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。     

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。     

植物化感作用抑制藻类生长的研究进展

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。植物化感作用抑藻作为一种新型的生物抑藻技术已备受关注。多种生活类型的水生植物对藻类均有化感抑制作用,现已从一些水生植物中分离得到具有抑藻活性的化感物质,并对其抑藻特性和机理开展了一定研究。文章对化感作用的概念、水生植物对藻类的化感抑制作用、水生植物中化感物质的分离鉴定及其抑藻特性以及化感作用抑藻机理等进行了较系统的论述。还对今后植物化感作用抑藻技术的研究方向进行了展望,提出应多学科结合,对化感物质对不同藻类的影响及其选择性抑制机理做更深入的研究。     

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.     

几种观赏型沉水植物对富营养化蓝绿藻类的抑制作用

一些大型沉水植物种类的存在对"水华"藻类的生长具有抑制作用,其主要机制是水生高等植物不仅与藻类竞争营养、光照和生长空间等生态资源,而且还可以向水中分泌具有抑制藻类生长的化感物质。通过连续滴加种植水的方式研究了3种观赏型沉水植物矮慈菇(Sagittaria pygmaea Miq)、杉叶藻(Hippuris vulgaris.)、石龙尾(Limnophila heterophylla)对5种富营养化淡水藻,蓝藻:铜绿微囊藻(Microcystis aerugnasa)、纤维席藻(Phormidium tenue);绿藻:衣藻(Chlamy domonas sajao)、四尾栅藻(Scenedesmus quaclricauda)、小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的抑制作用。研究结果表明:(1)矮慈菇种植水对铜绿微囊藻、四尾栅藻、纤维席藻的生长没有影响,对小球藻的生长具有促进作用,对衣藻的生长具有明显的抑制作用;(2)杉叶藻种植水小球藻、衣藻和纤维席藻的生长没有影响,对四尾栅藻的生长具有促进作用,对铜绿微囊藻生长具有明显的抑制作用;(3)石龙尾种植水对小球藻、四尾栅藻、纤维席藻都具有明显的抑制作用,对铜绿微囊藻的生长没有影响,对衣藻的生长具有促进作用。3种沉水植物中,石龙尾的抑藻能力最强,矮慈菇和杉叶藻次之,石龙尾的化感抑藻效应更具有广谱性,在富营养化水体中与蓝绿藻类的竞争更具有优势,比较适用于改善城市景观水体水环境质量。     

大麦秆控藻研究进展

大量实验研究证明：大麦秆是一种很具前景的抑藻物。它能有效控制引起水体富营养化的各种藻类生长，优化水生生物的组成结构。例如水体中放入大麦秆可以增加无脊椎动物以及鱼类的数量，从而达到改善水生生态系统的目的。大麦秆的抑藻机理非常复杂，研究已经排除了营养物质以及大麦秆上遗留杀虫剂对藻的抑制作用。现在除了传统所认为物理和生物机理外，最为认可是化学机理，即大麦秆在有氧降解过程中能产生的诸如酚类、酯类、蒽醌类活性物质，它们能够很好的抑制藻类生长，但是确切的有效化学物质的提取还需要通过GC/MS等方法进一步研究。在小型水体，尤其是鱼类养殖水体中可以直接施用大麦秆以改善水体。总之大麦秆是一种环境友好、生态安全、经济适用的有效控藻物质，应用前景广阔。     

水生维管束植物在水污染中的应用

随着水污染的加剧，高效低耗的水污染处理技术逐渐受到人们的重视，水生维管束植物以其特有的组织和生态功能及易于人工操纵等原因而在净化水体污染、防治富营养化方面发挥了重要的作用。文章对水生维管束植物在水质净化中的作用、影响因素、水生植物的综合利用及其在水污染监测中的作用等方面进行了系统分析，提出多种植物组合比单种植物能更好地实现对水体的净化，通过温度、水深的调控措施可以加强水生维管束植物对水质的净化效果，温度、水深、水质状况以及水生植物的经济价值等是水生植物选择的重要因素。指出了当前水生维管束植物研究中存在的一些问题，认为在人为操纵下，对于水生植物的长效管理是其在水污染应用中的一个重要内容。     

