UV-C辐照对延滞期6种微藻生长抑制效果

藻类季节性暴发生长是许多地区水源管理中的难题,亟待研发安全高效的控藻方法。该文以我国水源6种典型藻株为研究对象,包括蓝藻铜绿微囊藻、浮游颤藻、水华鱼腥藻,绿藻普通小球藻、斜生栅藻,硅藻针杆藻,采用准平行光束仪进行50~100 m J/cm2UV-C辐照,研究对于延滞期、低初始生物量的藻类生长抑制效果,分析藻种敏感性差异。结果表明,50~100 m J/cm2UV-C剂量对于铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和针杆藻具有2~4 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量37%~60%,对于普通小球藻和斜生栅藻仅有1~2 d生长抑制效果,100 m J/cm2剂量组9 d后Chl a浓度减量16%~33%,对于浮游颤藻无抑制效果且会加速其生长。在生长能力和光合活性两方面,硅藻(针杆藻)和蓝藻(铜绿微囊藻和水华鱼腥藻)的敏感性均显著高于绿藻(斜生栅藻和普通小球藻)和蓝藻浮游颤藻藻株。     

紫外线对铜绿微囊藻的抑制效果及特性研究

采用紫外平行光仪辐照方法,研究紫外线对"水华"蓝藻中常见的铜绿微囊藻生长的抑制效果,并探讨紫外线对藻沉降性能、叶绿素、藻胆蛋白的影响,以及藻生长光照条件对紫外线抑藻效果的影响.结果表明,紫外线对铜绿微囊藻的生长具有显著抑制作用,150 mJ/cm<'2>紫外剂量下,藻细胞个数被控制于初始水平,藻生长受抑制,如增加紫外剂...     

金鱼藻与环棱螺对铜绿微囊藻生长及光合活性的抑制作用

沉水植物和螺类是生物防治有害水华的重要手段,然而目前关于这两者对有害蓝藻的协同抑制效率和作用机制尚不清楚.本研究利用沉水植物金鱼藻与铜锈环棱螺在实验室内探究草-螺组合系统对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长的抑制效果.结果表明,金鱼藻组、 环棱螺组及草-螺组合系统均显著降低了体系内蓝藻Chl-a浓度、总Chl-a浓度和铜绿微囊藻密度,与初始相比,蓝藻活体Chl-a浓度分别减少99.24%、100.00%和98.61%,铜绿微囊藻密度分别减少98.64%、86.44%和97.71%.草-螺共培养和金鱼藻单独培养均可以显著抑制铜绿微囊藻生长,效果相似,而环棱螺单独培养可以使蓝藻Chl-a浓度和光曲线参数值降为零,同时使得微囊藻细胞全部失活.金鱼藻与环棱螺都可以 降低铜绿微囊藻光合活性,草-螺共培养系统可以最大程度降低藻类整体的生长潜能.研究发现,草-螺耦合系统对铜绿微囊藻的总体抑制效率略低于两者单独抑制效率,表明金鱼藻和环棱螺在此过程中存在微弱的拮抗作用,但由于草-螺耦合系统的抑制成效同样显著,且抑制途径 更多样,同时能更好地维持水体营养盐平衡.在实践过程中建议加强沉水植物和螺类的互利共生关系,可以起到更好的抑藻效果.     

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

水稻秸秆浸泡液对蓝藻和绿藻生长选择性抑制作用

运用流式细胞仪研究了水稻秸秆浸泡液(RSE)对藻类生长、形态学特征(细胞大小)和生理参数(叶绿素荧光强度)的影响.RSE对有毒、无毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、有毒水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、鱼害微囊藻(Microcystis ichthyoblabe)这4种蓝藻和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)这3种常见绿藻生长的抑制作用具有选择性.RSE浓度为2.0~10.0 g·L~(-1)时,可以显著抑制蓝藻的生长,同时强烈影响了藻细胞的叶绿素荧光强度和细胞大小.有毒水华鱼腥藻、鱼害微囊藻、有毒和无毒铜绿微囊藻的7d EC50分别为1.72、2.21、2.92和5.72 g·L~(-1).暴露于RSE的蛋白核小球藻和斜生栅藻,细胞生长被促进了并观测到有群体形成;而对羊角月牙藻来说,当RSE浓度为1.0~4.0 g·L~(-1)时月牙藻生长和叶绿素荧光强度被抑制,但是当RSE浓度为8.0~10.0g·L~(-1)时,月牙藻生长被显著促进.总之,RSE对蓝藻生长的抑制效果强于羊角月牙藻、蛋白核小球藻和斜生栅藻,蓝藻光合系统Ⅱ反应中心的敏感性和绿藻群体的形成可能是造成两者对水稻秸秆敏感性不同的重要原因.     

