不同光照下微囊藻垂直迁移模拟研究

通过室内模拟不同光照条件下微囊藻水华的垂直迁移过程,分析了光强对微囊藻细胞在水柱中聚集和悬浮的影响。结果表明:不同光源下水柱中微囊藻细胞发生垂直迁移,并明显聚集于中下层;I2光源下微囊藻细胞垂直迁移速度高于其他处理,高达2.59 m/h;微囊藻细胞在弱光条件下,通过形成伪空泡使其细胞密度降低、浮力增大,从而悬浮于水柱中,寻找适宜生境;野外水域中以微囊藻为优势藻种的蓝藻水华正是通过在强光条件下伪空泡破裂下沉、弱光条件下伪空泡增多上浮的趋利避害机制而产生。     

藻华高风险期微囊藻在洱海中的垂直分布特征及其影响因素

大量微囊藻浮力调节及其垂向迁移是形成蓝藻水华的重要机制之一.为研究微囊藻的垂直分布特征及影响因素,以洱海北部湖心为监测点位,采用野外采样室内分析的方法,于2016年9—12月对微囊藻生物量、伪空胞体积、粒径等指标进行了测定.结果表明:9—11月微囊藻生物量逐月增长并于11月达到峰值（1.77 mg/L）,在12月出现下降（月均值为0.34 mg/L）;9月、11月微囊藻伪空胞体积（18.0~22.6 μm3/cell）较高,10月、12月较低（10.2~17.3 μm3/cell）;9—11月微囊藻的垂向迁移速率（5.4~14.5 m/d）、漂浮百分率（57%~96%）及群体粒径（91~305 μm）逐渐增大,12月明显减小.微囊藻生物量、伪空胞体积及群体粒径的垂直分布规律均表现为表层最高,中层次之,底层最低.9—11月,微囊藻在洱海中出现垂直分层现象,伪空胞提供的浮力作用和藻群体粒径作用大于风力扰动作用,促使微囊藻在水柱中主动迁移并聚集在水面;而在12月,风力扰动对微囊藻垂直分布的影响远超过浮力及粒径的作用,微囊藻在水柱中趋于均匀分布.研究显示,藻华高风险期微囊藻在洱海呈弱分层分布,且浮力及群体粒径是影响其垂直分布的主要因子.      

老化聚苯乙烯纳米塑料对铜绿微囊藻的影响

为探究新生和老化聚苯乙烯纳米塑料（PSNPs）对铜绿微囊藻生长和产毒特性的影响,本研究通过紫外老化制备了50nm的老化PSNPs,开展了不同浓度（0.1,1,10mg/L）新生和老化PSNPs对铜绿微囊藻的长期（37dd）暴露试验.结果表明,紫外老化处理使PSNPs表面出现裂纹,平均粒径变小,羰基指数由0.023上升至1.055.两种PSNPs均会在铜绿微囊藻细胞表面聚集,其中老化PSNPs暴露造成的细胞形态损伤更严重,并对铜绿微囊藻造成剂量正相关的生长和光合抑制,氧化损伤,促进了微囊藻毒素（MC-LR）的合成和释放.在相等暴露剂量下,老化PSNPs对铜绿微囊藻上述生理过程的调控作用更强.其中,10mg/L新生和老化PSNPs暴露下,最终藻密度比对照组分别降低了26.65%和45.07%,丙二醛（MDA）含量的最大值是对照组的1.74和1.93倍,最终胞外MC-LR含量是对照组的1.26和1.44倍.老化PSNPs对胞外MC-LR相对更强的促进作用,是由其诱导的MC-LR合成增加和细胞膜破损所共同导致的.     

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.     

三种典型淡水藻EOM组成特征及胞外氨基酸释放规律

通过对比分析了藻类EOM的类型和组成,探讨了藻类胞外氨基酸的释放规律.选取典型淡水藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、喙头舟形藻(Navicula rhynchocephala)为研究对象,采用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)、柱前衍生高效液相色谱(HPLC)分析3种藻在生长稳定期EOM特征与胞外游离氨基酸、结合氨基酸的含量组成等差异.结果表明,藻类均可将无机氮转化为有机氮释放到水体中;3种藻EOM中总色氨酸与总酪氨酸荧光强度关系分别为铜绿微囊藻四尾栅藻喙头舟形藻、喙头舟形藻四尾栅藻铜绿微囊藻;藻胞外氨基酸中组氨酸、丙氨酸、甘氨酸及丝氨酸含量均较高,苏氨酸、精氨酸、酪氨酸含量均较低;3种藻c(DFAAs)/c(DCAAs)的比值均较低,释放的氨基酸多数以蛋白质和多肽的形式存在;铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)中ρ(DON)、ρ(TDAAs)及氨基酸对水体中DON贡献量均为最高,分别为1.31mg/L、5.35mg/L、69.08%,因此蓝藻水华暴发可能会增加水体的氨基酸浓度,加重水体有机氮负荷.     

