不同磷水平下铜绿微囊藻对砷酸盐的吸收和净化

通过室内培养实验,研究了富磷(+P)和缺磷(–P)环境下,铜绿微囊藻对砷酸盐(As(Ⅴ))的累积和净化动力学特征,探讨了净化过程中培养介质砷形态的变化.结果表明:缺磷环境下虽然可显著提升铜绿微囊藻对砷酸盐的吸收,但该环境下的高砷藻体又具较高的砷释放风险.+P和–P环境下,藻体中分别有41.5%和46.3%的胞内砷可在快速清除阶段(2h)被迅速排出.+P环境下经10μmol/L As(Ⅴ)暴露后的含砷藻体,经13d净化培养后,+P培养介质中藻体以砷酸盐释放为主,-P培养介质中则存在砷的还原和甲基化现象,这表明不同磷水平下藻体对砷的净化机理可能存在明显差异.     

长期暴露下纳米二氧化钛对典型淡水藻体砷累积与生物转化的影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,通过室内培养实验,研究了长期暴露下纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对五价砷[As(Ⅴ)]在典型淡水藻体中累积与生物转化的影响.结果表明不同藻类对无机砷的吸收和转化能力差异很大.长期暴露下斜生栅藻累积的砷(As,以DW计,下同)高达(819.66±11.25)μg·g-1,比铜绿微囊藻累积的As[(355.95±8.31)μg·g-1]高2倍多.Nano-TiO_2可增加藻体对As的吸收累积,降低了培养基中As的含量.同时,nano-TiO_2可增加藻体对As(Ⅴ)的生化转化;其中,铜绿微囊藻中有机砷以二甲基砷(DMA)为主,而斜生栅藻中有机砷以一甲基砷(MMA)为主.另外,长期暴露下nano-TiO_2处理的铜绿微囊藻和斜生栅藻向培养基释放的甲基砷小于对照组,表明长期暴露中的nano-TiO_2不能促进藻体内甲基砷的释放.研究结果可促进nano-TiO_2与As相互作用时生态风险的理解.     

氮磷形态与浓度对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响

以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）和斜生栅藻（Scendesmus obliquus）为研究对象,分别以硝酸钠、氯化铵和尿素为氮源,以磷酸氢二钾、甘油磷酸钠和三磷酸腺苷为磷源,配置不同浓度的氮磷培养基（氮浓度1.00,4.00,8.00mg/L,磷浓度0.20,2.00mg/L）,通过一次性培养实验研究2种藻氮、磷饥饿时对不同形态和不同浓度氮磷的生长响应.结果表明,2种藻对氮、磷的形态和浓度响应均不同,且藻种之间也有明显的响应差异.铜绿微囊藻在3种浓度硝酸钠培养下比生长速率无显著差异,而斜生栅藻的比生长速率在硝酸钠4.00mg/L时达到最高,说明1.00mg/L的硝酸钠已满足铜绿微囊藻对氮的生长需求,斜生栅藻对氮的需求高于铜绿微囊藻.铜绿微囊藻在1.00,4.00mg/L氯化铵和尿素培养下的比生长速率相同,且比生长速率和现存量均高于同浓度硝酸钠培养组,说明相比于硝酸钠,铜绿微囊藻更喜欢利用还原态的氯化铵和尿素.但当氯化铵浓度高达8.00mg/L时,铜绿微囊藻比生长速率低于相同浓度尿素和硝酸钠培养组,也低于低浓度氯化铵培养组,说明高浓度氯化铵不利于铜绿微囊藻的生长.然而,斜生栅藻在8.00mg/L氯化铵培养下比生长速率和现存量与尿素培养时无显著差异,而且均高于硝酸钠培养组,说明斜生栅藻对氯化铵的耐受能力比铜绿微囊藻高.3种形态的磷均能被铜绿微囊藻和斜生栅藻利用,但铜绿微囊藻用高浓度有机磷培养时的现存量更高,斜生栅藻则在高浓度无机磷培养下生长更好,说明铜绿微囊藻比斜生栅藻能更好的利用有机磷,高浓度的无机磷不利于铜绿微囊藻生长.太湖目前铵氮浓度降低显著,水体无机磷占比很低,溶解态有机磷浓度占比较高,这些都更有利于蓝藻形成优势.     

