鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降典型藻类的动力学研究

为了探讨鄱阳湖水动力条件改变引起的悬浮颗粒物浓度变化可能导致的鄱阳湖浮游植物群落结构的变化,本文研究了鄱阳湖悬浮颗粒物絮凝沉降3种典型藻类的动力学过程.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象、鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,使用混凝试验搅拌仪模拟动力学条件,在颗粒物投加量为20 mg·L-1时分别研究了静置沉降时间、扰动强度和扰动时间对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.结果表明,絮凝沉降效率:蓝藻绿藻硅藻.在扰动强度为20 s-1、扰动时间为30 min时,0.5~4 h静置沉降时间均促进3种藻类的絮凝沉降.绿藻和硅藻的絮凝沉降效率随着静置沉降时间的延长而降低,前0.5 h的絮凝沉降效率最大;而蓝藻的絮凝沉降效率变化无明显规律.扰动时间和静置沉降时间均为30 min时,随着扰动强度在2~40 s-1增加时,3种藻的絮凝沉降效率逐渐增大.扰动强度为20 s-1、静置沉降时间为30 min时,5~60 min扰动时间均促进藻细胞的絮凝沉降,并且随着扰动时间的增加,絮凝沉降效率呈先增大后降低的趋势.30 min为蓝藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率为12.56%;45 min为绿藻和硅藻絮凝沉降的最佳扰动时间,絮凝沉降效率分别为11.93%和7.54%.因此,水动力条件的改变可以引起悬浮颗粒物与藻类的絮凝沉降效率发生变化,从而对藻类的群落结构以及水华发生规律产生影响.     

水质安全的动态超声波强化混凝除藻水处理试验研究

超声波辐射能够破坏蓝藻气囊,在水处理工艺中达到强化蓝藻混凝沉淀的效果.然而不适当的超声处理会进一步破坏蓝藻细胞,导致胞内毒素大量释放,加重水质污染负荷.本研究为获得水质安全的超声波强化混凝沉淀蓝藻水处理方法,采用频率40~120 k Hz的超声波辐射蓝藻水,考察处理后蓝藻混凝沉淀去除效果及藻毒素释放情况.结果表明,频率68~120 k Hz、能量密度59.1~186.4 W·L-1的静态超声波作用10~15 s后进行混凝沉淀,藻类去除率达98%以上,且频率越高效果越好;然而各频率静态超声波作用5 s以上均会导致藻细胞内藻毒素释放.采用内衬吸声棉及动态超声方式,频率120 k Hz、能量密度38.5~196.6 W·L-1超声波作用7.5~30 s后,可避免胞内藻毒素释放,且能去除水中溶解性藻毒素18.7%~30.7%,混凝沉淀后藻类去除率97.0%以上,其它有机物也降低.     

珠江口双胞旋沟藻Cochlodinium geminatum赤潮生消过程的环境特征初步分析

为了解2009年珠江口双胞旋沟藻赤潮生消过程,探索其生消机制,对赤潮进行了连续10 d(10月28日─11月6日)的跟踪监测,设置了3条监测断面,共12个站位。通过现场测定和实验室分析,研究赤潮藻密度、叶绿素a、营养盐、温度、盐度、p H和溶解氧的变化规律。赤潮区双胞旋沟藻的密度先升高后降低,最高密度达到2.765×107 cells·L-1,叶绿素a含量呈先升后降的趋势,最大值达到172.76μ·L-1,监测海域无机氮和无机磷均处于富营养化水平,无机氮表现出先增加后减少,在赤潮末期稍有回升的趋势,无机磷总体呈现下降趋势。赤潮区水温变化范围为19.33~27.66℃,盐度的变化范围为9.16~31.5,p H的变化范围为7.45~8.51,溶解氧的变化范围为5.50~11.45 mg·L-1。通过对赤潮期间的环境因子分析,并结合2006年该海域发生的双胞旋沟藻赤潮事件和近几年周边海域发生赤潮的情况,得出以下结论:2009年珠海双胞旋沟藻赤潮规模较大,是中国沿海由双胞旋沟藻引起的最大规模赤潮。10月25日─10月27日为赤潮的起始发展阶段,10月28日─11月1日为赤潮形成维持阶段,11月2日─11月6日为赤潮消亡阶段。赤潮生消过程浮游植物群落结构发生了变化,赤潮持续期双胞旋沟藻占主要优势,赤潮消亡期间硅藻(骨条藻Skeletonema spp.和角毛藻Chaetoceros spp.)数量增加,演替双胞旋沟藻成为优势种。此次赤潮事件中有机氮浓度较高,约占总氮的60%,是赤潮藻大量繁殖代谢所致。研究海域处于严重富营养化水平,这是诱发赤潮发生的基础。同时,长时间处于高温、低盐的环境,使双胞旋沟藻急剧繁殖,诱发赤潮。在赤潮后期,恶劣的气象条件是赤潮消退的主要原因。     

