Cu（Ⅱ）对海洋浮游植物生长影响的初步研究

选择赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo Hada)、三角褐指藻(Pheodactylum tricornutum Bohlin)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans Ehrenber)、裸甲藻(Gymnodinim sp.)、亚心型扁藻(Platymonas subcordiforus)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum(Greville)Cleve)、青岛大扁藻(Platymonashelgolanidica)8种浮游植物,采用一次培养实验方法,研究了重金属Cu(Ⅱ)对海洋浮游植物生长的影响,并在Logistic生长模型的基础上结合Lorentz方程和GaussAmp方程,引入Cu(Ⅱ)浓度项,建立了Cu(Ⅱ)胁迫下海洋浮游植物生长动力学模型——Logistic-W模型,描述了Cu(Ⅱ)存在条件下海洋浮游植物的生长过程.结果表明,较高浓度Cu(Ⅱ)对8种浮游植物的生长普遍具有抑制作用,而较低浓度Cu(Ⅱ)则可促进旋链角毛藻、中肋骨条藻、青岛大扁藻的生长;Lorentz方程可以描述Cu(Ⅱ)浓度对浮游植物生长速率参数的影响,而GaussAmp方程可以描述Cu(Ⅱ)浓度对浮游植物生物量的影响;Cu(Ⅱ)胁迫下浮游植物的生长可用动力学方程Logistic-W描述,实验验证该模型合理,其拟合相关系数R2为0.817～0.993,平均为0.916.论文提出的生长模型可以预测不同浓度Cu(Ⅱ)胁迫下海洋浮游植物的生长情况,也可根据浮游植物的生长情况推测相应海区的Cu(Ⅱ)浓度.     

三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯对微拟球藻的毒性效应

通过研究新型杂环类溴代阻燃剂三(2,3-二溴丙基)异氰脲酸酯(TBC)对微拟球藻的毒理效应,探索TBC对海洋初级生产力的作用机制.实验选用微拟球藻(Nannochloropsis sp.)为供试藻种,以微藻急性毒性、生长率、抑制率、叶绿素浓度和光合活性的变化为参数,研究微拟球藻对不同浓度的TBC产生的毒理效应.结果表明,藻细胞密度随TBC浓度增加而明显下降,且呈现较好的剂量-效应关系;微拟球藻叶绿素浓度与TBC浓度存在剂量效应关系,即微拟球藻叶绿素浓度随TBC浓度升高呈现下降的趋势,TBC微拟球藻光合色素含量的增加有抑制作用.本研究为TBC对海洋生态毒理学的研究提供了一些新的科学依据.     

微板吸光法测定9种农药对斜生栅藻的抑制毒性

以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为指示生物,96微孔板为暴露反应载体,SpectraMax M5酶标仪为吸光度测试设备,建立了测定毒物对藻生长抑制毒性的微板吸光法.论文系统研究了微板吸光法中斜生栅藻的可见吸收光谱和生长曲线以及pH和暴露时间对藻生长的影响,同时应用该方法成功测定了环嗪酮、阿特拉津、西草净、扑灭通、苯嗪草酮、敌草快、草甘膦7种除草剂和磷胺、甲胺磷2种杀虫剂对斜生栅藻的剂量-效应曲线(DRC).通过对剂量-效应数据进行非线性最小二乘模拟,获得了这些农药的半数效应浓度EC50及置信区间.对比标准锥形瓶栅藻毒性试验,微板吸光法具有测试简便快速,所需样品体积少,便于多次平行毒性测试等优点.     

有机磷农药草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的刺激效应

设置0、0.001、0.01、0.1、1和10mg·L-16个质量浓度梯度,测定了草甘膦异丙胺盐(Glyphosate-isopropylammonium)农药对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)生长、叶绿素a含量、SOD和CAT活性的影响,探讨了有机磷农药对球形棕囊藻的毒物刺激效应。结果表明,低浓度的草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的生长呈现出刺激效应。在实验所设定的6个质量浓度梯度范围内,0.001mg·L-1和0.01mg·L-1质量浓度处理下的刺激效应最为显著。该两个质量浓度处理下,球形棕囊藻的平均相对增长率比对照分别提高了1.27%和0.45%,叶绿素a含量分别比对照提高了9.2%和2.5%,SOD活性提高了5.9%和7.2%,CAT活性提高了93%和155%;而当草甘膦异丙胺盐质量浓度在0.1mg·L-1以上时,球形棕囊藻的生长率、叶绿素a含量、SOD活性均显著低于对照。草甘膦异丙胺盐在0.001mg·L-1和0.01mg·L-1范围内对球形棕囊藻均呈现刺激效应,而高于0.1mg·L-1时球形棕囊藻各生理指标表现出显著抑制效应。研究结果为了解有机磷农药对海洋微藻生长的影响特征,揭示有机磷农药对微藻产生低促高抑的规律和为深入探索赤潮暴发的成因提供依据。     

