Influence of phosphorus on Microcystis growth and the changes of other environmental factors

The growth processes of Microcystis aeruginosa （FACHB-41） in simulated Taihu Lake water with different phosphorus concentrations were investigated using laboratory microcosms. The algal biomass increased with the increase of phosphorus concentration when it was lower than 0.445 mg/L, while the dissolved oxygen （DO） and pH increased, dissolved inorganic nitrogen （DIN） and light intensity underwater（I） decreased. Responding to the changes of the “environmental factors”, the cellular carbohydrate and its ratio to cellular protein decreased generally as phosphorus increased. However, when phosphorus concentration was higher than l. 645 mg/L, the biomass, the “environmental factors”, the cellular carbohydrate and its ratio to cellular protein did not change likewise. Since the environmental factors and the physiological and biochemical responses are important factors, the change of environmental factors and cell physiology and biochemistry induced by phosphorus may become the key factors that steer the growth and dominance of Microcystis under certain conditions. To sum up, phosphorus not only stimulate the growth of Microcystis directly by supplying nutrient element, but also has complex interactions with other “environmental factors” and play important roles in the growth processes of Microcystis .     

微污染水体夜间曝气控藻效果研究

设计和开发了一种适用于小城镇的曝气控藻设备,通过底泥围隔实验,研究了夜间曝气对微污染水体的治理效果。结果表明:曝气可以有效抑制氮素循环中反硝化作用和底泥向上覆水中释放磷元素,对氮、磷营养元素的抑制率高达80%;曝气对叶绿素a浓度影响极其显著(p<0.01);曝气能有效抑制藻类增长,并防止围隔内的藻类优势种转变为容易引发"水华"的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)。     

氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响

为探讨氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响，以HGZ为基础培养基，调整氮、磷、铁、锌的浓度，于无菌条件下对两种藻株进行培养，定期取培养液进行细胞计数及用ELISA方法测定微囊藻毒素的含量。结果表明，浓度的改变没有引起无毒株产生毒素，也没有改变产毒株的产毒特性。高浓度的氮(1.6～245.1mg/L)有利于两藻株的生长及产毒株的毒素合成，而对磷、铁、锌的需求量较低。当磷的浓度低于1.4mg/L时，无毒株随其浓度增加而生长加快，但浓度超过此范围，则变化不大。产毒株的生长和产毒对磷盐的浓度变化不敏感，过高浓度的磷(62.1mg/L)可抑制其生长。两藻株的生长对铁、锌浓度的变化也不敏感，但产毒株的毒素合成却随铁离子浓度升高而缓慢上升。在氮、磷、锌3个单因素研究中，培养液中藻细胞的数量与总毒素含量均呈正相关(P＜0.05)，而铁未呈相关关系。     

鱼饵对铜绿微囊藻生长的影响

分别取0,0.1,0.2,0.5和1.0 g不同粒径（原状,0.15 mm＜d≤0.85 mm和d≤0.15 mm）的鱼饵加入到400 mL无氮磷M11培养基中,研究鱼饵粒径和投加量与营养盐释放之间的关系. 结果表明,水体中ρ（TP）,ρ（DOP）,ρ（NH₄+-N）和ρ（TN）随着鱼饵投加量增加而显著升高（P﹤0.05）;同一投加量条件下,鱼饵粒径对水体ρ（TN）和ρ（TP）影响不大（P﹥0.05）. 同时,另外选用0,0.05,0.10,0.20和0.50 g原状鱼饵研究铜绿微囊藻在鱼饵培养基溶液中的生长状况. 结果发现,当鱼饵投加量在0～0.2 g时,随着鱼饵释放可利用营养盐水平的提高,藻细胞最大现存量随鱼饵投加量的增加逐渐增大;鱼饵释放的NH₄+-N和溶解性正磷酸盐（DOP）是铜绿微囊藻吸收利用的主要氮磷形态. 鱼饵的投加造成铜绿微囊藻生长延缓期延长,但鱼饵营养盐释放达到平衡后接入藻种,延缓期延长的现象消失,鱼饵中营养盐的溶失和矿化过程消耗了大量溶解氧,是出现藻类生长延缓期延长的重要原因.      

铜绿微囊藻生长的营养动力学

应用Monod方程考察氮、磷营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.分别计算得到铜绿微囊藻对总磷的半饱和常数Ks_P与对总氮的半饱和常数Ks_N.结果表明:Ks_N>Ks_P,说明总磷对铜绿微囊藻生长的影响大于总氮.铜绿微囊藻的现存量(X)与特定增长率(μ)随着总磷或总氮浓度的升高而升高,但都存在拐点.当总磷或总氮为单一限制性底物时,铜绿微囊藻特定增长率快速增加的总磷与总氮浓度区间分别为:0.005～0.2mg/L与0.01～2mg/L;由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数)的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素,而应结合氮、磷浓度与氮磷比进行综合考察确定.     