气浮-·OH强氧化组合工艺处理高藻水的研究

以库区天然水培养的二形栅藻(Scenedesmus dimorphus)为研究对象,利用大气压强电场电离放电产生羟基自由基(·OH),结合压力溶气气浮前处理工艺处理高藻水.实验结果表明,对于藻密度为65.6×10~4 cells/mL,浊度为10.8NTU,COD_(Mn)为6.74mg/L的高藻水,在总氧化剂TRO浓度为1.03 mg/L时,藻类去除效率达到100%;总细菌,总大肠菌群和大肠埃希氏菌均未检出;出水COD_(Mn)由1.43 mg/L降至1.25mg/L,降低了10%;浊度由0.66NTU降至0.54NTU,降低了12.59在排放高藻水的主管路中·OH杀藻的接触反应时间仅为6s.因此汽浮-·OH强氧化组合工艺可高效快速地处理高藻水,为保障水源水的供水安全探索了一种新的思路.     

3种酚酸对中肋骨条藻生长的抑制作用

采用外源添加方式,通过监测藻细胞数量变化,分析了香草酸、对羟基苯甲酸和焦性没食子酸对中肋骨条藻生长的抑制作用。结果表明,在32~256mg/L浓度范围内,随着浓度的增大,3种酚酸对中肋骨条藻的抑制作用明显增强。当浓度为192mg/L时,3种酚酸对中肋骨条藻的生长抑制率超过50%。香草酸、对羟基苯甲酸和焦性没食子酸对中肋骨条藻的半抑制浓度分别为153mg/L、145mg/L和108.0mg/L。进一步,研究发现3种酚酸的半抑制浓度作用下,藻细胞内叶绿素、蛋白质和多糖含量明显低于对照组,胞外蛋白质和胞外多糖含量没有明显差异,但二者比值与对照组相比,有明显的增大趋势。3种酚酸显著降低了藻细胞SOD和POD比活力,尤其是显著降低了POD比活力,使其比活力降低为对照组的18%~39%。香草酸、对羟基苯甲酸和焦性没食子酸均致使藻细胞MDA含量明显升高,其数值增大为对照组的1.6、2.2和2.4倍。上述研究表明,3种酚酸通过影响某些主要生化成分的合成及其活性的影响,从而实现对中肋骨条藻生长的抑制作用。     

水体砷污染微生物修复的研究进展

介绍了细菌、真菌以及菌藻共生体等相关微生物对水体砷污染的生物修复研究。对水体砷污染的微生物修复技术未来进一步的研究重点进行了简单的讨论。     

基于3种时间序列模型的九龙江河流库区藻华预测

湖库富营养化和有害藻华是全球性生态环境问题,藻华预测与早期预警是保障湖库水源地供水安全的关键技术.如何基于高频水生态在线监测数据进行藻华的实时动态预测成为水生态管理领域的重大需求.本研究以福建省九龙江江东库区（水源地）为例,利用3年连续观测的逐时平均总叶绿素a浓度数据,对比研究了SARIMA、Prophet和LSTM（长短期记忆神经网络）3种时间序列模型在藻华（日平均叶绿素a大于15 μg?L^-1）预测方面的效果.结果表明：①时间序列模型要求参数少,灵活性强,能清晰反映水质特征和未来变化趋势,可弥补传统藻类监测预警方法的局限性;②基于深度学习框架的LSTM模型,具有独特的迭代优化算法,对藻类非线性变化特征的识别和预测能力较强,其总叶绿素a逐日预测和7日预测效果均显著优于SARIMA模型和Prophet模型;③输入数据长度会在一定程度上影响模型预测效果,最优的输入数据时间长度为7 d;输入数据频率对预测效果也有影响,在预测非藻华日时,小时数据的预测效果优于日频率数据;在预测藻华日时,两种频率数据 无显著差异,但日频率数据能更准确识别藻华日特征.总结起来,基于LSTM模型实现总叶绿素a浓度的短期预测,可为九龙江河流库区藻华早期预警和供水安全保障提供技术支撑.     