组织残留法在水生生物基准中的应用概述

水生生物基准已成为生态风险评价和水环境管理的主要参考依据,在水污染治理、控制和管理以及水生生物保护方面发挥着重要作用。环境和生物学参数对基于水体或沉积物等外暴露浓度的毒性阈值和环境基准存在影响,使其具有变异性和不确定性。而基于组织残留的毒性剂量指标可以减少毒性值的变异性以及不确定性,特别是对于生物累积性物质而言,在毒性效应及环境基准研究中存在显著优势。针对组织残留法在水生生物基准研究中的应用,对组织残留法的概念、优势、应用,以及组织残留基准的推导方法等几个方面进行了综述,并提出了组织残留法在应用中存在的关键问题及建议,旨在推动环境基准、生态风险评价理论和方法的研究,以及为水环境管理和污染防治提供技术支持。     

焦酚对共培养铜绿微囊藻和雨生红球藻影响的初步研究

以单株藻为对象的纯培养抑藻测试体系被广泛用于化感抑藻活性物质筛选和作用机理研究,但自然水体中藻类常常相伴而生并相互作用,共存藻类对化感物质抑藻效果的影尚不清楚。为探讨藻类共存状态下对化感物质的响应,选择沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)的典型化感抑藻物质焦酚,以有害蓝藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和经济绿藻雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)为受试藻,同时设置混合共培养体系和纯培养体系,比较焦酚对不同培养体系中两株藻的影响。结果显示,纯培养和共培养体系中,焦酚对铜绿微囊藻细胞增长的抑制率分别为96.82%和93.18%,而对雨生红球藻细胞增长的抑制率显著降低,分别为29.39%和45.40%。焦酚处理的纯培养和共培养体系中铜绿微囊藻胞外藻毒素质量浓度分别为3.23、2.00μg·L~(-1),雨生红球藻单个细胞内虾青素质量浓度分别为0.82、1.21 pg·cell-1。与纯培养相比,共培养体系中焦酚对铜绿微囊藻生长的抑制作用减弱,微囊藻毒素释放量显著降低(P0.05),而对雨生红球藻生长的抑制作用增强(P0.05),单个细胞内虾青素积累量最大(P0.05),表明两者共存减弱了焦酚对铜绿微囊藻的抑制效应,却增强了焦酚对雨生红球藻的影响。这些结果初步说明共存藻类会影响化感物质对目标藻株的抑制效应,在后续化感抑藻作用研究中,充分考虑藻类所处生物和非生物环境,将有助于深入揭示水生植物化感抑藻作用生态机制,明确化感作用和化感物质的生态学价值。     

三种水生植物对不同形态氮素吸收动力学研究

进行水生植物对NH4 和NO3-吸收动力学的研究.目的在于进行水体的生态修复时,可以根据不同营养状况的富营养化水体而选择相应的养分吸收效率的水生植物.该研究中比较了3种水生植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)对于铵态氮和硝态氮吸收动力学特征.结果表明:漂浮植物黄花水龙和凤眼莲具有较大的吸收速率Vmax和Km值,因此,它们更适合作为先锋植物对污染严重的富营养化水体进行前期的修复治理,待水体水质提高到一定的程度时,再利用去污能力低的沉水植物进行对修复水体水质的维持和提高,并在此基础上可逐步建立一个较为稳定的、生物多样性的生态系统.由于沉水植物伊乐藻对铵态氮和硝态氮的吸收有较低Km值和Vmaz值,因此更适合对轻度污染的富营养化水体直接应用伊乐藻来去除养分和维持水体水质.     

