剧毒卡尔藻对海洋生物毒性及机制的初步研究

剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)是一种有毒甲藻,近年在我国沿海已经爆发过藻华,值得关注。本文研究了剧毒卡尔藻对不同粒径、不同营养级的几种海洋生物褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)、卤虫(Artemia salina)、黑褐新糠虾(Neomysis awatschensis)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)存活及摄食的影响。研究发现:该藻对轮虫、卤虫存活影响较大,对黑褐新糠虾存活的影响较小,对中华哲水蚤存活几乎无影响。48 h,对轮虫的半数致死密度LC503400 cells/mL;96 h对卤虫的半数致死密度为LC504800 cells/mL;对黑褐新糠虾的半数致死密度为LC5089000 cells/mL;在89000 cells/mL的藻密度下,中华哲水蚤存活率约为80%。该藻不同组分对实验生物的影响是不同的,细胞破碎液对轮虫、黑褐新糠虾的影响最大;细胞外液对卤虫的影响最大。该藻对生物的摄食影响则发现,24 h内,轮虫、卤虫、中华哲水蚤均摄食该藻,且3种生物的摄食率随着藻密度增高而增加。可见,剧毒卡尔藻对不同生物的影响不同,其现场藻密度一般可达到104cells/mL,对轮虫、卤虫存活影响很大;该藻对生物有不同的致毒机制和致毒途径。结果表明:该藻藻华爆发,可能会对浮游生态系统产生较大影响;研究有害藻对不同粒径、不同营养级生物的影响,才可以更全面的反映出它对生态系统的危害。     

赤潮异弯藻毒素的溶血活性检测

以实验室纯种培养的赤潮异弯藻为对象,研究了赤潮异弯藻毒素的产生部位,分析了藻毒素浓度与溶血活性的相关性,并对理化因子对藻毒素溶血活性的影响进行了探讨。结果表明,去藻过滤液、细胞内含物、细胞再悬液和细胞碎片的百分溶血度分别为35.68%、65.62%、88.23%和83.21%,细胞再悬液和细胞碎片的溶血活性显著高于其他组分,赤潮异弯藻溶血毒素主要来自于细胞内和细胞结构物质。赤潮异弯藻毒素存在浓度相关的溶血性,但不存在光敏感性,并在中性偏酸时溶血活性最高。Mg2+、Zn2+、Cu2+抑制了溶血活性,Ca2+、Mn2+、Co2+对溶血活性的抑制作用不显著。金属鳌合剂EDTA对赤潮异弯藻毒素的溶血活性没有明显的影响。     

赤潮异弯藻对黑鲷仔鱼的毒性研究

以黑鲷(Sparus macrocephalus)仔鱼致死率为指标,进行了赤潮异弯藻鱼毒性源起的探寻.分别就赤潮异弯藻细胞数、种群生长时期、去藻滤液、藻粉提取液的毒性特征进行了研究.实验结果表明:(1) 赤潮异弯藻藻细胞数越高,对黑鲷仔鱼的致死性越大.当藻细胞数达到105 /mL时,5 h内出现明显致死现象.毒性作用主要源于细胞外分泌物质.(2) 不同种群生长期的赤潮异弯藻去藻过滤液对黑鲷仔鱼的毒性存在差异:指数生长期产生的毒性相对较弱,平台期和衰亡期呈现显著的5 h急性致死作用.(3) 用活性炭对平台期和衰亡期的去藻过滤液进行吸附处理,可以使去藻过滤液对黑鲷仔鱼的5 h致死率明显减弱.但24 h致死率仍为100%.(4) 利用冻干藻粉溶液过滤液对黑鲷仔鱼的毒性实验结果发现:冻干藻粉溶液过滤液仍然呈现出与浓度相关的毒性作用特征,滤液对黑鲷仔鱼的24 h半致死浓度相当于每mL溶液中含0.1 mg的干藻粉形成的溶液浓度.赤潮异弯藻的细胞和生长水体中都具有典型的鱼毒性特征.     

