藻源型溶解性有机氮的产生及不同时期藻类有机物的特性

研究了铜绿微囊藻藻细胞全生命周期中氮的转化过程以及藻类有机物的性质,结果表明:溶解性有机氮(DON)在藻类生长周期中总体呈现上升趋势,藻细胞在其生长初期释放量小于0.05mgDON/107cells,衰亡期释放能力约为0.40mgDON/107cells;胞外有机物(EOM)中分子量分布在对数期和衰亡期以100kDa为主,稳定期以100kDa范围内.三维荧光光谱分析表明,EOM中荧光物质主要为类腐植酸和溶解性微生物代谢产物;而IOM主要由类芳香蛋白和溶解性微生物代谢产物组成.     

对苯二酚抑制铜绿微囊藻生长下藻毒素的产生与释放

选用对苯二酚,根据其抑藻的剂量效应关系,研究了铜绿微囊藻在不同抑制条件下,即投加剂量为EC20、EC50、EC70、EC90、EC99时,藻毒素Microcystin-LR(MCLR)的产生与释放,并通过测定总有机碳和三维荧光光谱,研究了细胞内有机物的释放状况.结果表明,EC20作用下,藻毒素的产生受到抑制,总MCLR约为对照样的72.4%~83.0%;在EC50~EC99作用下,藻细胞受到刺激,毒素产量明显增加,总MCLR可升至对照样的1.77~3.13倍,且在EC70~EC99作用下,胞内毒素大部分释放于胞外.细胞释放的其它有机物主要是类腐殖酸和类富里酸,但并不稳定,6 d后,发生了明显的降解与转化.     

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.     

高锰酸钾预氧化强化混凝去除绿藻的研究

以小球藻为对象,研究不同高锰酸钾投加量下小球藻胞外有机物分子量的分布、Zeta电位和胞外有机物浓度变化,并观察细胞结构,探讨预氧化强化混凝的机理.研究发现,当高锰酸钾浓度≤2 mg·L-1时,氧化前后藻液中的有机物组成基本不变,胞外分泌物(EOM)部分被氧化;在预氧化初期,EOM在高锰酸钾诱导下释放,胞外有机物浓度升高;藻的表面电位先下降后上升,藻活性由于高锰酸钾氧化受到抑制,但藻细胞结构保持完整,氧化后生成的MnO2附着在藻细胞表面,增加了藻细胞的比重,有利于后续的混凝沉降除藻.高锰酸钾浓度≥3 mg·L-1时,细胞壁被破坏,藻液中出现大分子的有机物,胞外有机物浓度上升,Zeta电位下降,这些都不利于后续的混凝除藻.结果表明,当高锰酸钾投加量为2 mg·L-1,预氧化1h后,PAC投加量为40 mg.L-1时,除藻效率达到92％,去除效果远好于直接混凝除藻.     

鄱阳湖洲滩菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响

为了解鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液对铜绿微囊藻生长的影响,通过控温、控光的无菌培养条件下,分析菰浸泡液中铜绿微囊藻细胞密度和藻细胞的理化指标的变化。实验结果表明,菰浸泡液对铜绿微囊藻的抑制率较高;培养到第7天时铜绿微囊藻的抑制率在81%～95%之间,并随菰浸泡液生物量含量的增加而增加,当菰浸泡液生物量8 g/L时铜绿微囊藻抑制率无显著差异(p0.05)。菰浸泡液对藻细胞产生化感作用可能的原因是化感物质使藻细胞内丙二醛(MDA)含量增加,细胞膜破坏,藻细胞直径缩短,这可能是化感物质导致藻细胞死亡的原因;在培养过程中观测到藻细胞胞外多糖含量增加,这将有利于微囊藻群体的形成而抵御化感抑制。可见,鄱阳湖洲滩优势植物菰浸泡液可抑制铜绿微囊藻的生长,防止藻类水华;该研究也可为菰在水环境中控藻提供基础数据。     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

稻草秸秆发酵液的抑藻效应及其机理

为有效利用农业废弃物稻草秸秆进行抑藻,本研究对不同稻草秸秆进行了特定方式的发酵,测定了发酵液对常见淡水藻类的化感效应,探讨了其中抑藻作用强的发酵液抑藻机理.结果表明：与普通稻草秸秆发酵液相比,水稻分蘖枝发酵液对铜绿微囊藻的抑制效果显著好于普通稻草秸秆发酵液（P<0.05）,作用72h水稻分蘖枝发酵液抑制率为93.21%,168h为97.96%,而稻草秸秆发酵液120h抑制率为68.20%,168h抑制率反而显著下降,只有27.65%;前者Eh₅₀为14.073h,后者为21.036h;水稻分蘖枝发酵液对蓝藻（铜绿微囊藻）和绿藻（蛋白核小球藻、斜生栅藻）3种淡水藻均有良好抑制作用,对铜绿微囊藻抑制作用最佳（P<0.05）.在水稻分蘖枝发酵液胁迫下,铜绿微囊藻叶绿素a以及藻蓝蛋白（PC）和别藻蓝蛋白（APC）含量下降,藻细胞叶绿素自发荧光值持续降低,藻细胞结构破坏.推测水稻分蘖枝发酵液的抑藻机制之一是将藻细胞光合系统作为其攻击的靶点从而抑制藻类生长,并最终破坏细胞结构,引起细胞凋亡.     

