现具有肝毒性,其半数致死剂量为68.39-114.02mg干藻细胞/kg体重.建议今后将藻类作为水质监测的一个常规指标,为合理选择水源提供依据.     

水动力条件对藻类生理生态学影响的研究进展

湖泊和水库等水体富营养化通常会引起藻类水华暴发. 已有较多研究总结了光照、温度、营养盐等环境因素对藻类水华发生的影响方面的进展,但缺乏对水动力因素影响藻类生理生态学乃至水华发生等方面的研究总结. 本文通过梳理水动力条件对藻类生长、种群结构的影响及其作用机制,以及临界流速和人工混合对藻类的影响等方面的研究发现:在藻类生理学方面,水动力条件主要影响藻类的生长、细胞形态、营养盐吸收、光合作用活性和酶活性的变化;在藻类生态学方面,不同藻类对应的临界流速有所差异,水动力条件的变化会导致优势种之间的转变;人工混合使局部水体藻细胞密度降低进而改善水质. 对今后的研究热点进行展望:后续仍需进一步研究水动力条件对藻类生理的影响,不仅是酶活性和相关物质的吸收,还应包含胶被、产毒特性和基因序列等方面;应用于实际湖库的临界流速、水体扰动方式、扰动时间、扰动频率和最佳深度的探究,旨在推进藻类水华控制、保障水质安全等方面的相关研究.      

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...     

胞外物质影响铁盐混凝除铜绿微囊藻的效能与机制

藻及其代谢产物严重威胁着饮用水质的安全.混凝是饮用水处理工艺中去除藻细胞最为重要的单元,而藻细胞的胞外有机物(EOM)是影响藻细胞脱稳和去除的重要因素.本文以铜绿微囊藻为研究对象,对比混凝对原始藻细胞和经离心去除EOM的藻细胞(裸藻)的去除效果.结果发现,在pH为6.0、7.0和8.0的条件下,铁盐混凝对裸藻细胞(去除EOM的藻细胞)的去除率比原始藻细胞分别提高了5.01%、29.24%和27.45%,证实EOM对铁盐混凝除藻具有抑制作用.此外,絮体粒径动态分析表明,在pH分别为6.0、7.0和8.0下,裸藻细胞对应的最大絮体粒径均比原始藻细胞要高.Zeta电位分析表明,裸藻比原始藻的Zeta电位更高,因此,更容易通过压缩双电层脱稳.三维荧光分析结果表明,EOM易与金属发生络合反应,生成螯合物,从而抑制混凝除藻.     

远程数值模拟技术在赤潮应急监测中的应用研究

根据赤潮灾害应急监测的需要,以应急监测实施为出发点,基于水动力数值模拟技术和赤潮藻种扩散模拟技术,建立可业务化应用的赤潮应急监测远程数值模拟平台。平台可成为多部门应对赤潮灾害的协同工作平台,为管理部门提供赤潮发生后藻种的漂移方向、扩散范围等信息,并为监测队伍提供监测范围指引。平台的构建实现了对突发性赤潮灾害的远程智能分析和决策支持,提高了赤潮应急监测方案的合理性和监测实施的有效性。     

三峡水库退水期间大宁河“水华”监测探讨

三峡水库2011年上半年在大宁河支流白水河发生了以绿藻为主的“水华”,用DS5x便携式多参数水质测定仪进行了现场监测。通过分析发现溶解氧、pH、PCY、叶绿素4项指标成正相关的关系,在水柱监测中发现水温、溶解氧、pH、PCY、叶绿素5项指标从水面往下是递减,且5m以下趋于稳定。基于此,建议今后在水华应急监测中可以直接用现场监测指标来判断水华的严重程度。     

三峡水库大宁河回水区藻类生长与三态磷盐变化特征分析

多年的调查数据表明,每年的3～6月是大宁河回水区水体营养盐及藻类含量增长期。在2011年3—6月对大宁河回水区整个区域的调查过程中发现,水体磷盐含量从回水区上游至入长江河口逐渐增大,总磷0．010～0．257mg／L,溶解性磷0．010～0．208mg／L,正磷酸盐0．010～0．179mg／L;磷盐3个指标中,正磷酸盐变异性最大（各断面59％～85％）,能够较好地反映藻类消耗磷盐的情况。正磷酸盐和藻类生物量呈显著负相关关系,且在自然水体中有明显分层。在室内培养条件下采用线性关系粗略分析,藻类能在水体正磷酸盐含量较低时释放和转化磷盐,其藻类生物量理论极限容量值略高于天然状态。室内培养藻类发现,藻类生长过程中先是个体的增长,之后数量增殖,但平均体积会变小。藻类生长活性有一个由强到弱然后再增强的过程,而较低正磷酸盐浓度会抑制藻类的生物活性使其一直处于一个较低的水平。     

三峡库区流域藻类生长与营养盐吸收关系

根据三峡库区流域的实测数据和描述富营养污染流域中水华暴发强非线性耦合动力学模型中的控制函数,研究了缓流态水体环境中藻类生长的内在机制,并以长江三峡流域优势藻类,即绿藻的生长为例,较为系统地研究了藻类生长对N、P的吸收与水体中N、P浓度之间存在的强相互作用;藻类对营养物的吸收率ω_i与水体中营养物浓度c_x的比值(ω_i/c_x)不仅反映出三峡水域中藻类浓度对藻类吸收营养物程度的影响,而且在藻类生长与吸收各种营养成分之间还存在明显的关联性.     

PAFC-PDM复合混凝剂强化混凝去除水库源水中的藻类

将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)与聚合氯化铝铁(PAFC)复合制备了新型复合混凝剂PAFC–PDMDAAC (PAFC-PDM),对含藻的水库原水进行强化混凝处理研究.研究对比了PAFC-PDM,PAFC与预氯化工艺的除藻效果,并对其混凝除藻机理进行了初步探讨.结果表明,对于藻细胞数为7.98×106~1.17×107cells/L和浊度为2.56~3.59NTU的水库原水,当PAFC-PDM投加量为1.0mg/L时(以Al2O3计),藻类和浊度的去除率分别达到93.5%和81.7%,显著优于PAFC的混凝处理效果;对藻细胞进行扫描电镜和预氯化副产物分析表明,预氯化杀藻除藻方法,不仅破坏了藻细胞结构,而且产生了三卤甲烷类氯化消毒副产物,影响饮水水质;采用PAFC-PDM强化混凝工艺除藻,不破坏藻细胞,无消毒副产物.