双酚A对青岛大扁藻的干扰效应

为了探讨双酚A(bisphenol A,BPA)对海洋微藻的生态毒性效应,实验选择了以青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica)作为受试物种,设置6个实验浓度(即0、2、4、6、8、10 mg·L-1)对微藻进行了96 h暴露处理,测定了不同浓度暴露下对青岛大扁藻的生长以及抗氧化系统酶活性等指标。研究结果表明,BPA对青岛大扁藻的96h-EC50为9.32 mg·L-1,属高毒类污染物。青岛大扁藻经过BPA暴露处理后,细胞密度下降,细胞色素含量降低,并且呈现明显的剂量-效应关系;细胞抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性均受到干扰。     

不同粒径和不同浓度清洁疏浚物对2种海洋微藻生长的影响

采用室内模拟试验研究了不同粒径和不同浓度悬浮清洁疏浚物对2种常见海洋微藻小球藻（Chlorella sp.）和新月菱形藻（Nitzschia closterium）生长的影响.结果表明,在8d的试验周期里,与对照组相比,不同浓度清洁疏浚物对2种海洋微藻生长的影响均达极显著水平（P＜0.01）.在相同粒径范围内,悬浮清洁疏浚物质量浓度为1～7g·L-1时,其对微藻生长的抑制作用随浓度升高而增加.随悬浮清洁疏浚物粒径的减小,2种海洋微藻的细胞密度呈下降趋势,＞88～ 125 μm粒径范围内生长的藻细胞受影响最小,0～16 μm粒径范围内生长的藻细胞受影响最大.悬浮清洁疏浚物对2种海洋微藻比生长速率的抑制作用明显,延缓了最大比生长速率出现的时间.2种海洋微藻对悬浮清洁疏浚物的敏感性存在差异,小球藻对悬浮清洁疏浚物的反应更加迅速.     

1,2,4-三氯苯对3种海洋微藻的毒性效应

1,2,4-三氯苯(1,2种,4-TCB)是环境中普遍存在的持久性有机污染物之一,而1,2,4-TCB对藻类的毒性作用报道很少。以1,2,4-TCB处理后,3种海洋微藻(金藻Isochrysis Zhanjiangensis、角毛藻Platymonas Subcordiformis和扁藻Chaetoceros miielleri)的生长状况、蛋白质质量分数和叶绿素质量分数的改变来检测1,2,4-TCB对海洋微藻的毒性效应。结果表明:1,2,4-TCB对3种海洋微藻的生长均有一定的抑制作用,该效应表现出一定的浓度和时间依赖性;1,2,4-TCB处理4d后,3种海洋微藻细胞蛋白质质量分数和叶绿素质量分数下降,呈现一定的浓度—效应关系,这表明1,2,4-TCB对3种海洋微藻产生毒害效应,其作用机制可能与藻类光合作用功能降低和蛋白质功能受损有关。1,2,4-TCB在一定程度上降低了藻类饵料的利用价值,而且对食物链下游生物具有潜在的危害性。     