塔玛亚历山大藻对鲈鱼幼鱼毒性效应研究

塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense)(ATHK)藻液能对鲈鱼（Lateolabrax japonicus)幼鱼（2．5cm）的存活有明显的影响，96h的半致死浓度为4000cells/mL。根据该藻PSP产毒量37．48fmol/cell（毒性为11pg(STX eq)/cell）计算，鲈鱼幼鱼的96h半致死藻毒素浓度相当于149．92fmol/L（毒性为44pg（STX eq)/L）。通过对塔玛亚历山大藻藻液各组分（都相当于8000cells/mL）：藻细胞悬浮液、去藻过滤液、细胞内容物以及细胞碎片的毒性大小比较研究，发现藻细胞的毒性作用很强，与藻液相近，细胞内容物也有显著影响，其他组分无显著的毒性作用，结果表明幼鱼摄入PS旨幼鱼致死的原因。较大的幼鱼（12cm）对有毒藻不敏感，暴露在1000cells/mL 10d后，存活率为100％。探讨了塔玛亚历山大藻的致毒机制和途径。     

常规净水工艺对猛水蚤的去除机理及效果

为实现对桡足类生物泄露风险的高效控制,以猛水蚤为研究对象,开展了常规净水工艺对桡足类生物的去除作用机理及效果研究,重点研究了猛水蚤去除与絮体颗粒形态特性关系和在石英砂滤床的分布规律.结果表明:优化操作条件下,混凝沉淀和过滤对猛水蚤去除率均可达99%,最佳工况包括快速搅拌300 r/min(1min)、中速搅拌150 r/min(5min)和低速搅拌75 r/min(5min),聚合氯化铝(PAC)投加量10 mg/L,沉淀时间0.5h,滤速9m/h,过滤周期1d.混凝对猛水蚤的去除效率主要决定于猛水蚤与絮体的有效吸附,絮体颗粒粒径越大、分形维数越低,猛水蚤去除率越高;过滤水冲刷携带引起的被动迁移,是导致猛水蚤穿透砂滤池的主要原因,适当降低滤速和缩短过滤周期,控制猛水蚤被动迁移规模,可以达到提高猛水蚤去除率效果.     

3种多环芳烃对3种赤潮微藻类胡萝卜素含量的影响研究

通过实验生态学的方法,研究了3种多环芳烃-菲、芘和蒽对3种赤潮微藻-赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻类胡萝卜素含量的影响.结果表明:低浓度的菲、芘和蒽处理使3种赤潮微藻的类胡萝卜素含量有所提高,而高浓度处理则降低藻细胞内的类胡萝卜素含量.菲、芘和蒽处理对赤潮异弯藻类胡萝卜素含量的96 h半抑制剂量分别为0.098、0.124和0.139 mg/L,对中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.120、0.147和0.155 mg/L,对亚历山大藻的96 h半抑制剂量分别为0.128、0.153和0.162 mg/L.在3种赤潮微藻中,赤潮异弯藻的类胡萝卜素对菲、芘和蒽的毒性最敏感,而在3种多环芳烃中,菲对赤潮微藻类胡萝卜素的降解作用最大.     

内陆排污对杭州湾南岸滩涂湿地浮游桡足类群落结构的影响

2010年1月～2011年1月,在杭州湾南岸滩涂湿地5个断面(S1～S3为排水区,S4～S5为非排水区。)10个采样站进行桡足类群落结构的周年调查,分析了不同生态环境下桡足类群落的种类组成、密度、生物量和种类丰富度等时空变化特征。共发现桡足类19种,剑水蚤和猛水蚤各7种、哲水蚤5种,其中,8种为淡水种,11种为咸淡水种。根据种群的年平均密度和出现频度,淡水种类的优势种为汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)、台湾温剑水蚤(Thermocyclops taihokuensis)和三角大吉猛水蚤(Tachidius triangularis),半咸淡水种类的优势种为中华哲水蚤(Calanus sinicus)和球状许水蚤(Schmackeria forbesi)。群落年平均密度变幅2.64～39.16/L,平均13.54/L;生物量0～2.078 mg/L,平均0.164 mg/L。哲水蚤的群落密度和生物量分别占总桡足类的29.32%和79.88%。密度季节变化以春季>秋季>夏季>冬季,水平变化以S3>S2>S1>S5>S4,S2断面中潮位比高潮位多67.00%。Margalef种类丰富度在1.20～6.20,平均3.35。污对中潮位桡足类群落的影响大于高潮位。     

UV-B辐射增强和蒽对3种赤潮微藻生长的相互作用

通过实验生态学的方法,研究了赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的生长对UV-B辐射增强和蒽处理的响应.结果表明:低剂量的UV-B辐射和低浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长有刺激作用,而高剂量的UV-B辐射处理和高浓度的蒽处理对3种赤潮微藻的生长均显示出抑制作用.UV-B辐射对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为1.63、2.34和2.58 J/m2,蒽处理对赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻的96 h半抑制剂量分别为0.078、0.119和0.112 mg/L.在刺激浓度的蒽处理的同时,添加刺激剂量的UV-B辐射条件下,3种赤潮微藻的生长同样表现出了抑制作用.     