钙、镁离子在水流作用下对铜绿微囊藻生长的影响

为了解在"引江济太"过程中大量钙、镁离子的引入对铜绿微囊藻生长的影响,本实验在控制温度和光照条件下,室内模拟不同钙、镁离子浓度在两个特征流速5 cm/s和15 cm/s下微囊藻的生长。实验结果表明,微囊藻藻密度随钙、镁离子浓度的增加而增加,流速在15cm/s下微囊藻最大藻密度(9 236.4×104cell/mL)是流速为5 cm/s下最大藻密度(2 873.72×104cell/mL)的3倍,流速为15 cm/s下微囊藻最大比增长速率均较5 cm/s下的高。这可能是在水流产生的剪切力作用下藻细胞胞外多糖增加,粘附更多的钙、镁离子更利于钙、镁离子迁移到胞内,同时胞外附着的钙、镁离子尤其钙离子形成桥联,使微囊藻细胞形成群体产生微环境利于微囊藻的生长。水流对微囊藻利用钙、镁离子有重要的影响,这为有效调水抑制蓝藻生长提供科学依据。     

羟基自由基快速杀灭典型水华藻的研究

以典型水华藻铜绿微囊藻、针杆藻和四尾栅藻为研究对象,利用大气压强电离放电高效生成的羟基自由基(·OH)对3种藻进行杀灭.采用荧光染色、流式细胞仪和光合活性等生物学方法,确定?OH杀灭的阈值浓度和时间,并观察细胞形态变化.结果表明,当混合藻中铜绿微囊藻、针杆藻和四尾栅藻的初始藻密度分别为19.5×104、21.8×104和4.90×104cells/m L时,?OH杀灭的阈值浓度为1.07mg/L,致死时间为4.5s;形态观察结果表明,处理后各种藻的形态是完整的,无内溶质溢出.因此,采用·OH可实现高效快速杀灭水华藻,有效保障饮用水安全.     

固定化果胶酶抑制铜绿微囊藻生长研究

为证实固定化果胶酶抑制蓝藻生长的作用,在实验室条件下,以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）为受试藻种,用共培养法观察了固定化果胶酶对藻细胞群体的作用、用电镜观察了共培养后藻细胞的损伤状况,测定了对其生理生化特征的影响.结果表明固定化果胶酶与藻共培养液第3 d明显黄化,且黄化程度与固定化果胶酶的用量和培养时间呈正相关系;电镜照片显示固定化果胶酶对藻细胞有损伤作用,轻微损伤的藻细胞出现质壁分离,表面粗糙、凸凹不平,形状不规则,严重损伤的藻细胞表面发生深度皱缩或细胞结构完全解体;随着固定化果胶酶与铜绿微囊藻共培养时间的延长,藻细胞生长量、叶绿素a含量显著降低,表明藻细胞受到胁迫和伤害,藻细胞正常的光合作用受到严重影响.丙二醛（MDA）值显示藻细胞抗氧化防御体系被破坏,细胞内发生严重膜脂过氧化.固定化果胶酶能有效抑制铜绿微囊藻细胞的生长,铜绿微囊藻生长抑制率可高达96%.     

流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响

为讨论流体切应力对铜绿微囊藻细胞活性的影响,本文研究了铜绿微囊藻在0.0,0.3,0.6,0.9Pa切应力作用下的生长情况,并分析了藻细胞生理指标以及藻液指标的变化情况.结果显示,低于0.6Pa的切应力能使藻细胞密度和光合色素含量不断增加,从而促进铜绿微囊藻的生长繁殖.其中0.6Pa对藻细胞生长最有利,此条件既能提高藻细胞光合作用强度和营养盐利用率,又未过度破坏细胞结构.但0.9Pa高切应力将通过对藻细胞结构的破坏来影响膜渗透性,进而抑制铜绿微囊藻生长与代谢.研究表明,流体切应力对铜绿微囊藻细胞的影响体现为“低促高抑”,即适度切应力能够增强铜绿微囊藻细胞的活性,而高切应力会抑制其生长.本文结果将为湖泊水库等水体铜绿微囊藻水华的预防和治理提供了新的思路和方案.     