藻类与扰动共存下水体中不同形态磷的数量分布规律

以太湖梅梁湾的沉积物和上覆水为研究材料,研究了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)与扰动共存下,水体中不同形态磷的数量分布以及不同藻类对水体中形态磷分布的贡献.结果表明,无论扰动与否,上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性磷酸盐(DIP)、生物有效磷(BAP)均呈降低趋势.但是,在扰动和无扰动条件下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力恰好相反.水体中磷的消失主要归于颗粒物质的物理化学吸附和藻类的生物利用作用,但扰动与否两者对磷消失的贡献率明显不同.无扰动状态下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力均在60%左右;而扰动状态下,两者对DTP和DIP的吸收能力分别下降至40%和25%.磷在沉积物不同形态磷间的数量分布也发生明显变化.无论扰动与否,NH_4Cl-P与钙磷(Ca-P)均有所降低,Fe/Al-P则增加,但扰动下NH_4Cl-P与Ca-P下降幅度与Fe/Al-P升高幅度均更大.与铜绿微囊藻相比,羊角月牙藻更有利于Ca-P的释放和Fe/Al-P的形成.     

有机磷和无机磷对铜绿微囊藻生长的影响及动力学分析

以β-甘油磷酸钠和K₂HPO₄为例,研究了以有机磷或无机磷为磷源时,铜绿微囊藻的生长过程,并应用Monod模型对结果进行了动力学分析.根据计算,以K₂HPO₄为磷源时,铜绿微囊藻最大比增长率(μ_max)为1.107 d-1,对磷的半饱和常数(Ks)为0.004 8 mg/L;以β-甘油磷酸钠为磷源时,铜绿微囊藻μ_max为0.882 d-1,Ks为0.006 5 mg/L.在一定质量浓度范围内,铜绿微囊藻的最大现存量及最大比增长率均随磷质量浓度的增加而增大;在试验条件下铜绿微囊藻达到90%μ_max时,ρ(K₂HPO₄)为0.042 mg/L,ρ(β-甘油磷酸钠)为0.059 mg/L;此外,磷形态及其质量浓度对铜绿微囊藻的指数增长时间影响较大,从而对其最大现存量造成影响.      

不同形态磷源对铜绿微囊藻与附生假单胞菌磷代谢的影响

实验研究磷酸二氢钠、β-甘油磷酸钠(Na-β-glycerophosphat,NaGly)、磷酸钙和卵磷脂(lecithin ,LEC) 4种不同形态的磷源对铜绿微囊藻的生长代谢及其与附生假单胞菌磷代谢关系的影响.测定了微囊藻的生长,水中磷浓度的变化,碱性磷酸酶活性(alkalinephosphataseactivity ,APA)和微囊藻中总磷含量的变化.结果表明,附生假单胞菌的存在能促进铜绿微囊藻的生长,并可以将微囊藻不易直接吸收的磷形态转化为磷酸盐等物质供微囊藻利用.碱性磷酸酶在微囊藻和X菌利用大分子有机磷的过程中起重要作用.     

不同磷源及其浓度对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

研究了以低浓度磷酸氢二钾和β-甘油磷酸钠为外加磷源时铜绿微囊藻生长及藻毒素产生的规律.通过分析铜绿微囊藻生长过程中细胞数量、培养基和藻细胞中总磷含量、培养基pH及微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR的含量,确定了2种磷源对铜绿微囊藻生长及胞内藻毒素含量的变化规律.结果显示,以β-甘油磷酸钠为磷源时,培养过程中藻细胞数及藻细胞内毒素含量均低于以磷酸氢二钾为磷源时的藻细胞数及藻细胞内毒素含量,表明在低浓度范围内磷酸氢二钾比β-甘油磷酸钠更能促进藻的生长,同时也能促进胞内藻毒素的生成.     

