富营养化湖泊中微囊藻毒素及其控制去除技术

微囊藻水华是湖泊水体中产生最频繁、危害最严重的一类。微囊藻毒素作为富营养化水体中最常见的藻类毒素,获得了国内外的广泛关注与研究报道。我国淡水水体受微囊藻毒素污染的程度已经相当严重,尤其是饮用水水源的污染,对人们的健康构成了极大的危害。因此当前急需确认藻类毒素对我国水环境影响的程度,研究蓝藻水华产毒的生态条件及控制去除途径,探索毒素对人体健康的影响和防治对策,目前关于微囊藻毒素的健康效应的研究多是从饮用水角度出发,今后的研究可收集详细的数据以建立危险性评估模型,并评价各种降低微囊藻毒素危险性措施的效果。文章就微囊藻毒素的产生、性质与结构、对环境与人类健康的危害、以及微囊藻毒素在水处理过程中的控制方法等方面的研究进展进行了综述,并提出了研究展望。     

黄菖蒲有机酸组分对铜绿微囊藻的化感作用

采用液液萃取的方法得到黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)水浸提液的有机酸组分,抑藻实验表明高浓度有机酸组分对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长具有明显的抑制作用,表现为添加1和2 mL有机酸组分时,第6天铜绿微囊藻生物量显著降低,培养过程中,铜绿微囊藻的叶绿素a含量逐渐减少,而超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(MDA)含量呈现先增加后逐渐降低的趋势,表明有机酸组分能够明显抑制铜绿微囊藻SOD的活性,引起细胞的氧化损伤,促进叶绿素的分解,从而导致藻类死亡。通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对有机酸组分进行分析,鉴定出24种有机酸类物质,其中包括15种脂肪酸类物质和9种酚酸类物质。根据总离子流图中各物质的峰面积得到脂肪酸类物质的相对含量为19.01%,其中相对含量超过1%的有琥珀酸、辛酸、软脂酸、丁酸和戊酸;酚酸类物质的相对含量为16.98%,其中相对含量超过1%的有苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、氢化肉桂酸和苯乙酸甲酯。     

微囊藻与硝化细菌在不同种群密度条件下的相互作用

作为水环境中与氮循环密切相关的两类重要微生物,藻类和细菌之间存在复杂的相互关系。实验通过藻菌共培养,研究了微囊藻与硝化细菌不同种群密度下的相互作用。结果显示:在初始氨氮(NH4+-N)为30 mg/L的硝化细菌与微囊藻共培养体系中,藻初始种群密度较小时,藻菌在实验前期同步增长,但随着氨氧化细菌(AOB)代谢产物亚硝酸盐氮(NO2--N)的快速积累,藻生长受抑制并逐渐死亡;而藻初始种群密度较大时,NO2--N被藻菌及时利用,藻菌保持同步生长直到NH4+-N消耗至较低水平。实验表明,微囊藻与AOB对NH4+-N存在竞争性利用,微囊藻对AOB的生长有明显的抑制作用。由此推断,在富营养化湖泊中,硝化细菌和微囊藻的关系主要是对营养盐的竞争利用关系。当湖泊中藻类大量繁殖时,硝化细菌的作用可能会因此而减弱。     

固定化果胶酶抑制铜绿微囊藻生长研究

为证实固定化果胶酶抑制蓝藻生长的作用,在实验室条件下,以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）为受试藻种,用共培养法观察了固定化果胶酶对藻细胞群体的作用、用电镜观察了共培养后藻细胞的损伤状况,测定了对其生理生化特征的影响.结果表明固定化果胶酶与藻共培养液第3 d明显黄化,且黄化程度与固定化果胶酶的用量和培养时间呈正相关系;电镜照片显示固定化果胶酶对藻细胞有损伤作用,轻微损伤的藻细胞出现质壁分离,表面粗糙、凸凹不平,形状不规则,严重损伤的藻细胞表面发生深度皱缩或细胞结构完全解体;随着固定化果胶酶与铜绿微囊藻共培养时间的延长,藻细胞生长量、叶绿素a含量显著降低,表明藻细胞受到胁迫和伤害,藻细胞正常的光合作用受到严重影响.丙二醛（MDA）值显示藻细胞抗氧化防御体系被破坏,细胞内发生严重膜脂过氧化.固定化果胶酶能有效抑制铜绿微囊藻细胞的生长,铜绿微囊藻生长抑制率可高达96%.     

活性炭纤维固定化菌对微囊藻毒素MC-LR的去除研究

研究了藻蓝蛋白提取过程中微囊藻毒素MC-LR的释放分布规律,并用活性炭纤维对一株微囊藻毒素降解菌株进行了固定化,考察了不同活性炭纤维预处理方法、活性炭纤维用量、pH值、温度以及MC-LR浓度对固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的影响.结果表明,藻蓝蛋白提取过程中MC-LR主要分布在超滤滤液中,占MC-LR总含量的81.2%.固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的效率明显高于非固定化藻毒素降解菌.藻毒素降解菌用(1+9)盐酸预处理后的活性炭纤维固定化,其去除效果最佳.MC-LR去除的最适条件为:活性炭纤维用量为10g/L,温度为35℃,pH值为8.0.固定化藻毒素降解菌对pH值,温度具有一定的耐受性,能够在pH5~pH9、10℃~35℃范围内有效地去除MC-LR.     