有机磷农药草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的刺激效应

设置0、0．001、0．01、0．1、l和10mg·L-16个质量浓度梯度,测定了草甘膦异丙胺盐（Glyphosate—isopropylammonium）农药对球形棕囊藻（Phaeocystis globosa）生长、叶绿素a含量、SOD和CAT活性的影响,探讨了有机磷农药对球形棕囊藻的毒物刺激效应。结果表明,低浓度的草甘膦异丙胺盐对球形棕囊藻的生长呈现出刺激效应。在实验所设定的6个质量浓度梯度范围内,0．001mg·L0和0．01mg·L-1质量浓度处理下的刺激效应最为显著。该两个质量浓度处理下,球形棕囊藻的平均相对增长率比对照分别提高了1．27％和0．45％,叶绿素a含量分别比对照提高了9．2％和2．5％,SOD活性提高了5．9％和7．2％,CAT活性提高了93％和155％;而当草甘膦异丙胺盐质量浓度在0．1mg·L-1以上时,球形棕囊藻的生长率、叶绿素a含量、SOD活性均显著低于对照。草甘膦异丙胺盐在0．001mg·L-1和0．01mg·L-1范围内对球形棕囊藻均呈现刺激效应,而高于0．1mg·L-1时球形棕囊藻各生理指标表现出显著抑制效应。研究结果为了解有机磷农药对海洋微藻生长的影响特征,揭示有机磷农药对微藻产生低促高抑的规律和为深入探索赤潮暴发的成因提供依据。     

阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

在实验室内利用MA培养液培养,通过测定藻生长量和叶绿素a含量,研究不同浓度下的阿特拉津对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)生长的影响,并以藻细胞数表示的最大比生长率为指标,评价2种藻对阿特拉津的敏感性.结果表明,在0.001～5.000 mg·L-1质量浓度范围内,阿特拉津对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长表现出低浓度刺激、高浓度抑制的效应,且阿特拉津对四尾栅藻的刺激效应明显大于铜绿微囊藻.     

2,2′,4,4′-四溴联苯醚（BDE-47）对4种海洋微藻的急性毒性

多溴联苯醚(PBDEs)是一类具有生态风险性的新型持久性有机污染物,其中BDE-47是对生物和人体毒性最强的PBDEs同系物之一.选择4种海洋微藻(海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻),采用概率单位-浓度对数法研究了BDE-47对海洋微藻的急性毒性效应(BDE-47浓度梯度设置为0、0.1、1、5、10、50μg·L-1).结果显示,BDE-47对海水小球藻、牟氏角毛藻、中肋骨条藻和赤潮异弯藻的96h半效应浓度(96hEC50)分别为0.79、1.52、1.99和2.25μg·L-1,表明BDE-47对海洋微藻属于极高毒性物质.     

转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5对大型蚤(Daphnia magna)的生态毒性研究

随着抗虫和耐草甘膦除草剂转基因玉米的迅速推广和种植,其环境安全性也越来越成为人们关注的焦点。为探讨抗虫耐除草剂转基因玉米C0030.3.5(外源基因cry1Ab和epsps)对水生动物环境的安全性,以模式生物大型蚤(Daphnia magna)为指示生物,分别使用1.5 g·L~(-1)C0030.3.5玉米粉和其非转基因对照DBN318玉米粉饲喂大型蚤28 d,探讨C0030.3.5玉米对大型蚤生长和繁殖的影响。结果显示,C0030.3.5玉米粉组大型蚤与亲本DBN318组大型蚤相比,体长、存活率、新生幼蚤总数等没有显著性差异(P0.05)。28 d饲喂实验结果表明,抗虫耐除草剂玉米C0030.3.5没有对大型蚤生长和繁殖产生不良影响。上述研究结果为转基因玉米的商业化种植和安全管理提供科学数据。     

铜与草甘膦复合污染对小麦种子发芽与根伸长的抑制作用

污染物的交互作用及其生态毒理效应已成为环境科学研究的重要方向.论文以小麦种子为供试作物,研究了重金属铜(Cu2+)与除草剂草甘膦复合污染对其发芽率以及发芽后的根长、芽长的影响,以表征Cu与草甘膦复合污染的生态毒性.研究结果表明,在实验浓度下,Cu2+单一污染对小麦发芽率没有明显的影响,对根伸长和芽长的抑制显著;而草甘膦单一污染对小麦发芽、根伸长和芽长均有明显的抑制效应.当Cu2+与草甘膦复合污染时,Cu2+的存在在一定程度上减弱了草甘膦对小麦发芽及芽长的抑制作用;而在根伸长实验中,在低草甘膦浓度条件下,Cu2+的存在在一定程度上增加了草甘膦对根伸长的抑制作用;在较高草甘膦浓度条件下,Cu2+的存在则降低了草甘膦对根伸长的抑制作用.Cu2+的存在减轻草甘膦对小麦毒性的可能原因是:草甘膦与Cu2+络合形成了毒性较小的稳定络合物,使草甘膦毒性降低或失去活性.     