三峡小江回水区蓝藻季节变化及其与主要环境因素的相互关系

三峡水库支流回水区富营养化和水华近年来备受关注.通过对库区小江流域回水区段蓝藻群落组成及丰度的监测研究发现,2007年5月~2008年5月小江回水区共鉴定出蓝藻15属,40种,其细胞密度均值为(23.50±10.30)×105cells.L-1,占藻类总密度的24.1%,生物量均值为(768.70±287.40)μg.L-1,占藻类总生物量的8.9%.蓝藻丰度季节变化明显,春末夏初为蓝藻的繁盛期,盛夏后蓝藻丰度逐渐下降,并在冬季达到全年最低水平.鱼腥藻、平裂藻、束丝藻、席藻、微囊藻是常见蓝藻,它们的细胞密度总和约占蓝藻细胞总密度的79.1%,生物量总和约占蓝藻总生物量的77.6%,是小江回水区蓝藻的优势种群.对蓝藻丰度和营养物、温度、透明度、真光层深度等环境因素的相关性分析发现,小江回水区蓝藻生长对无机态氮、磷的吸收利用显著,且蓝藻生长摄取硝态氮可能比利用氨氮更加明显.温度升高、水下光学透射性能下降有利于蓝藻细胞密度和生物量的增加.结合研究同期水文、气象条件的观测结果,发现在降雨、径流的作用下,水土流失严重的小江回水区氮、磷营养物同泥沙一起输入水体,为蓝藻生长提供丰厚的物质基础.受泥沙颗粒的影响,水体混浊度提高而真光层深度减少,蓝藻自身对低光照、高浊条件的敏感性及其悬浮生长机制促其能够在上层水体大量生长并形成优势.     

Fe~(3+)对铜绿微囊藻生长的影响

实验主要研究培养基中不同Fe3+浓度对铜绿微囊藻生长的影响。试验采用0,10,100,1000,10000,30000 nmol/L6个不同Fe3+浓度培养处理,对铜绿微囊藻的生物量,叶绿素a质量浓度,培养基中N、P的含量等分别进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同Fe3+浓度处理下铜绿微囊藻细胞的表面结构。结果显示,Fe3+浓度在0～1000 nmol/L范围内,铜绿微囊藻的生长受到抑制,而Fe3+浓度增加到30000 nmol/L时,在培养的前20天内促进了铜绿微囊藻细胞的生长,但随后生物量和叶绿素a的质量浓度突然下降。根据电子显微镜的照片分析,这个现象很可能是因为细胞死亡或自溶所致。试验的结果表明,介质中过高的Fe3+浓度可以加剧水环境的恶化。     

竞争条件下光照对两种淡水藻生长的影响

研究了铜绿微囊藻与斜生栅藻在单种和三种配比(10:1、1:1、1:10)共同培养条件下,不同的光照强度对其生长的影响,计算了不同培养体系中两种藻的磷吸收半饱和常数。结果表明:单独培养时,铜绿微囊藻在3000lx获得最大增长率,而斜生栅藻在5000lx时增值最快;共同培养时,两种藻的生长速率相对单独培养条件下均有不同程度的下降,两种藻之间存在着互相的竞争抑制作用;在10:1共培养条件下,栅藻对微囊藻的抑制作用超过了微囊藻对栅藻的抑制作用;在1:1和1:10共培养条件下,光强低于6600lx时,微囊藻对栅藻的抑制作用相对于栅藻对微囊藻的抑制作用更大。从光吸收半饱和常数看,微囊藻的光吸收的半饱和常数总是小于栅藻,可见微囊藻对光更具亲和性。总体上看,较低光照下,微囊藻的竞争能力强于栅藻,微囊藻竞争成为优势种具有较高的概率;而光照强度较大时,栅藻竞争成为优势种具较高的概率。     

不同培养条件下扰动对两种淡水藻生长的影响

研究了单种和按1∶1配比混合培养条件下,不同扰动强度对铜锈微囊藻和斜生栅藻生长的影响,结果表明:在试验所模拟的扰动强度范围内,较小的扰动有利于藻类的生长和聚集,单独培养的微囊藻和栅藻均在扰动强度为90r/min时藻比增长率最大;当转速大于该值时,随着扰动强度的加大,藻比增长率呈现下降趋势。在共培养体系中,铜锈微囊藻的比增长率均大于单独培养时的比增长率,且在扰动强度为90r/min时最大;栅藻由于竞争能力较弱,生长能力受到微囊藻的抑制,其生长状况明显劣于单独培养时的情况,且比增长率大大减小。     

光照与通气方式对蓝、绿藻竞争生长和磷的水-沉积物界面过程的影响

室内模拟研究了太湖普遍存在的浮游藻类蓝藻(铜绿微囊藻)和绿藻(四尾栅藻)在不同光照和通气条件下的生长过程,以及该过程对水体理化性质以及水-沉积物界面磷交换过程的影响.研究结果表明,实验条件下(光照:2500lx;温度:27℃),蓝藻(铜绿微囊藻)具有绝对的竞争优势,成为水体中优势藻类.铜绿微囊藻在通空气和通氮气条件下均可以生长繁殖,在通氮气条件下需要较长时间的适应期,但达到的最大生物量远高于通空气条件.实验过程中,上覆水可溶性无机磷(DIP)浓度的变化为:无光环境＞有光环境,通氮气环境＞通空气环境,这种变化与有无藻类生长过程密切有关.有光条件下,藻类生长对磷的需求刺激了沉积物中生物可利用磷(AAP)的释放,同时也刺激了沉积物各种不同形态磷之间的相互转化.通氮气条件下,沉积物中磷的释放以Fe-P为主,Ca-P含量有所提高;通空气条件,Fe-P含量变化不大,Ca-P在有光组略有下降,但无光组变化不大;各试验组中有机磷和残渣磷的变化量基本相同;各试验组TP含量的变化不大.     