藻-菌颗粒污泥中微生物胞外多糖特性研究

藻-菌颗粒污泥（Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS）工艺在城市污水生物处理领域引起了越来越多的研究兴趣.胞外多糖（Polysaccharides,PS）是胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）的重要组分,是维持颗粒稳定性的关键物质之一.研究了MBGS中PS的凝胶性能,以及松散结合的胞外聚合物（Loosely bound EPS,LB-EPS）和紧密结合的胞外聚合物（Tightly bound EPS,TB-EPS）中PS的含量、分布及单糖组成,并探究了MBGS的EPS中PS可能的微生物来源.结果表明,MBGS的PS具有凝胶性,主要分布在TB-EPS中,含量为 （40.06±2.30） mg·g^-1,其中半乳糖、葡萄糖和鼠李糖为主要单糖组分,而果糖和古罗糖醛酸未被检出.Thauera、Hydrogenophaga、Azoarcus和Acutodesmus是PS的主要微生物潜在来源.本文研究结果阐释了MBGS PS的基本特性,为MBGS工艺的稳定运行提供了理论基础.     

营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响

菌-藻"体系在水生态平衡中发挥重要作用,为探明蓝藻水华时期的菌藻关系,研究了原位营养刺激后藻际微生物对铜绿微囊藻生长的影响.结果表明,LB培养基可抑制铜绿微囊藻生长,抑藻率为86.49%;而乙酸钠、葡萄糖和柠檬酸钠可促进藻细胞生长,增长率均在50%以上.对LB培养基和蛋白胨刺激后的藻际细菌进行溶藻菌的筛选,共分离出6株具有强效抑藻作用的菌株,其中Bacillus sp.A1抑藻率高达97.55%.16S rRNA高通量测序表明,向铜绿微囊藻中投加营养物质均可改变藻际细菌群落结构并增加物种丰富度,添加LB培养基和蛋白胨可促使藻际细菌群落数量剧增.生理生化响应表明,藻细胞受LB培养基和蛋白胨胁迫后,活性氧（ROS）水平和丙二醛（MDA）含量激增,细胞氧化损伤严重;超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性先急剧上升后下降,抗氧化酶系统受损.扫描电镜显示,LB培养基可使藻细胞逐渐萎缩,最终破碎;而藻际细菌显著增多.因此,在蓝藻水华暴发的水体进行适当的外部营养刺激可在一定程度上实现溶藻菌原位抑藻.     

牡蛎壳粉和石灰改良酸性水稻土对磷有效性、形态和酶活性的影响

我国南方粮食主产区土壤酸化治理是提升耕地地力促进粮食增产的重要内容,目的是探究酸化土壤改良剂牡蛎壳粉和石灰对水稻土酸度、磷有效性和形态以及酶活性和相关功能基因的影响.盆栽试验设计2种改良剂的3个施用量（0.05%、0.10%和0.15%）,以水稻为试验作物.结果表明：①牡蛎壳粉和石灰均显著提高土壤pH,降低土壤交换性酸,且改良效果随着改良剂用量增加而提高,相同用量下石灰对土壤酸性的改良效果高于牡蛎壳粉;② 4种有效磷提取剂提取的土壤有效磷测定结果表明,牡蛎壳粉和石灰显著提高H₂SO₄-P、Bray-1 P和Olsen-P含量,其中Olsen-P含量随改良剂用量的增加而提高.③土壤中不同形态无机磷含量表现为：Fe-P>Al-P>Ca-P,石灰和牡蛎壳粉显著提高Al-P和Fe-P含量,分别提高26.3%~37.4%和7.9%~23.7%;0.15%改良剂显著增加Ca-P含量;④石灰和牡蛎壳粉对土壤DHA、ALP、IPP活性和phoD基因拷贝数具有提高作用,而对土壤ACP活性、phoC和pqqC拷贝数表现为降低;⑤改良剂（0.10%和0.15%）显著提高水稻产量,0.15%用量的石灰和牡蛎壳粉分别提高水稻产量34.2%和46.8%,但对秸秆生物量无显著影响.相关分析表明,土壤无机磷和有效磷含量与pH和ALP活性呈显著正相关,改良剂通过消除土壤酸化和提高土壤磷酸酶活性来改善土壤磷营养状况,这对促进作物产量具有积极作用.