Phytoplankton community from Lake Taihu, China, has dissimilar responses to inorganic and organic nutrients

To evaluate the response of phytoplankton from Lake Taihu to di erent types of nutrients, the phytoplankton responses were measured after adding inorganic nitrogen (N) and phosphorus (P) or decomposed algal scum (Microcystis spp.) into the lake water. Both types of nutrients promoted an increase in phytoplankton biomass as determined by chlorophyll a and algal wet weight. The addition of decomposed algal scum resulted in a significantly greater phytoplankton response than the addition of inorganic N and P alone. The dissolved inorganic N and P in the inorganic nutrient treatment were found not limit phytoplankton growth. The higher algal biomass obtained in the treatment with decomposed algal scum indicated the importance of other organic nutrients besides N and P such as trace elements, as well as the importance of the form of N since the levels of ammonia nitrogen (NH4 +-N) from the decomposed algal treatment were actually higher than that of the inorganic N and P addition. Microcystis spp. (Cyanobacteria), Scenedesmus spp. (Chlorophyta) and Synechocystis spp. (Cyanobacteria) were the dominant taxa in the control, inorganic N and P treatment, and the decomposed algal scum treatment, respectively. Microcystis never bloomed in response to both types of nutrient additions indicating that the bloom propagation is not solely related to nutrient additions, but may be related to the absence of selective grazing from zooplankton.     

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

铜绿微囊藻对磷酸盐的代谢及动力学研究

文章主要分析了水体磷浓度对铜绿微囊藻营养盐吸收代谢的影响,发现在一定范围内铜绿微囊藻对水体磷的吸收比率与水体磷浓度成正比,铜绿微囊藻对水体中磷营养盐的吸收比率在叶绿素-a达到最大现存量时,数值虽然有小幅上扬,但是没有出现激增的情形。通过Droop模型研究发现铜绿微囊藻的最小限制性细胞磷份额为0.028mg/L。     

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.      

湖北枝江市石子岭水库蓝藻水华研究

2009年8月21日对枝江市作为饮用水源的石子岭水库浮游植物和水体营养盐状况进行了调查.结果表明,该水库已经发生了微囊藻水华;浮游植物群落结构定量分析和多样性指数计算表明石子岭水库明显富营养化,惠氏微囊藻是是群落中绝对优势种.同时浮游植物生态位测度值表明微囊藻等蓝藻在时下的生态因子作用下将呈现逐渐衰退,而绿藻种群扩张,水库中浮游植物明显呈现由蓝藻优势向绿藻优势群落演替趋势.测定叶绿素荧光参数,以了解微囊藻水华的生长状态,比较研究中午强光下和经过24 h暗恢复及与室内培养的惠氏微囊藻三者的差异,表明夏末秋初阶段水库中微囊藻受到了一定的光照胁迫.水库中营养盐分析表明过高的总氮、总磷浓度和适宜的N/P比可能是水华暴发的主要原因,同时也是导致石子岭水库浮游植物呈现特定的群落结构特征的关键因素.     

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

程海冬季水华特征、成因与控制对策

报道了程海冬季水华发生时间、分布、聚集状况、优势种和现存量。认为：营养物质积累、特殊的水动力、适宜的水温和光照是刺激铜绿微囊藻水华暴发的原因,近期应采取流域生态系统管理、削减污染物入湖量、增强生态系统功能三方面的控制对策减轻水华危害。     

洋河水库微囊藻空间分布特征及其影响因素分析

通过野外调查及现场风速实时监测,对2010年夏季我国河北洋河水库微囊藻的空间分布特征及其影响因素进行了研究.结果表明,在水平空间上,西洋河口(主要入湖河口)微囊藻细胞密度最高,库心、北库心、坝前西、东洋河口等位置次之,坝前东(取水口)处微囊藻细胞密度最低,整体呈由水库西北向东南方向降低的趋势.Pearson相关性检验表明,洋河水库微囊藻细胞密度与ρ(TP)显著相关(P<0.05),但与ρ(DTP)、ρ(TN)及ρ(NO3--N)相关性不显著(P>0.05).风场分析表明,洋河水库水华发生季节东南风风频明显大于西北风,说明洋河水库微囊藻水平空间分布主要受入湖河流氮、磷污染及风场分布共同影响.西洋河口和库心的微囊藻昼夜垂向分布特征表现为早晨主要集中在水体的表层(10 cm),中午主要分布在水体0～3.5 m的水层,而傍晚时则可能下沉至底层,昼夜变化规律明显,并且其垂向分布特征主要受藻细胞的光合作用和风浪的混匀作用共同影响.      