Submerged vegetation removal promotes shift of dominant phytoplankton functional groups in a eutrophic lake

Historical data indicate that the dominance of submerged plants in Dianchi Lake in the 1960 s was characterized by low algal density with dominance of non-toxic group J（Scenedesmus,Pediastrum,etc.）. The removal of submerged plants,which began in the 1970 s,resulted in the expansion of bloom-forming Microcystis（group M）. Laboratory experiments suggested that Microcystis aeruginosa was inclined to grow and develop at elevated temperatures. The growth of Scenedesmus obliquus was slower than that of co-cultivated M. aeruginosa in the absence of Ceratophyllum demersum,especially at higher temperatures. The existence of submerged plant C. demersum could inhibit the growth of the harmful algae M. aeruginosa and this inhibitory effect by C. demersum was enhanced with an increase in temperature. Instead,with C. demersum,the growth of S. obliquus was not inhibited,but the co-cultivated M. aeruginosa was eliminated in a short time. Combined with the historical data and laboratory experiments,it was indicated that the submerged plants might play important roles in the dominance of the non-toxic group J in the historical succession. Consequently,the introduction of the submerged plant such as C. demersum might alter the dominant phytoplankton functional groups from M to J and benefit the restoration of the eutrophic lake.     

盐酸小檗碱纳米乳的抑藻性能研究

选用处方为表面活性剂吐温-80、助表面活性剂甘油、油相大豆油及水,制备盐酸小檗碱纳米乳,并在对该纳米乳质量评价的基础上研究其对铜绿微囊藻的抑制效应。结果表明:在四相质量比为36∶9∶5∶10情况下制备出的水包油型盐酸小檗碱纳米乳澄清透明,分散均匀,平均粒径约为(14.2±3.8)nm,载药量为3 980 mg/L。该纳米乳能大幅提高盐酸小檗碱的抑藻性能,2 mg/L盐酸小檗碱纳米乳抑藻性能与8 mg/L未纳米化盐酸小檗碱抑藻性能相当,同时结果表明盐酸小檗碱纳米乳对无毒微囊藻的抑制效应强于有毒微囊藻。该研究将纳米药物技术应用于有害藻类的防控并取得较好效果,为纳米药物技术在水产养殖业应用提供科学参考。     

微囊藻群体的竞争优势及其形成机制的研究进展

群体的形成、增大和形态的持久维持是微囊藻获得种群优势进而形成水华并维持优势的前提之一。该文首先介绍了微囊藻群体在藻类种群竞争方面的优势,然后在介绍已有的浮游动物牧食诱导微囊藻群体形成的基础上着重综述了微囊藻毒素及重金属离子等环境因子促进微囊藻群体的早期形成、增大和形态的持久维持的最新研究进展。作者推测微囊藻群体的形成可能是在藻类快速生长的基础上,浮游动物的牧食压力、微囊藻毒素及重金属离子等环境因子共同作用下联合驱动的结果。因此,开展环境因子协同作用对微囊藻早期群体形成诱发效应的研究对揭示水华暴发机理具有非常重要的实际意义,同时可为水华的预警及控制提供科学的参考数据。     

2种典型藻毒素及其免疫毒性研究进展

多年来,环境污染问题一直困扰着人们,而因水体富营养化导致的水华现象已然成为全球性问题,成为一种世界性的公害。水华的产生不仅破坏了水体生态结构,对人类造成的危害也引起了人们的关注。水华中产生藻毒素根据其化学结构特征和致毒机理可分为肝毒素和神经毒素两类。通过综述鱼腥藻毒素和微囊藻毒素的产生、分布和结构,并从免疫学的角度综述其可对生物体造成的毒效应及致毒机理,为后续研究藻毒素毒性多样性提供参考依据。     

湖州市饮用水源地藻毒素污染特征调查研究

微囊藻毒素(MCs)具有强烈的机体肝毒性和促癌作用,直接威胁饮用水安全。文章监测了2015年9月-2016年9月湖州市主要饮用水源地(城西水厂、城北水厂、老虎潭水库)水体中MCs含量以及水体主要理化指标的变化,包括pH、水温(WT)、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl-a),根据监测数据评价各水源地的富营养状态,阐明MCs污染特征及其与水体理化指标的相关性。结果表明:老虎潭水库综合营养指数常年处于中营养状态,城西水厂、城北水厂都处于轻度富营养状态。3处饮用水源地水体中MCs平均含量为(0.063±0.002)μg/L,低于WHO推荐的饮用水藻毒素标准(1.0μg/L),处于安全范围。水体ρ(MCs)与ρ(TP)呈显著正相关(P0.05),与WT、ρ(TN)呈负相关,与ρ(TN/TP)、pH、ρ(NH_4~+-N)、ρ(Chl-a)、ρ(高锰酸盐指数)相关性不显著。