陆生植物化感作用的抑藻研究进展

有效控制水华,治理富营养化水体是目前环境领域的研究热点和前沿。所谓化感物质,就是由植物、细菌、病毒和真菌所产生的二次代谢产物。利用水生植物的化感作用或化感物质抑制水体中藻类的爆发被认为是一种高效、低毒、环境亲合性好的方法而备受关注。然而,对于陆生植物应用于抑制藻类生长的研究却较少。文章在对化感作用的概念的演化、各种生物对藻类化感抑制作用、化感物质抑藻机理等方面进行了较系统的论述,总结了近年来国内外学者对于陆生植物化感作用抑藻的研究进展。文章认为相对于水生植物在抑藻方面的局限性,陆生植物的优势体现在对水生生态系统影响明显（化感作用明显）、所含抑藻化感物质种类丰富、不易受水生生态环境影响等方面,并对今后陆生植物抑藻技术的研究方向进行了展望,陆生植物中尤其是菊科植物化感抑藻应用前景广阔。最后指出,陆生植物的化感抑藻作用研究还存在进一步探索和改进化感物质的提取和鉴定方法、抑藻作用机理的研究、应用实际水体时的生态安全性等方面的问题。     

温度与氮浓度对两种微囊藻生长和产毒的影响

采用半连续培养的方法,研究了磷限制条件下温度与氮质量浓度的交互作用对铜绿微囊藻和水华微囊藻的生长及产毒的影响.结果表明,不同温度下,氮质量浓度对两种微囊藻比生长速率的影响不同.随氮质量浓度的增加,15℃和20℃时比生长速率增加较快,25℃时增加缓慢;温度的降低对水华微囊藻的生长抑制作用较铜绿微囊藻小.两种微囊藻的单个细胞叶绿素a含量受温度及氯质量浓度的影响极显著,而交互作用的影响较主效应小.单个细胞藻毒素含量受温度影响最大,显著负相关;氮质量浓度的影响次之,显著正相关.但两种微囊藻的生长状况越好时相应的总毒素质量浓度也越高.因此,磷限制条件下,温度和氮质量浓度对两种微囊藻的生长及产毒有明显的交互作用,氮质量浓度的降低会进一步抑制微囊藻的生长并降低总藻毒素质量浓度.     

三峡库区澎溪河与磨刀溪电导率等水质特征与水华的关系比较

三峡库区北岸最大一级支流自三峡大坝2003年蓄水以来,频繁暴发水华,而毗邻的一级支流磨刀溪却少有水华暴发.本文以澎溪河和磨刀溪作为研究对象,于2014年春季和夏季三峡库区水华高发期对两条河流同时采样,对比分析两条河流水体水质以及叶绿素a(Chl-a)含量的时空变化,探索澎溪河水华暴发机理.结果表明:澎溪河Chl-a含量较磨刀溪高,澎溪河春季Chl-a最大值为60.5μg·L~(-1),夏季Chl-a最大值仅7.8μg·L~(-1);磨刀溪Chl-a变化趋势与澎溪河相反,磨刀溪春季Chl-a含量为2.92μg·L~(-1),夏季Chl-a达到7.48μg·L~(-1).澎溪河与磨刀溪春季和夏季节水体温度分层,为温跃层+滞温层模式,而没有混合层;两条河流Chl-a含量均位于水深10 m温跃层.澎溪河春季总氮(TN)、总磷(TP)平均值为2.305 mg·L~(-1)和0.053 mg·L~(-1),夏季为1.673 mg·L~(-1)和0.097 mg·L~(-1);磨刀溪春季为1.875 mg·L~(-1)和0.075 mg·L~(-1),夏季为1.79 mg·L~(-1)和0.054 mg·L~(-1).TN、TP水平均超过了国际公认发生富营养化的阈值;水体氮磷含量与Chl-a浓度并无显著相关性,营养盐并不是藻类生物量的限制性因素.然而在水体电导率的规律方面,两条河却存在很大的差异;春季,磨刀溪上游上层水体(0~10 m)电导率只有下游和长江干流的75%,来自长江干流的回水可覆盖至磨刀溪中游(断面MD03),与Chl-a在此处密集保持一致;夏季电导率和回水区分布与春季相似.与磨刀溪不同,澎溪河春季上游电导率为下游和干流的150%,长江干流回水可到PX04与PX05之间,上游高电导率对应着高Chl-a含量;澎溪河电导率与藻类生长分布表现出显著正相关关系,水体中除N、P营养盐外的其它离子对澎溪河水华暴发起重要作用.     

