微囊藻对锑(V)生物吸附作用研究

以富营养化湖泊水华暴发的主要藻种-微囊藻干物质作为生物吸附剂,考察不同生物量、初始pH值、吸附时间等因素对废水中锑（V）生物去除作用的影响,探讨微囊藻对Sb（V）的生物吸附性能;通过zeta电位和红外光谱技术揭示其吸附机理,并推断其反应方程式.结果表明：在室温条件下,吸附剂用量为0.5g：20mL,pH值为2.0,时间为1h时,Sb（V）的生物吸附达到最大容量为5.84mg/g（以干重计）,吸附等温线符合Langmuir等温方程（R²=0.993）,生物吸附动力学过程遵循假二级动力学模型（R²=0.994）.在pH值2.0~9.0范围内,其生物吸附效率随pH值增加逐渐下降.Zeta电位和ATR-IR光谱结果表明微囊藻细胞壁表面的氨基、羧基和羟基为Sb（V）的主要吸附位点,其中质子化的氨基通过静电吸引作用结合Sb（V）,羧基和羟基则通过表面络合作用与Sb（V）结合形成内源络合物.     

酰胺类除草剂对铜绿微囊藻的生长影响及氧化损伤效应

酰胺类除草剂的广泛使用对水生生态环境构成了潜在风险。为探究其对藻类的毒性作用,以铜绿微囊藻为对象,分别从藻类生长和氧化损伤效应角度探讨了甲草胺、乙草胺和丁草胺对铜绿微囊藻的毒性影响。实验结果显示,酰胺类除草剂对藻类的影响存在明显的滞后效应和剂量–效应关系,低浓度暴露组刺激藻类增长,高浓度表现为抑制作用;3种酰胺类除草剂增加了铜绿微囊藻的氧化压力,并随着暴露时间的延长和浓度的增加而增强。其中,藻体内过氧化脂质降解产物丙二醛(MDA)含量明显增加,同时超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性也显著增强。经96 h暴露后,甲草胺(32.0 mg·L~(-1))、乙草胺(32.0 mg·L~(-1))和丁草胺(15.0 mg·L~(-1))暴露溶液中相对MDA含量分别为138%、204%和154%,相对SOD活性分别为116%、87%和115%,相对POD活性分别475%、278%和627%。结合生物量及氧化损伤效应实验结果可知,3种除草剂对铜绿微囊藻的毒性大小顺序为丁草胺乙草胺甲草胺。     

荸荠对铜绿微囊藻的化感抑制作用研究

采取植物种植水培养、植物浸提液培养及植物共培养3种培养方式研究了荸荠对铜绿微囊藻生长的影响.结果发现:荸荠植株种植水、荸荠浸提液以及荸荠与铜绿微囊藻共培养均对铜绿微囊藻的生长产生了化感抑制作用.100%浓度的荸荠浸提液对铜绿微囊藻生长抑制率达到91.40%,而荸荠与铜绿微囊藻共培养时对铜绿微囊藻生长的抑制率为86.83%.这两者之间的差异并不显著,直接验证了荸荠能够通过不断地向水体中释放化感物质来长久、有效地抑制铜绿微囊藻的生长.     

太阳光催化氧化工艺对藻源含氮有机物的降解研究

利用小试试验研究了太阳光/TiO2体系对铜绿微囊藻细胞内的溶解性有机氮(DON)的氧化降解过程,考察了氧化降解过程中总可溶性蛋白、多糖、UV254等指标的变化,分析了其作用机理.结果表明,7h处理后,太阳光/TiO2体系对水样中的DON降解率为29%,且降解过程中TN含量基本没有变化,而NH4+和NO3-的浓度明显增加;氧化过程中,总可溶性蛋白和多糖的含量明显减少,去除率达48.6%和54.5%.水样的浑浊度、UV254和DOC也有不同程度的去除.     

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.     

铜绿微囊藻与藻际细菌Ma-B1菌株的相互作用

藻与细菌通常共生于淡水生境,形成藻-菌共生体系,藻际细菌是水体生态系统中的重要组成部分,对藻的消长起重要的调控作用,但有关藻际微环境中藻与细菌的互作机制还不清楚. 采用传统的细菌平板培养方法,从太湖优势水华藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)细胞表面分离出一株藻际细菌Ma-B1,基于生理、生化试验和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为甲基营养芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus). 通过测定细胞生长,分析藻-菌相互作用机理. 结果表明:一定浓度(＞60 μg/mL)的Ma-B1的胞外代谢物可显著抑制铜绿微囊藻的生长(培养基为BG11,28 ℃/日,22 ℃/夜,3 000 lx,光暗比为14 h∶10 h);铜绿微囊藻的胞外滤液(500 μL/mL)对Ma-B1的生长有一定的促进作用,但其总滤液(500 μL/mL)显著促进Ma-B1的生长;Ma-B1细胞对铜绿微囊藻的生长没有显著影响,而高浓度(藻菌比10∶1)的铜绿微囊藻细胞则可显著抑制Ma-B1的生长. 铜绿微囊藻与Ma-B1之间存在复杂的相互抑制或促进关系,共同影响着藻、菌在自然水体生态系统中的消长.      

