氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响

通过批量培养实验研究了不同磷水平下N/P比对铜绿微囊藻(蓝藻)和斜生栅藻(绿藻)生长速率的影响,并在太湖蓝藻水华暴发期间,监测了梅梁湾和湖心区水体叶绿素a浓度和氮磷营养盐结构变化,以探讨N/P比对蓝藻优势形成的影响.结果表明, N/P比对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响并不表现在一个确定值上,而与水体氮磷的绝对浓度有关,在0.02mg/L磷浓度下,铜绿微囊藻和斜生栅藻在N/P比为4:1~32:1范围内生长速率均较低(0.067~0.074,0.018~0.022d-1),说明受到营养盐的限制;当磷浓度达到0.20mg/L时, 铜绿微囊藻在N/P比为32:1时生长速率达到最大值(0.240d-1),斜生栅藻在N/P比为64:1时生长速率达到最大值(0.380 d-1);而在磷浓度升高到2.00mg/L时,不同N/P比下铜绿微囊藻和斜生栅藻均达到最大生长速率(0.24~0.25, 0.378~0.381d-1),说明氮磷浓度均比较充足,N/P比对生长速率已经没影响.可见,氮磷浓度比N/P比对两种藻的生长影响更大.与斜生栅藻相比,铜绿微囊藻对氮磷营养的生理需求和最大生长速率均相对较低,属K策略物种,易在低氮磷浓度下形成优势.梅梁湾在水华暴发期间氮浓度一直远低于水华较轻的湖心区,而磷浓度远高于湖心区,进而导致梅梁湾N/P质量比(低于20:1)在水华期间一直低于湖心区(124:1),低N/P比是蓝藻水华暴发导致氮浓度下降,磷浓度升高的结果.     

压力下伪空胞破裂对3种水华蓝藻生长及光合作用的影响

采用批量培养方式,研究了伪空胞的破裂对3种典型水华蓝藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、螺旋鱼腥藻(Anabaena spiroides)和孟氏浮游蓝丝藻(Plankothrix mougeotii)生长的影响,同时分析了伪空胞破裂对3种藻光合作用及细胞形态的影响.结果表明,伪空胞破裂对3种藻的生长影响不同,铜绿微囊藻和孟氏浮游蓝丝藻的细胞生长不受伪空胞破裂的影响,而螺旋鱼腥藻生长初期出现了5 d的延滞期;伪空胞破裂对3种藻光合作用影响较小,其中铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻的光合作用没有受到影响,而孟氏浮游蓝丝藻在饱和光强时最大光合作用速率降低了12.6%.铜绿微囊藻、孟氏浮游蓝丝藻及螺旋鱼腥藻细胞在伪空胞破裂后恢复较快,在3～5 d内又重新生成了大部分的伪空胞.      

铜绿微囊藻与藻际细菌Ma-B1菌株的相互作用

藻与细菌通常共生于淡水生境,形成藻-菌共生体系,藻际细菌是水体生态系统中的重要组成部分,对藻的消长起重要的调控作用,但有关藻际微环境中藻与细菌的互作机制还不清楚. 采用传统的细菌平板培养方法,从太湖优势水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞表面分离出一株藻际细菌Ma-B1,基于生理、生化试验和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus). 通过测定细胞生长,分析藻-菌相互作用机理. 结果表明:一定浓度(＞60 μg/mL)的Ma-B1的胞外代谢物可显著抑制铜绿微囊藻的生长(培养基为BG11,28 ℃/日,22 ℃/夜,3 000 lx,光暗比为14 h∶10 h);铜绿微囊藻的胞外滤液(500 μL/mL)对Ma-B1的生长有一定的促进作用,但其总滤液(500 μL/mL)显著促进Ma-B1的生长;Ma-B1细胞对铜绿微囊藻的生长没有显著影响,而高浓度(藻菌比10∶1)的铜绿微囊藻细胞则可显著抑制Ma-B1的生长. 铜绿微囊藻与Ma-B1之间存在复杂的相互抑制或促进关系,共同影响着藻、菌在自然水体生态系统中的消长.      