滇池铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kueitz）毒素及其在水体中的变化

本文研究了昆明市滇池富营养化所形成水华的主要蔬菜－铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kueitz)的毒素及其在水体的变化。经研究,滇池铜绿微囊藻的提取液有一个毒峰出现,用双波长紫外分光光度计测定,发现于240nm出现一个毒峰。用色质谱联用扫描得出,其分子离子峰为1040M／Z。用小白鼠注入藻类提取液进行试验,发现其肝脏肿大,并呈紫褐色。再将肝脏匀浆提取液用高压液相色谱测定,发现有毒峰出现。在不同季节、不同地点,采取湖水,经过滤后（去除藻类和碎屑）进行测定,结果得出：在藻类生长旺季及生长繁茂的地点,水体中藻毒素的含量较高。而在藻类生长淡季及分布较少的地点,水中藻毒素含量则较少。但总的看来,经过过滤后的湖水,其中藻毒素含量少。     

滇池水华蓝藻中藻毒素光降解的研究

微囊藻毒素是水华蓝藻释放的一类毒性很大的环状七肽物质.通过紫外灯和日光照射滇池水华蓝藻提取液,发现溶液中微囊藻毒素均可被降解,且在日光照射下降解更快.同时发现藻毒素的降解程度与色素含量有关.结果表明,色素催化光降解可能是天然水体中微囊藻毒素去除的一个主要途径.     

黄淮海湿地系统典型挺水植物对水华藻类的化感效应

利用植物的化感作用可抑制有害藻类生长,控制水华发生,改善水质.文章在考察黄淮海湿地系统的基础上,选取典型挺水植物菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha latifolia),用0.1×Hoagland完全培养液进行种植,利用其种植水培养湿地典型水华藻类--铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa Kütz)和鱼腥藻(Anabeana Bory),研究菖蒲和香蒲的种植水对铜绿微囊藻和鱼腥藻生长的影响,评价挺水植物对水华藻类的化感效应.结果显示:菖蒲种植水对铜绿微囊藻的抑制作用较强;而香蒲种植水对鱼腥藻的抑制作用较强,但是对铜绿微囊藻的生长却有促进作用.结果表明两种挺水植物的种植水都含有影响水华藻类生长的化感物质.进一步的研究表明,两种植物种植水对以上两种藻类生长的影响具有显著的体积比浓度效应.因此,保护和恢复湿地挺水植物群落对改善水环境具有重要作用,但利用挺水植物化感效应进行水体环境净化时,应按水体中有害藻类的类型合理选择植物种类.     

武汉市湖泊蓝藻分布影响因子分析

对武汉市15个浅水湖泊在不同水期的浮游植物进行调查,同时监测相应的环境因子指标;以蓝藻物种多度及生物量数据和9个环境因子进行了典范对应分析(CCA).物种鉴定结果表明武汉市湖泊蓝藻的常见属有微囊藻(Microcystis)、螺旋藻(Spirulina)、平裂藻(Merismopedia)和色球藻(Chroococcus)等.CCA分析结果表明水温、水深、pH、浮游动物生物量是影响城市浅水小型湖泊蓝藻种类组成及分布的主要因子,同时绿藻生物量等对蓝藻组成分布也有一定的影响;由于武汉市浅水湖泊的高营养盐浓度,总磷及氮磷比不再是蓝藻生长的限制因子.＃     

富营养化水体水华暴发的突变模型

对南方某水库1991～2004年水质数据进行了系统分析,综合考虑TP、N:P、Chla和DO4个对该水库富营养化乃至水华影响较大的因子,构建了该水库水华突变的尖点模型.经检验,模型的相对误差控制<5%,具有较好的拟合精度.根据模型的突变判别,水库的水生态系统在1997年发生了突变,这一模拟结论与TP指标的突变判别结论相印证,并与该水库1997年首度暴发水华的实际情况相一致.     

玄武湖蓝藻水华成因探讨

为了解南京玄武湖蓝藻水华的成因,对玄武湖长期监测资料进行了分析和现场调查。结果表明,玄武湖鲢鳙急剧减少中断了正常的食物链,使浮游植物的牧食压力降低,在东南湖回水的诱因作用下,发生了以微囊藻为优势种群的蓝藻水华。指出,玄武湖蓝藻水华的发生进程表明,东南湖回水可能是蓝藻水华发生的诱因,生态失衡是蓝藻水华发生的主要原因,蓝藻水华的暴发与富营养化程度无显著相关性,其暴发加重了玄武湖富营养化程度。     

三峡库区典型流域水华暴发评价函数模型研究

藻类在光照充足时将无机磷酸和ADP转化为ATP以储备能量,外部条件改变时,则ATP可逆转换为ADP以释放能量.在此理论框架下根据三峡库区典型流域水华暴发时的现场监测数据研究了绿藻光合磷酸化的活化能ΔE、计算了库区流域中若干水系在不同水文条件下提供的有效能量Δe和综合营养指数TLI(Σ),并以ΔE、Δe和TLI(Σ)为参数构建了预测和判断不同水域环境中水华是否暴发的水华暴发评价函数F,在考虑外部因素和内部因素对水华暴发影响程度的大量计算和分析的基础上,确定了ΔE、Δe和TLI(Σ)的相关权重分别为a₁=0.3,a₂=0.3,a₃=0.4.模型计算和实地验证表明:F比单纯的TLI(Σ)作为水华暴发或者水体富营养化的判据更合理,更有说服力和更具普适性.