超高效液相色谱-电喷雾串联四极杆质谱结合内标物测定水体中微囊藻毒素

本文建立了超高效液相色谱-电喷雾串联四极杆质谱(UPLC-MS/MS)测定水体中MC-RR和MC-LR的方法,比较了内标的加入对不同水样富集体积下MCs测定准确度的影响.结果表明,以乙腈和水(均含0.1%甲酸)为流动相时,MC-RR和MC-LR在Acquity UPLC BEH C18色谱分离柱(2.1 mm×100 mm i.d.粒径1.7μm,孔径130)于4 min内完全分离.经优化质谱参数,选择m/z 519.8>134.3和995.5>134.6分别为MCRR、MC-LR质谱检测的定量离子对.方法学验证表明,在所设定的色谱、质谱参数条件下,UPLC-MS/MS对MC-RR和MC-LR的检出限分别为2.0 ng·L-1和1.0 ng·L-1,定量限分别为为6.0 ng·L-1和3.0 ng·L-1,回收率分别达98.9%—106.5%和98.4%—101.5%.测定太湖梅梁湾水样时,当水体中MCs浓度达到UPLC-MS/MS方法定量限20倍时,可通过加入内标物亮氨酸脑啡肽,实现快速(不经过水样富集)且准确(相对标准偏差<5.0%)的MC-RR与MC-LR测定.     

微囊藻毒素在太湖白鲢体内的累积规律及其影响因素

太湖蓝藻水华及其次级代谢产物微囊藻毒素(MCs)的生物累积对生态系统和人体健康造成严重威胁,已成为最近环境科学研究的热点。本研究从太湖的不同区域(梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区)采集不同体重和体长的白鲢,利用固相萃取方法提取、高效液相色谱-质谱联用仪测定了白鲢不同器官中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR及MC-LR的含量,结合不同湖区的相关水质指标分析了MCs在白鲢体内的累积规律及其影响因素。研究结果表明:白鲢不同器官MCs的含量由高到低为:肠壁肾脏肝脏肌肉心脏,且肠壁累积的MCs显著高于肾脏、肝脏、肌肉和心脏。MC-RR含量是白鲢各器官累积MCs的异构体的主体,约占MCs的60%。梅梁湖鲢鱼的肌肉、肾脏和心脏中MCs均高于西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区。生物指标(体重和体长)是影响白鲢肾脏内MCs和MC-RR含量以及肠壁内MCs含量重要因素。太湖水质指标总磷(TP)、藻细胞数量、湖泊营养指数及环节动物数量尤其是TP对白鲢肝脏累积MCs产生明显影响,TP、总氮(TN)、铵态氮(NH4-N)、内梅罗指数和环节动物数量尤其是NH4-N对肠壁累积MCs产生明显影响。     

UV/H2O2氧化微囊藻毒素-LR的动力学模型

介绍了一种UV/H2O2光氧化体系降解微囊藻毒素MC-LR的动力学模型.根据UV光分解、H2O2和·OH氧化MC-LR的反应以及稳态近似法,导出了MC-LR降解的动力学方程.解释了体系中H2O2、HO-2、CO23-、HCO-3等对降解MC-LR动力学的影响.实验结果表明,在一定的光强和H2O2浓度情况下,由于反应产生的CO23-、HCO-3和HO-2等离子的影响,UV/H2O2光氧化MC-LR的过程只能近似用准一级动力学方程描述.     

南水北调工程实施后汉江水华发生可能性研究

南水北调中线工程对汉江中下游的生态与环境影响已有大量的研究成果,特别是对水华问题进行了更为深入的研究,但是其研究主要集中于仙桃至河口段,而沙洋以上河段还未进行过水华方面的研究工作。鉴于1998年及2003年两次发生的水华事件影响范围都达沙洋以上河段(已达湖北钟祥河段),以及南水北调中线工程实施后汉江河道流量减小,流速降低,水环境容量降低,特别是兴隆枢纽回水区的壅水作用使其水体流速大幅下降(经计算小于0.3 m/s),再加上汉江中下游水体中总氮、总磷含量普遍偏高,对兴隆枢纽回水区及襄樊市区段水华发生可能性分别应用加权灰关联度以及模糊数学中的隶属度概念进行了计算评价,得出结论为：在维持污染现状情况下兴隆枢纽回水区在枯水期(505.7 m\+3/s流量)具备水华事件发生的水文及营养物质条件;到2020年襄樊市区段也将具备水华事件发生的水文及营养物质条件。