不同形态磷源对铜绿微囊藻与附生假单胞菌磷代谢的影响

实验研究磷酸二氢钠、β-甘油磷酸钠(Na-β-glycerophosphat,NaGly)、磷酸钙和卵磷脂(lecithin ,LEC) 4种不同形态的磷源对铜绿微囊藻的生长代谢及其与附生假单胞菌磷代谢关系的影响.测定了微囊藻的生长,水中磷浓度的变化,碱性磷酸酶活性(alkalinephosphataseactivity ,APA)和微囊藻中总磷含量的变化.结果表明,附生假单胞菌的存在能促进铜绿微囊藻的生长,并可以将微囊藻不易直接吸收的磷形态转化为磷酸盐等物质供微囊藻利用.碱性磷酸酶在微囊藻和X菌利用大分子有机磷的过程中起重要作用.     

不同扰动条件下微囊藻和栅藻竞争能力的比较

以扰动为主要限制因子,研究铜绿微囊藻和栅藻在纯培养和共培养情况下的生长状况,探讨了竞争和种群增长率之间的关系,以判断藻类竞争的结果。结果表明:适宜的扰动有利于微囊藻的增长和聚集,较大强度的扰动则抑制微囊藻的生长。在共培养体系中,铜绿微囊藻有更强的竞争能力和抑制其它生物生长的能力,获得最大生物量和远大于栅藻的增长率。     

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。     

铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的氮营养动力学特征

利用批量培养试验比较研究了氮限制条件下铜绿微囊藻(Microcystis aerugiuosa)和斜生栅藻(Scendesmus obliquus)对氮的生长反应,并应用Monod方程计算了2种藻的营养动力学参数(μ_max和K_s). 结果表明,ρ(氮)为0～2.00 mg/L时铜绿微囊藻比增长率快速增长;ρ(氮)为0～4.00 mg/L时斜生栅藻比增长率快速增长. 铜绿微囊藻的最大比增长率(μ_max)为0.23 d-1,半饱和常数(K_s)为0.14 mg/L;斜生栅藻的μ_max为0.41 d-1,K_s为0.24 mg/L. 根据生长动力学参数可以预测,当氮缺乏时,铜绿微囊藻容易形成优势,当氮丰富时,斜生栅藻容易形成优势.      

不同磷水平下铜绿微囊藻对砷酸盐的吸收和净化

通过室内培养实验,研究了富磷(+P)和缺磷(–P)环境下,铜绿微囊藻对砷酸盐(As(Ⅴ))的累积和净化动力学特征,探讨了净化过程中培养介质砷形态的变化.结果表明:缺磷环境下虽然可显著提升铜绿微囊藻对砷酸盐的吸收,但该环境下的高砷藻体又具较高的砷释放风险.+P和–P环境下,藻体中分别有41.5%和46.3%的胞内砷可在快速清除阶段(2h)被迅速排出.+P环境下经10μmol/L As(Ⅴ)暴露后的含砷藻体,经13d净化培养后,+P培养介质中藻体以砷酸盐释放为主,-P培养介质中则存在砷的还原和甲基化现象,这表明不同磷水平下藻体对砷的净化机理可能存在明显差异.     

盐度对化感物质青蒿素胁迫下铜绿微囊藻生长及叶绿素荧光的影响

化感物质青蒿素已被证明具有良好的控制蓝藻水华的作用。为探究盐度存在情况下,青蒿素对铜绿微囊藻的胁迫作用是否受到影响,在0～15‰盐度条件下,测定青蒿素对铜绿微囊藻生长、叶绿素a含量以及叶绿素荧光参数的影响。结果表明：铜绿微囊藻具有一定的适盐性,5‰的盐度可以促进铜绿微囊藻生长,但盐度>10‰则对藻产生显著抑制作用。加入化感物质青蒿素后,低盐度对藻的促进作用消失,盐度强化了青蒿素对铜绿微囊藻的抑制和对光合系统的破坏,具体体现在破坏铜绿微囊藻光合色素、光合作用结构,降低光合反应中心的活性,降低PSⅡ受体侧的电子传递能力等方面。研究成果中为青蒿素在微咸水中的应用提供参考。