多甲藻和微囊藻竞争利用不同形态磷增殖研究

为了探究不同藻竞争利用不同形态磷对浮游植物群落结构影响,分别以楯形多甲藻不等变种（Peridinium umbonatum var.inaequale）和铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）进行PM4A板多磷源单培养实验,并向原位水样添加其两藻种进行5'-单磷酸腺苷（5'-AMP）和磷酸氢二钾（K₂HPO₄）增殖模拟实验.结果表明：不同的藻种对不同形态磷的竞争利用具有选择性,楯形多甲藻不等变种和铜绿微囊藻分别能够利用溶解性有机磷（DOP）35种和25种,两种藻能够较好的利用氨基酸和核苷酸.当以楯形多甲藻不等变种调控起始生物量占比（绿藻：甲藻：硅藻：蓝藻为38%：26%：20%：7%）,无论以有机磷还是无机磷为磷源,甲藻的竞争优势明显,生物量占比达37.11%~50.19%;当以铜绿微囊藻调控起始生物量占比（绿藻：蓝藻：硅藻：甲藻为38%：29%：20%：4%）,蓝藻竞争优势明显,生物量占比达52.25%~53.44%.在温度和光照等环境条件一定的情况下,磷源形态和藻类起始生物量结构共同影响浮游植物群落结构演替.     

拟柱孢藻生长及碱性磷酸酶活性对不同磷浓度和磷形态响应的株系间差异

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是热带地区普遍存在的蓝藻种类,近年来广泛扩张到温带地区水体,耐受低磷环境和多生态型的存在被认为是该藻能成功入侵的重要原因.为进一步了解不同藻株对磷波动的生理响应是否存在差异,本研究以广东省镇海水库分离的4株拟柱孢藻(N1、 N8、 N9和N10)为材料,观测它们的生长和碱性磷酸酶(ALP)活性在不同无机磷(Pi)浓度(HP=7.13 mg·L~(-1)、 MP=0.64 mg·L~(-1)、 LP=0.03 mg·L~(-1))和磷形态[磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、焦磷酸钾(K_4P_2O_7)、三聚磷酸钾(K_5P_3O_(10))、 D-葡萄糖-6-磷酸(D-G-6-P)、三磷酸腺苷(ATP)、环磷酸腺苷(cAMP)]的变化.结果表明, 4株拟柱孢藻的生长对Pi浓度变化的响应基本一致,即它们的生物量都随Pi浓度的升高而增加,而ALP活性则反之;无论在LP、MP或HP条件下,N8藻株的ALP活性均显著低于其他3藻株,表明该藻株更能适应环境中的磷波动.在不同磷源培养下,拟柱孢藻N8和N9在3种无机磷下的生物量显著高于3种有机磷组,两者的比生长速率在K_2HPO_4最高,在ATP中最低,这表明拟柱孢藻偏好无机磷,但也能利用有机磷生长;在有机磷源条件下,N8藻株在ATP中的ALP活性显著高于其他2种有机磷,而N9藻株的ALP活性在3种有机磷培养下无显著差异,这表明N8藻株对无机磷缺乏的响应较N9藻株更为敏感.本结果表明来源于同一水库的拟柱孢藻藻株间存在显著差异,其中N8藻株对磷浓度变化的适应及响应能力均高于其它藻株.株系差异性的存在有利于拟柱孢藻适应各种环境变化,增强自身的竞争优势.     

金鱼藻与铜绿微囊藻共生情况下的化感作用

研究了金鱼藻(Ceratophfllum demersum)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共生时二者之间的相互作用.通过追踪测定铜绿微囊藻的藻细胞密度、叶绿素a浓度、藻胆蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量,研究了金鱼藻对铜绿微囊藻的化感作用机制,以及铜绿微囊藻对金鱼藻生长的胁迫.结果表明,金鱼藻对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,作用96 h后藻细胞完全死亡;排除营养和光的竞争影响,认为抑制作用主要是由化感作用引起的.培养过程中,铜绿微囊藻叶绿索a和藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蛋白)都有不同程度的损伤;作用末期,藻蓝蛋白的损伤程度最大,叶绿素a次之.藻细胞SOD活性以及MDA含量均呈先升高后降低的趋势.铜绿微囊藻对金鱼藻也有一定胁迫作用,使其生长量减少,叶绿素a、类胡萝卜素含量降低.