温度对水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻生长、光合作用及浮力变化的影响

通过批量培养实验,测定培养过程中藻的生物量、光合放氧速率及浮力等的变化,研究了2种典型水华蓝藻-水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻在不同温度下的生长和光合作用特征及浮力调控的机制结果表明,水华微囊藻在温度低于13℃时几乎不能生长,高于16℃能缓慢生长,且随着温度升高,生长速率增大;孟氏浮游蓝丝藻在温度为10℃时就能缓慢生长,当温度高于16℃时即能够较好生长;2种藻的生长速率在10～28℃范围内都随温度升高而增大.2种蓝藻在10℃以上均能进行光合作用,且在实验温度范围内(10～28℃)随温度的升高而增强当温度从28℃转至13℃以下温度培养时,2种蓝藻的浮力下降明显,细胞内伪空胞、糖及蛋白质的变化表明,糖的积累使细胞密度增大是细胞浮力下降的主要原因;在72h之内,水华微囊藻和浮游蓝丝藻细胞内糖含量分别增加了2.2倍和2.5倍,这说明温度降低至13℃以下,水华微囊藻下沉趋于休眠,而孟氏游浮蓝丝藻则趋于底栖继续生长;温度升高至13℃以上,水华微囊藻趋于复苏和上浮,而孟氏浮游蓝丝藻趋于浮游.     

硝酸镧对铜绿微囊藻生长特性的影响

在实验室内利用BG₁₁培养液培养,研究了不同硝酸镧[La(NO₃)₃]浓度下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB526的生长特性,并在实验后期测定了藻细胞中的藻毒素含量.以藻细胞数和叶绿素a含量所表示的最大比生长率和最大现存量为指标,在一定浓度范围内,La(NO₃)₃可明显刺激铜绿微囊藻FACHB526的生长.但当培养液中La(NO₃)₃浓度很高时(125000g/L),却对铜绿微囊藻FACHB526的生长表现出明显的抑制作用.稀土盐类La(NO₃)₃对藻生长的低浓度刺激和高浓度抑制效应对全面了解水华爆发机制有一定的意义.从FACHB526藻中可分离检测出4种藻毒素变型MC-LR,MC-RR,MC-LW,MC-LF.     

微量元素铜钼对铜绿微囊藻生长的影响

以研究铜(Cu)、钼(Mo)等微量元素对藻类生长影响为目的,通过测定不同浓度的Cu(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)培养液中藻的藻密度及藻细胞中所含总糖浓度来研究这2种微量元素对藻的生长的影响。实验结果表明:当Cu(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)浓度分别为10和50μg/L时,铜绿微囊藻的生长情况最好,最大藻密度和最大总糖含量为所在浓度梯度中最大。对测得的数据进行相关性分析发现:培养液中藻密度与藻细胞内总糖含量之间存在很好的相关性,且藻类生长状况越好,这种相关性也越显著。通过生长动力学分析发现微量元素Cu、Mo对铜绿微囊藻的影响并不符合传统的动力学模型,并且通过曲线拟合最终给出了微量元素对铜绿微囊藻增长的影响形式。     

薄荷提取物对3株微藻生长特性的影响

薄荷中含有不同的化感物质,其化感作用可能抑制或促进微藻生长,达到对水华微藻或商业微藻的调控作用。该研究以铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和栅藻为受试藻种,探究了薄荷提取物对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和栅藻生长特性的影响。发现薄荷提取物对铜绿微囊藻(蓝藻)的生长具有抑制作用,其抑制率最大可达97%,而对蛋白核小球藻和栅藻(均为绿藻)的生长具有一定的促进作用,最大促进率可分别达552%和176%,两株受试绿藻的干重最大增加0.60 g/L和0.62 g/L。可见,薄荷提取物对不同藻种的生长特性影响不同,通过添加薄荷提取物控制微藻生长,达到对不同藻种的调控作用。     

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.     

氮磷形态与浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响

以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scendesmus obliquus）为研究对象,分别以硝酸钠、氯化铵和尿素为氮源,以磷酸氢二钾、甘油磷酸钠和三磷酸腺苷为磷源,配置不同浓度的氮磷培养基（氮浓度1.00,4.00,8.00mg/L,磷浓度0.20,2.00mg/L）,通过一次性培养实验研究2种藻氮、磷饥饿时对不同形态和不同浓度氮磷的生长响应.结果表明,2种藻对氮、磷的形态和浓度响应均不同,且藻种之间也有明显的响应差异.铜绿微囊藻在3种浓度硝酸钠培养下比生长速率无显著差异,而斜生栅藻的比生长速率在硝酸钠4.00mg/L时达到最高,说明1.00mg/L的硝酸钠已满足铜绿微囊藻对氮的生长需求,斜生栅藻对氮的需求高于铜绿微囊藻.铜绿微囊藻在1.00,4.00mg/L氯化铵和尿素培养下的比生长速率相同,且比生长速率和现存量均高于同浓度硝酸钠培养组,说明相比于硝酸钠,铜绿微囊藻更喜欢利用还原态的氯化铵和尿素.但当氯化铵浓度高达8.00mg/L时,铜绿微囊藻比生长速率低于相同浓度尿素和硝酸钠培养组,也低于低浓度氯化铵培养组,说明高浓度氯化铵不利于铜绿微囊藻的生长.然而,斜生栅藻在8.00mg/L氯化铵培养下比生长速率和现存量与尿素培养时无显著差异,而且均高于硝酸钠培养组,说明斜生栅藻对氯化铵的耐受能力比铜绿微囊藻高.3种形态的磷均能被铜绿微囊藻和斜生栅藻利用,但铜绿微囊藻用高浓度有机磷培养时的现存量更高,斜生栅藻则在高浓度无机磷培养下生长更好,说明铜绿微囊藻比斜生栅藻能更好的利用有机磷,高浓度的无机磷不利于铜绿微囊藻生长.太湖目前铵氮浓度降低显著,水体无机磷占比很低,溶解态有机磷浓度占比较高,这些都更有利于蓝藻形成优势.     