阿魏酸类化合物对铜绿微囊藻的化感作用及富里酸对化感作用的影响

利用植物化感作用控藻是控制水华的生物方法之一,其原理是利用植物分泌一些物质来抑制藻类的生长。选取产毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为实验藻株,研究其对两种化感物质阿魏酸(Ferulic acid,Fe A)和阿魏酸乙酯(Ethyl ferulate)化感作用的响应,以及以富里酸(Fulvic acid,Fu A)为代表的溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)对化感作用所产生的影响。实验表明,100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸和80 mg?L~(-1)、100 mg?L~(-1)和200 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯对藻类具有化感作用;阿魏酸对铜绿微囊藻半抑制浓度EC50(96h)为123.7mg?L~(-1),阿魏酸乙酯EC50(96h)为87.7 mg?L~(-1),阿魏酸乙酯抑制能力强于阿魏酸。阿魏酸(40 mg?L~(-1))和阿魏酸乙酯(40 mg?L~(-1))实验组溶液中均未检测到微囊藻毒素MC-LR,100 mg?L~(-1)阿魏酸、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸乙酯处理后第1~7天溶液中均检测到MC-LR。低质量浓度富里酸(1 mg?L~(-1))促进铜绿微囊藻生长,高质量浓度(10 mg?L~(-1))抑制其生长。在阿魏酸与铜绿微囊藻的体系中加入1 mg?L~(-1)富里酸后,40 mg?L~(-1)和80 mg?L~(-1)阿魏酸实验组均表现为促进作用,100 mg·L~(-1)阿魏酸实验组藻液叶绿素a降低。10 mg?L~(-1)富里酸加入后40 mg?L~(-1)、80 mg?L~(-1)和100 mg?L~(-1)阿魏酸实验组叶绿素a均下降。富里酸-阿魏酸对铜绿微囊藻的抑制作用大于单独使用该剂量的阿魏酸对藻类的化感作用。上述研究结果展现了溶解性有机质对化感物质环境行为的影响,为揭示富营养化水体中水生植物控藻的作用机理提供了依据。     

纳米颗粒对淡水藻类生长的影响:毒性机制与复合毒性

近年来,纳米颗粒在生活、工业生产中的应用日益广泛,而这些纳米颗粒的应用引起的一系列环境问题越来越被密切关注.纳米材料在使用过后不可避免地会释放到水环境中,不仅会影响水生生物的生长代谢,也会污染水体,影响水源水质.而藻类作为水生食物链的初级生产者,对于纳米颗粒在水环境中的积累和迁移起着至关重要的作用.本文首先总结了不同种类的纳米颗粒对水环境中不同藻类生长代谢的影响和相关的毒性机制,包括破坏细胞完整性、氧化应激胁迫、破坏光合系统、基因水平异常和有毒物质的释放等.其次,系统总结了纳米颗粒表面特性(如粒径、晶型、表面电荷、亲疏水性、光敏性、表面涂覆、老化和纳米颗粒的均相与非均相等)、水环境影响因素(如自然有机物质、环境胶体、离子强度、pH、硬度、光照和温度等)和藻类胞外聚合物对纳米材料毒性的影响.最后,还综述了水环境中关键污染物和纳米颗粒对藻类的复合毒性.对于纳米颗粒对水环境中藻类生长的毒性作用、影响机制以及复合毒性的系统总结,有利于全面了解纳米颗粒的环境行为和生物毒性.     

温度、碳、氮、磷对一株芽孢杆菌生长的影响

用生物学方法防治藻类危害已逐渐受到人们的重视[1] ,有研究表明 ,水体生态系统中的细菌在控制水华、维持藻类生物量的平衡中起着非常重要的作用[2 ,3] ,它可通过直接接触[4 ,5] 、分泌胞外物质[6 ] 以及与藻类竞争营养物质[7] 等方式溶藻或抑制藻类生长 ,保障水体生态系统中营养物质的循环 .本实验室从采自太湖的微囊藻藻样上分离出四株细菌并已鉴定到属[8] ,对它们生长特征进行研究将有利于发现细菌与微囊藻生长代谢之间潜在的联系 .依据Ｏｄｕｍ提出的Ｌｅｉｂｉｇ最少律 (ｌａｗｏｆｍｉｎｉｍｕｍ) ,限制藻类生产量的物质是Ｃ、Ｎ、Ｐ[…     

富营养化水体治理的实践与思考——以滇池水生植物生态修复实践为例

从国内外水体治理的理论与实践2个方面,阐述了近年来富营养化水体治理的方法与效果。结果表明,水生植物生态修复的理论和方法已随着大水面围栏控养技术、机械化高效打捞和资源化利用技术的大规模实践而日臻成熟,漂浮植物水葫芦(Eichhornia crassipes)泛滥与不能及时打捞而引起水质二次污染的风险已得到有效规避。通过在滇池控制性种养凤眼莲,滇池水体总氮和总磷质量浓度从入湖口的13.47和1.34 mg·L-1降低到出湖口的2.93和0.10 mg·L-1。上述结果表明只要经过周密的规划和采用合适的生物技术,如凤眼莲控制性种养水体生态修复技术,湖泊富营养化可得到有效抑制。     

