漂浮植物水鳖对沉水植物黑藻生长及它们对水质的影响作用

通过黑藻和不同覆盖度水鳖的组合,研究了漂浮植物对沉水植物的影响.结果发现,在初始时水鳖覆盖度大于30%,则黑藻的生长受到抑制,且总生物量降低.与无水鳖覆盖的对照相比,覆盖度为30%的实验组黑藻的生长反而受到促进,表现在总生物量增加和植株数量增加上,另外,由于漂浮植物的遮光作用,使水下光强降低和沉水植物黑藻的植株延长.在对水质指标的影响上,由于漂浮植物和沉水植物的此消彼长,对总氮和总磷的影响比较一致,均使其降低.对照组的CODMn在初期由于黑藻植株的腐烂而上升,后来与其它实验组一样均降低.由于漂浮植物的大量存在,水体的溶解氧则大大降低.因此,水鳖从溶解氧、光照条件、营养条件、pH等方面都给水体带来影响,最终影响到沉水植物的生长.这些结果为我们在水体生态重建实践中对漂浮植物和浮叶植物的管理提供借鉴.     

沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.     

不同营养水平下沉水植物的抑藻效应

控制水体的营养盐浓度,尤其是磷浓度,可以控制藻类水华的发生.然而,经济成本很高.相对藻类而言,沉水植物对水体营养盐升高敏感性更低,且沉水植物的存在可以改变藻类的群落结构和生长速率.为探讨沉水植物在营养盐与蓝藻水华控制关系中的作用,本研究探讨了有无水生植物存在下,不同营养盐浓度(磷浓度分别为0.025、0.05、0.1 mg·L~(-1),对应地表水Ⅲ～Ⅴ类)下蓝藻水华暴发(chlorophyll-a10μg·L~(-1))的频率、强度和持续时间.结果表明,初始藻浓度为5μg·L~(-1)和10μg·L~(-1)情况下,3种磷浓度下都会发生水华,磷浓度的升高会导致蓝藻水华暴发的强度和持续时间增加.然而,在加入水生植物金鱼藻后,初始藻浓度为5μg·L~(-1)的条件下,没有形成水华.初始藻浓度为10μg·L~(-1)的条件下,各处理组在实验初始时会形成短暂水华,之后,各处理组的叶绿素a浓度均低于10μg·L~(-1),显示蓝藻生长受到抑制.因此,沉水植物存在情况下,在营养盐较高的水体,蓝藻水华也不会发生.     

腐解黑藻生物量对高硝态氮水体氮素的影响

采用常见沉水植物黑藻为试验材料,引入太湖底泥并设定上覆水初始ρ(硝态氮)为15 mg/L,模拟初春沉水植物大规模腐烂时的温度,开展为期32 d的黑藻腐解试验研究. 结果显示,黑藻腐解对水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和的影响呈U字型,试验条件下黑藻腐解生物量为2.0 g(相当于0.111 kg/m2)时,水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和最低. 随着黑藻的腐解,释放进入水体的有机质和氮素增加,但同时也提高了水体中的ρ(TOC)/ρ(硝态氮)值,降低了Eh,提高了微生物的活性,因此有利于反硝化反应的发生.      

沉水植物黑藻对不同磷化合物的转化与吸收

研究了以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、三磷酸腺苷钠(ATP-Na)为磷源的Hoagkand培养液培养黑藻(Hydrillaverticillata)时,上覆水中磷浓度、碱性磷酸酶活力、氧化还原电位(Eh)和黑藻体内磷含量的变化.结果表明,黑藻对各试验组上覆水中总磷影响差异不大,但对活性磷影响差异较大.各磷化合物转化为活性磷的速率顺序为磷酸二氢钾>ATP-Na>甘油磷酸钠>焦磷酸钠>六偏磷酸钠.上覆水及间隙水中聚合有机磷酸盐和聚合无机磷酸盐浓度是碱性磷酸酶活力的重要影响因子.不同磷化合物对上覆水Eh值有重要影响.黑藻对各种磷化合物均能吸收,吸收速率大小为ATP-Na>磷酸二氢钾>焦磷酸钠>甘油磷酸钠>六偏磷酸钠.     

氧化胁迫对沉水植物黑藻抗冷力的影响

以3种不同质量浓度的H2O2分别对沉水植物黑藻做3种不同程度的氧化胁迫预处理,再经冷胁迫后测定黑藻顶枝的膜脂过氧化程度(MDA含量)、细胞抗氧化酶(SOD,CAT)活性.结果发现低浓度氧化胁迫预处理(0.06mmol/L的H2O2浸泡4或6 h预处理组)的黑藻经冷胁迫处理后,成活率不降低,其膜脂过氧化程度和细胞抗氧化酶的活性还有提高;而经中、高浓度氧化胁迫预处理(0.60mmol/L的H2O2浸泡6和12 h预处理组或1.00mmol/L的H2O2浸泡4,6和12 h预处理组)后的黑藻在冷胁迫处理后的结果则相反.因此,沉水植物黑藻对氧化胁迫感知并做出反应的机制(氧化应激机制),在其对低温反应和适应过程中起着很重要的调节作用.建议早春时节在进行水生植物恢复过程中可采用适宜浓度的H2O2预处理植株,以提高植株的适应性和保持成活率,进一步提高水生植物恢复的效率和效果.     