电厂温排水对铜绿微囊藻生长影响的模拟研究

以水华藻种铜绿微囊藻为例,在实验室内模拟内陆电厂温排水中温升和游离余氯的联合作用,研究其对铜绿微囊藻生长与光合活性的影响.结果表明,在适宜铜绿微囊藻生长的温度范围内,一定程度的温升会促进其生长,且水域温度本底值较低时,温升更有利于铜绿微囊藻的生长.铜绿微囊藻对游离余氯非常敏感,在大于0.1mg/L情况下,光合活性会下降,抑制作用非常明显,联合作用下,温升对于0.1mg/L游离余氯作用下铜绿微囊藻光合活性的恢复具有一定的促进作用,对于0.2mg/L作用下则没有.电厂排水口铜绿微囊藻会受到很强烈的抑制作用,藻细胞受到严重破坏,当加氯方式为连续加氯时,0.1mg/L余氯作用下的水域,微囊藻生长也会受到抑制.     

无机氮和有机氮对铜绿微囊藻生长和产毒影响的比较

以氯化铵和丙氨酸作为氮源,通过测定铜绿微囊藻细胞生物量、胞内藻毒素含量、基质利用率等变化情况探究并比较两种含氮化合物对铜绿微囊藻生长和产毒的影响.结果表明铵氮低浓度(10 mg·L-1)促进铜绿微囊藻生长,而高浓度(20 mg·L-1)具有抑制作用;不同浓度的丙氨酸对铜绿微囊藻的生长均具有促进作用,最适生长浓度为20 mg·L-1.铵态氮对藻毒素产生的促进作用不明显,丙氨酸则较大的促进了微囊藻产毒,是同时期对照组的6倍.     

水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用

针对富营养化水体的除磷和微型藻类生物生长的抑制问题,研究了水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用.以蓝藻中的Microcystis aeruginosa、绿藻中的Scenedesmus为代表,研究了Spirogyra对微型藻类生物生长的抑制特性.共培养实验结果表明,Spirogyra对以上2种藻类的生长具有明显的抑制作用,对Chlorella的生长也有同样的抑制作用;共培养、Spirogyra培养液及其过滤液对Microcystis aeruginosa、Scenedesmus生长的影响等实验表明,这种抑制作用是因Spirogyra生长的代谢分泌物或其共生微生物而引起.用总磷(TP)浓度小于1.60mg·L-1的模拟湖水进行实验,发现Spirogyra在生长过程中可以有效地去除水中的磷.磷的去除效率与氮营养物成份有关,NH4 -N/NO3--N质量比为3:7时除磷效率最高.除磷过程中无机氮磷比的变化规律表明,除却Spirogyra同化除磷之外,Spirogyra生长会引起水体pH升高,从而诱导磷沉积是除磷的重要机制之一.Spirogyra对微型藻类生长良好的抑制性能以及除磷特性为富营养化水体的生物修复、水源水的保护提供了新的技术途径.     