卵圆卡盾藻对卤虫的急性毒性效应

研究了卵圆卡盾藻在不同生长阶段和不同密度下对卤虫的急性毒性效应,结果表明:对数生长初期的卵圆卡盾藻藻液的毒性作用最强,卤虫暴露在4.3×104/mL藻液48 h后,死亡率达到80%;对数生长后期卵圆卡盾藻藻液也具有较强的毒性,48 h卤虫死亡率为67%;衰亡期藻液毒性最弱,48 h卤虫死亡率为40%。卵圆卡盾藻的藻液和滤液均对卤虫有致死作用,且前者毒性大于后者。海洋盾藻藻液和滤液的浓度对数与卤虫的死亡机率单位呈线性关系,藻液对卤虫24 h LD50为4.8×104/mL,而滤液对卤虫的24 h LD50为5.6×104/mL。卤虫在卵圆卡盾藻藻液中的暴露时间(48 h内)与死亡机率呈线性相关关系,在藻密度为5.1×104/mL时,卵圆卡盾藻藻液对卤虫的半致死时间(LT50)为38.6 h。     

3种海洋赤潮微藻蛋白质和核酸合成动态对芘胁迫的响应

应用同位素标志法,研究了赤潮异弯藻、亚历山大藻和中肋骨条藻核酸和蛋白质合成动态对芘的响应变化.结果表明:(1)芘处理对3种藻的96 h半抑制剂量分别为0.071、0.107和0.097 mg/L,3种海洋赤潮微藻对芘的敏感性依次是赤潮异弯藻、中肋骨条藻和亚历山大藻.(2)低浓度的芘处理对3种藻的生长与DNA的合成表现出刺激作用,高浓度则表现出抑制作用.(3)芘处理抑制3种藻的RNA和蛋白质的合成.随着芘浓度的增大,3种海洋赤潮微藻RNA和蛋白质的合成速度下降,其中赤潮异弯藻合成速度的下降幅度明显大中肋骨条藻和亚历山大藻,表明赤潮异弯藻RNA和蛋白质的合成对芘的敏感性高于中肋骨条藻和亚历山大藻.     

烷基糖苷对赤潮生物的抑制与灭杀作用的实验

以赤潮生物具齿原甲藻0201-01(Prorocentrum dentatum 0201-01)和赤潮异湾藻(Heterosigma akashiwo)为材料,研究了烷基糖苷对不同起始密度藻细胞的抑制和灭杀作用。结果表明：烷基糖苷在一定浓度范围内对这两种赤潮生物的生长有明显抑制作用,进一步增大烷基糖苷的用量,可以使藻细胞丧失运动性,细胞破裂乃至溶解消失。可见,烷基糖苷作为除藻剂在赤潮治理中具有一定应用前景。     

Sensitivity of green and blue-green algae to methyl tert-butyl ether (MTBE) during a fifteen-day test

The test was designed to assess the toxicity of methyl tert-butyl ether (MTBE) to Chlorella ellipsoidea and Aphanizomenon flos-aquae during 15 d with concentrations of MTBE from high (2.00×104 mg/L) to low (2 mg/L). The results showed that the toxicity was low when the concentration of MTBE was 1.00×104-2.00×104 mg/L (the greatest inhibition of growth-rate was 70%-71%, occurring on day 1-5). Low concentrations (2-500 mg/L) stimulated algal growth up to the greatest effect of 85%-200% when the concentration of MTBE was 50-100 mg/L on day 3-5. The low concentrations may lead to an algal bloom owing to overabundance, which represents an aquatic ecological risk. However, the stimulatory effect occurred only during the day 1-5 and disappeared gradually during the day 13-15. The toxicity of MTBE (72-120 h EC50) is 6.65×103-9.58×103 mg/L for C. ellipsoidea and that is 1.14×104-2.00×104 mg/L for A. spiroides. We found that the toxicity and ecological risk of MTBE for the algal community structure were low. The toxicity was influenced by the duration of the test. We suggest that the duration of the test should not be shorter than half a life-cycle.     