红土复合聚合氯化铝以及三氯化铁去除水华藻类的研究

采用红土复合聚合氯化铝（PAC）以及三氯化铁（FeCl3）制得的复合絮凝剂对水样中的藻类絮凝沉降效果进行了研究。结果表明,与PAC复合FeCl3混凝剂不同,红土的加入可增加絮体的密实度,加快絮体沉降速度,沉淀后的絮体在微扰动下不再漂浮上升从而有效提高除藻效果。采用正交试验探讨了复合絮凝剂除藻的最优配比,用混凝剂（红土：PAC：FeCl3=50mg：8．75mg：17．5mg）处理水样,1h后水样浊度由22．35NTU降至1．85NTU,浊度去除率为91．72％。讨论了温度、pH值等因素对除藻效果的影响,并对除藻机理进行了初步的探讨。     

Analysis of the toxicity of glyphosate and Faena® using the freshwater invertebrates Daphnia magna and Lecane quadridentata

With the present contribution an evaluation of the toxicity of the pure herbicide glyphosate and its commercial formulation Faena® is reported using the cladoceran Daphnia magna Strauss and the rotifer Lecane quadridentata Ehrenberg. LC₅₀, EC₅₀, NOEC, and LOEC values for each toxicant and for both test organisms are obtained. Regarding acute toxicity, Faena was 11-fold more toxic to L. quadridentata than pure glyphosate and slightly more toxic to D. magna (1.7-fold). Inhibition of esterase activity in L. quadridentata by glyphosate was the most sensitive end-point; the EC₅₀ was 1500-fold smaller than the LC₅₀. The implications of these results and their comparison with established international and national limit values for glyphosate are discussed.     

镉与除草剂草甘磷的交互作用对小麦的毒性

种子发芽试验、根伸长抑制试验及植物早期生长试验是目前所建立的3种高等植物毒性试验，这些试验通过研究植物在污染条件下根系发育状况、生物量减少程度或植物耐污特性等方面而对污染物的环境效应进行诊断。文章研究了镉与草甘磷交互作用对小麦发芽率以及发芽后小麦的根长和芽长的影响。结果发现，镉对小麦发芽率没有明显影响，而草甘磷对小麦发芽率、根长和芽长有明显抑制效应。镉在一定程度上降低了草甘磷对小麦发芽的毒性，但对小麦生长仍有明显毒害。当镉与草甘磷共同作用于小麦时，镉的存在增加了低浓度草甘磷的生物毒性，而降低了高浓度草甘磷的生物毒性或没有影响。但是，随着镉浓度增加它们的联合毒件又逐渐增加。     

草甘膦毒性研究进展

随着现代农业的飞速发展,农药的应用越来越广泛。而目前草甘膦是使用最广泛、用量最大的除草剂种类之一,其在环境中的大量残留给环境带来了巨大潜在风险。介绍了草甘膦对靶标生物（植物）的制毒机理和非靶标生物（如：水生生物、两栖类动物、土壤生物和哺乳动物）的生态毒性,总结了草甘膦在群落、个体、细胞和分子水平上的生态毒性。综合国内外最新的研究表明：草甘膦制剂具有低毒性,且毒性要远远高于草甘膦酸的毒性,农药草甘膦制剂对非光合生物产生毒性的原因主要是由于表面活性剂的存在。而大多研究都表明,不同的草甘膦制剂及其组成成分毒性强弱为表面活性剂〉草甘膦制剂〉草甘膦酸〉草甘膦异丙胺盐,而草甘膦酸产生的毒性原因主要和其产生的酸性物质有关,并认为在当前的使用品种和剂量的状况下,草甘膦对人类的危害风险是很低的。最后,分析了草甘膦在土壤中与无机重金属共存的的生态毒性研究现状,认为由于草甘膦分子结构中含有磷酸基、羧基、氨基等配位基团,能够与土壤或水体中金属离子发生络合反应,使得重金属在一定程度上能够降低草甘膦的除草效率,草甘膦一定程度上也能够降低重金属对生物的毒性和有效性,此外对今后的研究重点进行了展望。     

Evaluation and application of a three-dimensional water quality model in a shallow lake with complex morphometry