电子束辐射对铜绿微囊藻藻毒素产生和释放的抑制作用研究

铜绿微囊藻及其所产生的藻毒素严重威胁人类健康和生命安全,给水处理带来很大困难.利用直线加速器产生的电子束对铜绿微囊藻分别进行1、2、3、4和5 kGy的辐射,通过胞内毒素和胞外毒素的变化,分析了电子束辐射对藻细胞毒素产生和释放过程的影响.结果表明,2～5 kGy的辐射使藻细胞叶绿素a含量迅速大幅下降,对胞外毒素的去除率分别为76.9%、76.2%、76.2%和97.7%,表明电子束辐射对微囊藻毒素的降解作用.胞内毒素、胞外毒素与叶绿素a浓度之间的相关性拟合进一步证实电子束辐射抑制了胞内毒素的产生.     

高锰酸钾预氧化对藻活性和胞内外有机物的影响

以实验室纯培养的铜绿微囊藻为研究对象,针对不同生长期藻的特性,采用高锰酸钾预氧化剂,研究投加量对铜绿微囊藻胞内、外有机物DOC浓度的影响;高锰酸钾氧化后铜绿微囊藻细胞及其活性的变化;预氧化对以聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂的混凝工艺去除不同生长期铜绿微囊藻的影响.结果表明.低浓度的高锰酸钾对藻细胞光合作用有一定的抑制作用,高浓度(≥10mg/L)的高锰酸钾预氧化会使藻细胞失活并释放大量胞内有机物.当高锰酸钾投加量为2mg/L时,投加30mg/L PAC,第9d、21d、28d、36d培养期的藻去除率分别为81%、99%、58%、35%;在不同高锰酸钾投加量下,第21d(对数期)的藻液,采用高锰酸钾预氧化强化混凝除藻效果最好,其原因可能与不同生长期胞外有机物(EOM)浓度及组分不同有关.藻处于衰亡前期和衰亡后期EOM含量显著增大,过高浓度的EOM影响了氧化剂的氧化效率,使得预氧化效果不明显.稳定期和对数期藻液中EOM含量较低,此时氧化剂与藻细胞接触,易刺激藻细胞分泌物质,而一定浓度的EOM可以起到助凝的作用,使得预氧化后强化混凝效果良好.高锰酸钾还原产物是水合Mn O2,会促进混凝并可以附着在藻细胞表面提高藻细胞沉降性.     

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.     

Isolation and algae-lysing characteristics of the algicidal bacterium B5

Water blooms have become a worldwide environmental problem.Recently,algicidal bacteria have attracted wide attention as possible agents for inhibiting algal water blooms.In this study,one strain of algicidal bacterium B5 was isolated from activated sludge.On the basis of analysis of its physiological characteristics and 16S rDNA gene sequence,it was identified as Bacillusfusiformis.Its algae- lysing characteristics on Microcystis aeruginosa,Chlorella and Scenedesmus were tested.The results showed that:(1)the algicidal bacterium B5 is a Gram-negative bacterium.The 16S rDNA nucleotide sequence homology of strain B5 with 2 strains of B.fusiformis reached 99.86%,so B5 was identified as B.fusiformis;(2)the algal-lysing effects of the algicidal bacterium B5 on M.aeruginosa, Chlorella and Scenedesmus were pronounced.The initial bacterial and algal cell densities strongly influence the removal rates of chlorophyll-α.The greater the initial bacterial cell density,the faster the degradation of chlorophyll-α.The greater the initial algal cell density,the slower the degradation of chlorophyll-α.When the bacterial cell density was 3.6 x l07 cells/ml,nearly 90% of chlorophyll-αwas removed.When the chlorophyll-αconcentration was less than 550μg/L,about 70% was removed;(3)the strain B5 lysed algae by secreting metabolites and these metabolites could bear heat treatment.     