缺磷胁迫后四尾栅藻在富磷环境中对磷的吸收动力学

研究了四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)受到不同程度缺磷胁迫后在富磷培养基中吸收磷的短期动力学过程,分析了磷在基质、细胞表面和细胞内的迁移变化过程.结果表明:经过0,30和60 h磷饥饿处理后的藻细胞,单个细胞内的磷含量分别为5.64×10-9,5.52×10-9和2.71×10-9mg;其在富磷培养基中的最大磷吸收速率分别为0.047×10-9,0.098×10-9和0.045×10-9mg/m in(以单细胞计);稳定时单个细胞内的磷含量分别为5.60×10-9,7.07×10-9和4.20×10-9mg.经0 h饥饿处理后的藻细胞在移入富磷培养基后短时间内出现明显的内磷释放过程,经30 h饥饿处理后的藻细胞对磷的"奢侈"吸收现象明显.此外,四尾栅藻细胞表面存在较明显的磷吸附现象,在磷充足环境中吸附量约占细胞总磷(表面吸附磷+细胞内磷)含量的1/10.     

赤潮异弯藻对有机氮的利用能力

在实验室条件下,研究了赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)对不同溶解性有机氮(DON)的响应,以揭示赤潮异弯藻种群增殖和赤潮发生的环境背景。结果表明,赤潮异弯藻可以利用多种DON,不同N源下生长优劣程度分别为苏氨酸尿素丙氨酸谷氨酸 NO3-甘氨酸。在苏氨酸、尿素、丙氨酸、谷氨酸组的最大细胞数量和最大比生长率甚至明显高于无机营养盐组(NO3-),最大细胞数量为无机营养盐组的125%~253%,但赤潮异弯藻不能有效利用丝氨酸和尿酸两种N源。赤潮异弯藻不能耐受营养盐缺乏条件,在N或P缺乏以及N、P同时缺乏的条件下,无法生长。研究结果说明,赤潮异弯藻对DON具有较强的利用能力,可使之在激烈的种群竞争中占据优势,而近岸海域的富营养化及有机污染为其赤潮的发生提供了物质基础。     

a-亚麻酸对赤潮异弯藻生长的抑制作用

探讨了a-亚麻酸对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的抑制作用,并从细胞膜渗透性、抗氧化酶系和光合放氧量等方面研究了其抑制机理.结果表明,a-亚麻酸对赤潮异弯藻有明显的抑制作用,其第7d的IC50为2.4μL/L.在a-亚麻酸作用下,细胞内Na+、K+、Mg2+和Ca2+浓度随着实验的进行受到不同程度的影响,在36h后都出现明显的下降;藻细胞内可溶性蛋白质含量下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT).在8h时明显高于对照组,之后逐渐下降,到36h时低于对照组;丙二醛含量(MDA)表征了脂质过氧化强度和膜系统受损程度,其在12h时明显高于对照组,之后慢慢下降;藻细胞的光合放氧量呈逐渐下降趋势.结果表明,a-亚麻酸通过改变细胞膜透性和自由基反应,从而破坏藻细胞的结构,进而达到抑藻的效果.     

AOX漂白废水对黑鲷鱼卵及仔鱼的毒性效应

用含AOX的造纸漂白废水对人工养殖的黑鲷鱼卵和早期仔鱼进行了毒性实验.结果表明:对于AOX漂白废水的毒性,黑鲷鱼卵胚胎阶段比早期仔鱼阶段更为敏感.高浓度的AOX漂白废水对鱼卵孵化产生一定的抑制作用,对仔鱼产生尾部畸形和致死现象,鱼卵孵化的EC50和95%置信区间分别为0.018和0～0.087 mL/mL;仔鱼72 h LC50和96h LC50分别为0.557和0.774 mL/mL,72 h的LOEC和NOEC分别为0.032和0.001 mL/mL,96 h的LOEC和NOEC分别为0.003和0.001 mL/mL.表明仔鱼对AOX漂白废水的毒性敏感性随着时间的推移而逐渐减弱.