Fundamental hydrodynamic and ecological processes of a lake or reservoir could be adequately depicted by one-dimensional (1D) numerical simulation models. Whereas, lakes with significant horizontal water quality and hydrodynamic gradients due to their complex morphometry, inflow or water level fluctuations require a three-dimensional (3D) hydrodynamics and ecological analyses to accurately simulate their temporal and spatial dynamics. In this study, we applied a 3D hydrodynamic model (ELCOM) coupled with an ecological model (CAEDYM) to simulate water quality parameters in three bays of the morphologically complex Lake Minnetonka. A considerable effort was made in setting up the model and a systematic parameterization approach was adopted to estimate the value of parameters based on their published values. Model calibration covered the entire length of the simulation periods from March 29 to October 20, 2000. Sensitivity analysis identified the top parameters with the largest contributions to the sensitivity of model results. The model was next verified with the same setup and parameter values for the period of April 25 to October 10, 2005 against field data. Spatial and temporal dynamics were well simulated and model output results of water temperature (T), dissolved oxygen (DO), total phosphorus (TP) and one group of algae (Cyanobacteria) represented as chlorophyll a (Chla) compared well with an extensive field data in the bays. The results show that the use of the model along with an accurate bathymetry, a systematic calibration and corroboration (verification) process will help to analyze the hydrodynamics and geochemical processes of the morphologically complex Lake Minnetonka. An example of an ecological application of the model for Lake Minnetonka is presented by examining the effect of spatial heterogeneity on coolwater fish habitat analysis in 3D and under a scenario where horizontal spatial heterogeneity was eliminated (1D). Both analyses captured seasonal fish habitat changes and the total seasonal averages differed moderately. However, the 1D analysis did not capture local and short duration variabilities and missed suitable fish habitat variations of as much as 20%. The experiment highlighted the need for a 3D analysis in depicting ecological hot spots such as unsuitable fish habitats in Lake Minnetonka.     

Patchiness and bistability in the comprehensive cyanobacterial model (CCM)

We analyzed spatiotemporal dynamics of cyanobacteria using a four-component mathematical model with nutrients, unicellular algae, colonial algae and herbivorous zooplankton. One of the astonishing abilities of cyanobacteria is the morphological change from the unicellular type to the colonial or filamentous type in response to grazing activities of zooplankton, the phenomenon known as phenotypic plasticity. Our model, referred to as comprehensive cyanobacterial model (CCM), includes the effects of phenotypic plasticity. Depending on parameter values, CCM exhibits not only bistability but also limit cycle oscillations without showing the paradox of enrichment, which has been a controversy among mathematical ecologists. Further, CCM is modified to reaction–advection–diffusion equations, the simulation results of which indicate that the ratio of the lateral diffusivity to the turbulent velocity significantly affects the appearance of patchiness patterns.     

单甲脒农药对模型池塘生态系统藻类群落结构的影响

在１．５－５０．０ｍｇ／Ｌ的浓度范围内，单甲脒农药对模型池塘生态系统中的浮游植物群落结构有明显影响。尤其在加药的头４ｄ内，藻类种类、数量、多样性指数、种类数比及增长率明显下降，优势比显著上升，敏感种及清洁种减少甚至消失，高浓度（５０．０ｍｇ／Ｌ）的单甲脒在２ｄ内可把藻类全部杀灭。随试验时间的延长，药物不断降解，６ｄ后藻类种类、数量、多样性指数又不断回升。随加药次数的增多，药物对藻类抑制作用明显减弱，藻类的种类、数量、多样性指数等指标不断上升，尤其是藻类数量增加明显，试验后期，藻类数量高低主要受Ｎ、Ｐ浓度大小的影响。     

水华蓝藻厌氧发酵工艺技术研究

以太湖水华蓝藻为底物,用改进的CSTR(continuous stirred tank reactor)工艺,研究了不同有机负荷条件下蓝藻厌氧发酵相关参数与蓝藻藻毒素的去除效果.结果表明:在(35±1) ℃条件下,逐步提高有机负荷,系统运行稳定,有机负荷最高可达3.53 kg·m-3·d-1,此时最大容积产气率达0.89 m3·m-3·d-1,COD去除率在70%左右,甲烷体积分数达60%以上.不同负荷条件下,出料中藻毒素(MC-RR、MC-LR)检测均为阴性,已达无害化处理要求,表明该工艺可以有效处置水华蓝藻,实现能量回收与无害化处理的目标.