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。     

Pre-oxidation with KMnO4 changes extra-cellular organic matter''s secretion characteristics to improve algal removal by coagulation with a low dosage of polyaluminium chloride

Microcystis aeruginosa was used to study the effect of KMnO4 pre-oxidation on algal removal through coagulation with polyaluminium chloride (PAC).KMnO4 pre-oxidation improved the coagulation efficiency of algal at a low dosage of PAC.The optimal KMnO4 feeding period was in the stationary growth phase of Microcystis aeruginosa.KMnO4 traumatized the algal cells and stimulated cellular release of organic matter,contributing to the pool of extra-cellular organic matter (EOM).KMnO4 also decomposed EOM,especially small molecular weight EOM.Lower concentrations of KMnO4,such as 2 mg/L,induced algae cells to produce moderate amounts of new EOM with molecular weights of 11,280,and 1500 kDa.These relatively large molecules combined easily with PAC,promoting coagulation and removal of algae.High concentrations of KMnO4 lysed algae cells and produced much high-molecular-weight EOM that did not enhance flocculation by PAC at lower dosages.     

EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术对TCE的降解效果

为解决传统Fe(Ⅱ)活化过硫酸盐过程中Fe有效性较低的问题,采用可生物降解的EDDS(乙二胺二琥珀酸)螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐处理水溶液中的TCE(三氯乙烯),考察c(过硫酸盐)、c〔Fe(Ⅲ)〕/c(EDDS)〔下称Fe(Ⅲ)/EDDS〕、溶液初始pH以及阴离子浓度对TCE降解效果的影响,并研究体系中产生的活性氧自由基. 结果表明:c(过硫酸盐)为15.0 mmol/L、Fe(Ⅲ)/EDDS为4时,60 min内TCE去除率达99.7%;提高c(过硫酸盐)、Fe(Ⅲ)/EDDS均有利于TCE降解,但超过一定限值后对TCE去除效果增强不明显;溶液初始pH(3~11)越高,TCE去除率越低;加入Cl-、HCO₃-、SO₄2-和NO₃- 4种阴离子均会抑制TCE降解,抑制程度表现为HCO₃->Cl- >SO₄2->NO₃-;自由基清扫试验证实体系中存在SO₄-·、·OH和O₂-·等3种活性氧自由基,·OH对TCE的降解起主导作用. 因此,EDDS螯合Fe(Ⅲ)活化过硫酸盐技术能够产生以·OH为主的活性氧自由基,从而快速高效去除水溶液中TCE,但降解过程受水质参数影响.      

荷花不同部位浸出液对3种淡水藻类生长的影响

文章探讨了荷花不同部位(茎和叶)浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻生长的影响,为利用荷花化感物质减少湖泊富营养化提供基础。结果表明荷花不同部位的浸出液对3种藻类均有抑制作用,荷花叶浸出液抑制效果好于荷花茎浸出液。荷花不同部位浸出液对藻类的半浓度效应(EC5)0各不相同,荷花叶浸出液对四尾栅藻的EC50为4.21 g/L,抑制效果最好;铜绿微囊藻及蛋白核小球藻的EC50值分别为5.35 g/L、9.92 g/L;荷花茎浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻的EC50值分别为9.52 g/L、7.28 g/L、6.90 g/L。     

硅藻土强化混凝去除铜绿微囊藻的影响因素研究

以原水中常见的铜绿微囊藻为研究对象,研究了联合硅藻土与聚合氯化铝(PAC)强化混凝去除铜绿微囊藻的效果.考察了PAC和硅藻土的投加量、溶液pH值、天然有机物腐植酸(HA)对藻和浊度去除的影响,并用zeta电位分析方法对混凝剂的静电中和能力进行表征.结果表明:硅藻土具有良好的助凝作用,投加其有助于改善絮体的沉降性能,提高铜绿微囊藻的混凝去除效果,PAC为6mg/L,pH值为7~8,硅藻土投加量为30mg/L时,叶绿素a(Chl-a)去除率可达96%,剩余浊度低于0.9NTU. HA存在会明显抑制铜绿微囊藻的混凝去除,当HA浓度大于1.0mg/L时, Chl-a去除率大幅度下降同时剩余浊度明显上升,硅藻土的投加可以在一定程度上缓解负面作用.     

连续水流和间歇水流对微囊藻生长的影响

为了解不同的水体流动方式对铜绿微囊藻生长的影响。实验在控制温度和光照条件下,室内采用野外原水培养基模拟连续水流和间歇水流微囊藻的生长。实验结果表明,间歇水流下微囊藻在各流速下的生长差异较小,连续扰动下微囊藻在各流速下的生长差异较大,在流速为35 cm/s时达到最大值;间歇性扰动条件下微囊藻密度较连续性水流条件下高。这可能是在间歇扰动下水流主要影响藻细胞对营养盐的吸收,连续扰动的低流速下主要是通过对营养盐的吸收对微囊藻产生影响,在高流速下是水流对藻细胞的机械破坏为主;同时培养基中藻细胞形成群体产生微环境有利于微囊藻的生长。水体流动的方式不同,水流对微囊藻细胞生长的作用将发生改变,这为扰动控制蓝藻生长提供科学依据。     

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。