铜绿微囊藻生长代谢的密度依赖性特征及分子机制

蓝藻水华是淡水湖库普遍面临的水环境问题,目前水华形成机制研究大多关注外界环境因素而忽略了藻类自身及群体的关键调节作用.因此,本文以初始细胞密度为单一变量,考察了不同初始细胞密度条件下蓝藻生长、营养物质利用、叶绿素、藻毒素、胞外分泌物随时间的变化情况.结果发现,初始细胞密度会影响铜绿微囊藻的环境适应性和生长情况,当接种密度≥1×10⁶ cell·mL^-1,铜绿微囊藻适应期消失,初始细胞密度从1×10⁵ cell·mL^-1增加至1×10⁷ cell·mL^-1,最高细胞密度增加了68%,生长速率提高了21%,并且叶绿素变化趋势与生长情况一致.胞外分泌物随初始细胞密度增加而逐渐增加,有利于蓝藻细胞聚集成膜.当初始细胞密度较低（1×10⁵ cell·mL^-1）时,单细胞藻毒素分泌量反而增加,以提高蓝藻的环境适应能力.在高初始密度（1×10⁷ cell·mL^-1）条件下,铜绿微囊藻主要通过上调丙酮酸代谢和碳代谢,促进细胞生长增殖.因此,细胞密度是影响铜绿微囊藻生长代谢的重要因素,在蓝藻水华形成过程中可能发挥重要作用,水华防治应当在细胞密度较低的阶段进行.     

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

深水循环混凝沉淀处理含铜绿微囊藻原水的效果和机理研究

为了探明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水的效果和机理,采用U形管模拟深水循环装置对含有铜绿微囊藻的原水进行预加压,再进行混凝沉淀处理,测定了40~80 m深水循环混凝沉淀的处理效果,探究了深水循环除藻机理,并评价了水质安全性.结果表明:随着循环深度的加大,深水循环混凝沉淀效果越好;在投药量30 mg·L-1时,60~80 m深水循环混凝沉淀对藻类去除率达到95%以上,浑浊度小于1.6 NTU,处理效果比原水直接混凝沉淀、预氧化混凝沉淀显著提高.深水循环利于藻类去除的机理是,藻细胞内气囊受深水水压作用而坍塌破裂,气囊内气体透过细胞壁扩散进入水中,藻体失去气囊浮力,由上浮转而下沉.深水循环及混凝沉淀阶段水中的藻毒素、DOC均未增加,说明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水是安全的.     

光照时间对外源性磷在模拟水生态系统中迁移的影响

采用同位素示踪法,模拟研究不同光照时间对外源性无机磷酸盐在水体,铜绿微囊蓝细菌和底泥中迁移的影响.外源性磷在加入水体后先是一种物理化学的快速分配,然后其在水体中的迁移主要受微囊蓝细菌的生长状况的影响.延长光照时间能加快微囊蓝细菌的生长速率和提高微囊蓝细菌的密度.水体中外源性磷的浓度随时间下降,蓝细菌中外源性磷的最大浓度与光照时间无关,只有蓝细菌中超积累了一定数量的外源性磷,随后的对数生长就与细胞磷的含量无关.延长光照时间能增加微囊蓝细菌中总的外源性磷数量,随着蓝细菌的衰亡,外源性磷不断向底泥迁移,最终绝大部分外源性磷都迁移到底泥中.     

快速高效去除微囊藻的GO/QPEI复合纳米材料

本研究合成了一种新型高效的去除铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的氧化石墨烯/季铵盐聚乙烯亚胺(GO/QPEI)纳米复合材料.GO/QPEI在pH为4~10的条件下都具有高效去除M.aeruginosa的能力,其去除能力在2 min内可达96%以上.GO/QPEI对微囊藻的吸附更符合Freundlich方程,最大吸附量为5.58×1011cells·mg-1.吸附动力学表明GO/QPEI的假二级吸附反应.GO纳米片和QPEI的协同效应是其高效去除微囊藻的主要机制.     

利用络氨铜控制景观水体藻华

研究了络氨铜对不同生长期的典型蓝藻（铜绿微囊藻,Microcystis aeruginosa）15d生长抑制影响的基础上,开展了络氨铜对不同时期景观池水中叶绿素a含量的影响,并跟踪测定了其中的有效铜离子浓度变化.结果表明,络氨铜在0.10mg·L-1（络氨铜的有效浓度,下同）时,可完全抑制适应期铜绿微囊藻的生长;在4d...     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞的吸附特征及动力学研究

本文探究了活、死水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞（MeHg）的吸附动力学特征和等温吸附模型。结果表明,当MeHg浓度为100 ng/L时,活、死水华束丝藻能吸附水中99.2%和90.9%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.1×10^-2 ng/（10⁸cells）,活、死铜绿微囊藻能吸附水中98.5%和94.0%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.4×10^-2 ng/（10⁸cells）;两种藻对MeHg的吸附过程符合准一级、准二级动力学模型;活水华束丝藻和活、死铜绿微囊藻对MeHg的等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,死水华束丝藻对MeHg的等温吸附过程符合Langmiur等温吸附模型;对藻细胞结构进行表征,发现活藻和死藻对MeHg的吸附在细胞表面均呈现为生物快速吸附过程,活藻还呈现为生物慢速富集过程,故活藻对MeHg的吸附率高于死藻。