太湖梅梁湾水体中胶体对铜绿微囊藻生长的促进效应

为探讨太湖水体中胶体对铜绿微囊藻生长的影响,在太湖藻型湖区梅梁湾采集水样,采用常规过滤与切向流超滤(CFF)相结合的方法,得到胶体浓缩液(1nm~1μm).分别将胶体浓缩液、灭菌的胶体浓缩液与纯水配制成体积百分比为5%、10%、25%的培养液,接种处于指数生长期的铜绿微囊藻.结果表明,添加天然胶体浓缩液或灭菌胶体浓缩液可以促进铜绿微囊藻的生长,灭菌胶体对铜绿微囊藻生长的促进作用更显著.胶体促进铜绿微囊藻生长的主要原因是胶体态有机磷促进了铜绿微囊藻对溶解性无机磷的摄取,胶体所吸附的营养盐的补充是另一个有利因素.此外,胶体作为微量元素载体也是胶体促进铜绿微囊藻生长的原因之一.     

潮滩沉积物-水界面营养盐N、P分布及交换特征

通过2月枯季和8月洪季样品的采集、室内分析和测试,对滨岸带潮滩沉积物孔隙水中营养盐含量的分布、迁移和扩散通量进行了初步研究。结果表明,NH_4~--N和N0_3~--N的平均含量8月洪季比2月枯季低,但是NO_2-N含量在8月份却达到最高,为0.04 mg/L;TP在季节分布上变化不大,8月洪季时含量较高。在空间分布上发现,排污口及大面积围垦对营养盐局部分布的影响较大。营养盐剖面分布总体趋势为NH_4~--N含量随深度增加而增加,NO_3~--N随深度增加而减少,但同时受到沉积速率和污水排放的影响。潮滩沉积物—水界面间无机氮磷的平均扩散通量分别为7.15、-0.53μg/(cm~2·d),因此沉积物是N的输入源,P的汇。同时还发现,污染物的排放能极大地改变该地区的N、P迁移量甚至迁移方向。     

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.     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.     

珠江河口氮、磷营养盐的季节分布特征及影响因子研究

本文围绕珠江河口氮、磷营养盐的季节分布规律,采用皮尔逊相关分析、“营养盐-盐度”双端元模型探讨氮、磷营养盐的主要影响因子和潜在来源,并对珠江口海域水体进行富营养化评估。结果表明,珠江河口氮、磷营养盐浓度整体较高（均值分别为0.72 mg/L和0.021 mg/L）,呈河口湾顶到外海递减的趋势;氮、磷季节变化差异显著,夏季高于其他季节;外海水团对氮的稀释、混合作用高于磷。“营养盐-盐度”双端元模型结果显示,在夏季和秋季,无机氮浓度减小的原因主要是海洋生物的吸收作用（叶绿素a浓度>10μg/L）;而在秋季和冬季,其浓度减小的原因主要是河口水体混合和径流量小导致无机氮的输入减少。活性磷酸盐主要来自附近城市的污水排放,其浓度减小的原因主要是浮游植物吸收和泥沙吸附。研究海域浮游植物的生长主要受磷限制,水环境呈中度富营养化,因此,夏季爆发富营养化的概率很大。     

Evolution of nutrient structure and phytoplankton composition in the Jiaozhou Bay ecosystem

IntroductionThehealthofcoastalenvironmenthasbeendrawingthepeople′sattentionsallovertheworld.Thebudgetsofnutrientsinthisareaareoneofthemainfocuses.Althoughnitrogenistheprimarylimitingnutrientformarinephytoplanktononaglobalbasis,exceptionsareoftenseenandparticularkindsofnutrientlimitationseemtobesituationspecificinmostcases.Inrecentyears,phosphorushasbeenfrequentlyreportedtobethelimitingnutrientforphytoplanktonproductivityincoastalwaterswithhighinputfromlandrunoff(Bonin,1989;Mahoney,1989;Heis…     

水体颗粒物对有机氮转化的影响

以多泥沙河流黄河为例,采用微宇宙实验模拟研究自然水体中有机氮的转化过程和添加人工富集的黄河优势菌种条件下的有机氮转化过程.结果表明,自然水体条件下颗粒物对有机氮的转化有明显的促进作用,转化速率常数随颗粒物含量的增加而增加,用一级动力学拟合有机氮的转化过程发现,当有机氮的初始浓度为5 mg/L,颗粒物含量分别为0、5、10 　g/L时,转化速率常数分别为0.286、0.333、0.538 d^-1,用Logistic模型对硝化过程进行模拟,硝化速率常数K₄分别为0.001 8、0.003 8,0.005 0 L·(d·μmol)^-1.在添加人工富集微生物条件下,微生物初始数量一致,体系有机氮的转化速率常数和硝化速率常数K₄均随颗粒物含量的增加而增加.水体颗粒物对有机氮转化的影响机理是：①颗粒物含量不同的水体其初始微生物数量不同,颗粒物含量越高,微生物数量也越大;②颗粒物对微生物生长有促进作用,微生物亦主要存在于颗粒物表面,且颗粒物的存在使水体有机氮主要存在于颗粒相,有机氮的转化主要发生在水-颗粒物界面;③颗粒物的存在增加了微生物与有机氮的接触几率,促进了有机氮的转化.