光照对微囊藻比重的影响及其调控机制

富营养化湖泊中,浮力调控机制是微囊藻在种间竞争中占据优势的重要原因,而其浮力则受细胞比重的调控。该文探究了微囊藻的比重及其调控因子对光照强度的长期和短期响应。结果表明,10 d的长期实验中,在0～5 500 lx范围内,光照强度越强,比重越大,且与光照强度呈正相关,其中5 500 lx光强下微囊藻培养10 d后的比重增量是200 lx的2.73倍。随着光照强度增加,在比重的调控因子中胞内碳水化合物含量增加,伪空胞含量和胞内蛋白质含量减少。相关性分析显示,碳水化合物增加和伪空胞减少是比重增加的主要原因,尤其是碳水化合物的积累增加了微囊藻的下沉动力。24 h的短期实验结果显示,在光周期内所受光照强度越强,微囊藻的碳水化合物含量积累越多,其比重明显上升;经历暗周期后,光周期内光照强度越强,胞内碳水化合物消耗越多,其比重下降更明显。该研究显示长期和短期条件下高光强都能诱导微囊藻比重增加,但在短期高光强作用下胞内碳水化合物含量虽然积累很快,但同时也促进了其在暗周期的消耗,这为进一步揭示微囊藻的垂直迁移的形成机制提供了参考。     

UV/TiO2光催化氧化技术降解颤藻及其毒素的研究

UV/TiO₂为非选择性高级氧化技术，对各类蓝藻均有降解能力，但其处理效果受蓝藻生理生化特性的影响。自然水体中往往存在多种有害蓝藻优势种，然而目前UV/TiO₂降解有害蓝藻的研究大多以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为对象，对其他具有不同生理生化特性的蓝藻优势种的处理效果与机制研究仍鲜有报道。近年来，另一种常见的产毒蓝藻——颤藻(Oscillatoria sp.)在水源地的频繁暴发使其受到广泛关注并急需找到具有针对性的治理方法。为探索UV/TiO₂高级氧化技术治理水体中颤藻的可行性，针对UV/TiO₂降解过程中颤藻细胞的裂解机制、微囊藻毒素与柱孢藻毒素的降解效率以及胞外有机物的变化规律进行研究，并与同等条件下铜绿微囊藻的降解过程进行比较。     

不同接种量对蓝藻水华生消的影响探讨

通过构建微宇宙模型,以铜绿微囊藻为供试藻种模拟蓝藻水华生消过程.在控制光照、温度等环境条件和氮磷等营养物质含量条件下,重点研究不同接种量对蓝藻水华生消模拟的影响.结果表明,微宇宙模型中蓝藻生长经过延滞期、对数期到稳定期直至衰退期,符合野外湖库水华生消特征;不同藻液接种量对水华生消影响较大,当接种量为1:50时有利于微宇宙模型中蓝藻水华的发生.水华生消机制复杂,控制污染源、加强管理是防止水华暴发的较好措施.     

群体细胞间空隙在微囊藻水华形成过程中的浮力调节作用

伪空胞一直被认为是蓝藻水华形成过程中的主要浮力提供者,但是否是唯一的浮力提供者还不清楚.本研究利用室内蓝藻水华形成模拟实验和野外验相结合的方法,从生理生态学角度探讨细胞间空隙对蓝藻水华形成的影响.室内蓝藻水华形成模拟实验表明,蓝藻在上浮过程中以单细胞形态存在,但在水柱培养器取样口6开始形成小群体;通过对细胞镇重物(胞外...     

龟石水库夏季富营养化状况与蓝藻水华暴发特征

龟石水库是贺州市主要的饮用水源,2014年夏季第一次暴发大规模的蓝藻水华.本研究通过分析水体的富营养化时空变化规律、外源污染来源以及浮游藻类群落结构动态变化特征,进而评价水体的富营养化状况,并提出合理的防控措施.结果表明,水库的氮磷浓度逐年升高,TN含量已远超过地表水Ⅱ类标准,部分样点的TP含量也超过Ⅱ类标准,且主要来源为规模化养殖和农业面源污染.水华期间浮游藻类细胞密度变化范围为8.60×10~6~5.36×10~8cells·L~(-1),水华优势种为惠氏微囊藻,密度最高达到5.36×10~8cells·L~(-1)以上,叶绿素a浓度最高为74.48μg·L~(-1),惠氏微囊藻细胞密度随时间推移呈现逐渐降低的趋势,并且垂直方向集中分布在表层及水下2 m处.水华期间浮游藻类总细胞密度与TN、TP、NO_3~--N和高锰酸盐指数呈现显著正相关,与透明度呈显著负相关.微囊藻毒素监测结果表明龟石水库水质未受到微囊藻毒素的污染.综合分析,对于中营养水平的龟石水库而言,蓝藻水华的防控既要关注气候和气象条件,更要尽量削减氮、磷营养盐入库量,维持较低营养盐水平是防范蓝藻水华的关键.