沉水植物黑藻腐解对微囊藻休眠体复苏的影响

模拟沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)生物量(以湿质量计)分别为0、10、25和50 g时,在17℃下腐解过程中对微囊藻(Microcystis)休眠体复苏的影响,并通过测定沉积物和上覆水的理化指标,探究腐解过程中环境因素的变化及其对微囊藻复苏的影响.为期84 d的腐解试验结果显示,沉水植物黑藻的腐解对微囊藻休眠体复苏具有抑制作用,且黑藻生物量越高抑制作用越强.另外,水体及沉积物中的TN、TP和总有机物含量,沉积物表面的光照强度及pH均随黑藻的腐解时间及黑藻生物量的不同而变化.黑藻的腐解会使沉积物中w(TN)升高;与无黑藻组相比,黑藻生物量越多释放到上覆水中的TN越多,但由于沉积物的吸附及微生物的作用,各试验组中上覆水ρ(TN)呈逐渐下降趋势;黑藻的腐解引起沉积物w(TP)显著升高,并在短时间内造成上覆水中ρ(TP)增加,64 d后复原到初始水平;沉积物及水体中的总有机物含量呈先升后降的趋势,在腐解后期水体中ρ(TOC)基本恢复到初始水平.在腐解过程中抑制微囊藻复苏生长的因素可能包括ρ(TP)的升高及光照强度和pH降低.      

铜、砷单一及复合污染对黑藻的毒性效应

通过室内模拟试验,研究了铜(Cu)、五价砷〔As(Ⅴ)〕单一及复合污染对黑藻〔Hydrilla verticillata (L.f.) Royle〕生长、富集Cu和As的能力以及对超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响.毒性测试结果表明,Cu和As(Ⅴ)对黑藻的4 d-EC₅₀分别为2和12 μmol/L,单一Cu对黑藻的毒性远高于As(Ⅴ). 复合污染试验结果表明,对于5 μmol/L As(Ⅴ)处理组,低浓度Cu〔c(Cu)<2 μmol/L〕的加入,促进了植物生长,降低了植物体内的As总量〔w(As)〕,同时降低了植物体中占主要部分的三价砷的含量(w〔As(Ⅲ)〕). 对于Cu处理组,As(Ⅴ)的加入同样抑制了黑藻对Cu的富集,SOD活性也高于单一Cu处理,可见在低浓度Cu处理下,Cu和As(Ⅴ)之间存在拮抗作用;而高浓度Cu〔c(Cu)≥2 μmol/L〕的加入,虽然植物对Cu和As(Ⅴ)的富集与单一Cu和As(Ⅴ)处理相比均显著降低,但植物生长受到抑制,SOD活性与单一处理相比也显著降低(P<0.05),因此高浓度Cu处理下,二者对黑藻毒性起协同作用. 总之,黑藻具有应用于处理低浓度Cu和As(Ⅴ)单一及复合污染水体的潜力.      

Effect of monotoxicity and mixtoxicity of nitroaromatics to the green algae, Scienedesmus obliquus

In general, many pollutants co-exist in natural aquatic ecosystems. They affect each other and occur different results, such as synergism, addition and antagonism. So the research at mixtoxicity of contaminants to aquatic organism is more important than monotoxicity. In this paper, 50％ effectual inhibition concentration 48h EC50 values of 6 kinds of nitroaromatic compounds to the green algae, Scenedesmus obliquus, were investigated. Mixtoxic experiments, in which any combination of 2,4-DNT and other 6kinds of compounds, indicate: (1) synergisms between 2,4-DNT and 4-NAn, as well as 4-NAnis, 1,4-DNB; (2) antagonisms between 2,4-DNT and 4-NT, as well as 4-NPh, 4-NCB.     

黑藻对十二烷基苯磺酸钠和多聚磷酸钠胁迫的响应

研究了在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和多聚磷酸钠(STPP)及其复合胁迫下,黑藻过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性变化及其耐受浓度.结果表明,POD活性随着处理浓度的增加而逐渐增大;CAT在低浓度胁迫时活性逐渐增加,在较高浓度胁迫时活性降低;实验初期(6h时),SOD活性逐渐升高,随着SDBS处理浓度的提高及时间延长,SOD活性下降,并且在8mg/L浓度处理72h,SOD失活.SDBS对黑藻SOD的抑制作用大于STPP.黑藻对SDBS的耐受浓度(8mg/L)明显小于STPP的耐受浓度(256mg/L).黑藻对SDBS和STPP复合胁迫的耐受浓度值为(32+64)mg/L.     

Effect of monotoxicity and mixtoxicity of nitroaromatics to the green algae, Scienedesmus obliquus

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