重金属对水生生物的生态毒理效应及生物耐受机制研究进展

近年来,随着国民经济的快速发展,重金属以其特有的性质而被大量的应用于生产生活当中,同时也由于各种原因造成了水体重金属污染现象。水体重金属污染不仅对水生生物的生长和繁殖造成了严重的威胁,同时也威胁到人类的健康。因此,重金属污染具有潜在的生态与健康风险。本文主要概括介绍了重金属对水生植物、动物、微生物的生态毒理效应以及水生生物对重金属的各种耐受机制,展望了重金属对水生生物生态毒理效应的未来研究重点和方向。     

三维荧光光谱技术在水环境修复和废水处理中的应用

近年来我国水环境污染问题情况日益严重,其引发的水华问题频发,藻类生长代谢过程释放的各类衍生物对水生生态系统及原水处理工艺性能造成影响。为此,分析环境水体、废水处理系统中溶解性有机污染物（DOM）的组成、性质和来源,对水环境安全及水污染控制具有重要意义。三维荧光光谱技术通过在不同的激发波长上扫描发射荧光谱以获得激发．发射矩阵（EEM）,基于EEM数据构建三维立体图或等高线（指纹图）描绘监测对象特性,可分析水体溶解性有机物、藻类及藻毒素等,近年来已在饮用水源水质监测、湖库富营养化成因分析及废水生物处理性能评价等方面得到应用。与传统分析方法相比,该技术具有灵敏度高、操作简便、检测快速、试剂消耗量少等优点。文章从荧光光谱分析技术基本原理出发,对三维荧光峰的分类、影响因素及其在水环境中的应用进行了综述,并对今后该技术在环境领域的研究方向进行了展望,以期为水污染控制、污染环境修复提供先进可靠的分析方法。     

水动力条件对藻类影响的研究进展

水动力过程是影响水体富营养化状态和水华爆发的重要因素,水动力因素对藻类影响的研究对于富营养化水体藻类控制具有重要意义。归纳分析近年来关于流速、流态对藻类生长和种类变化的研究报道;就水动力条件对藻类的影响及其作用机理等详细地进行了文献综述。水动力条件对藻类生长的影响分为流速和流态两个方面,不论是单一藻种还是混合藻类,低流速、小扰动有利于藻类的生长和聚集,流速增大则导致Chla浓度先递增后递减,不同藻类的临界流速并不相同;藻类生长随着湍流程度的增加而逐渐受到抑制,抑制作用与水流流态（层流、过渡流、湍流）无明显相关关系,水体流态的变化造成水流剪应力的变化,藻类种类的差异导致其对水流剪应力的响应变化。水动力条件变化引起的藻类种群结构变化,主要表现为水体混合加剧导致优势种群的转换。水动力条件对藻类影响的作用原理主要是引起了光强的改变、细胞长度的变化、营养盐运送及捕食行为变化等。综观当前的研究成果,水动力能否真正阻止藻类细胞的生长或聚集,影响藻类生长或种类变化的扰动的最低水平以及水动力对藻类影响的作用机理是这一领域未来研究的重点所在。     

不同暴露方式下水生植物化感物质抑藻效应的比较研究

为研究水生植物释放的化感物质在生态水平上的有效作用模式,选择水生植物释放的壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸等不同类型化感物质,比较高剂量单次暴露与低剂量多次暴露对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响,探讨化感物质不同投加频次、剂量和光暗条件等对多次暴露抑藻效果的影响。结果显示,3种化感物质以2 h为间隔、分5次、每次添加0.5 mg·L-1的方式暴露时均表现出比以总剂量2.5 mg·L-1单次暴露更强的抑藻效果,在实验的第7天壬酸、N-苯基-1-萘胺和咖啡酸的抑藻率是单次暴露组的1.8、1.1和1.6倍。以1 h间隔、10次暴露的壬酸和N-苯基-1-萘胺,抑制率随着单次添加量的减少而降低,但在单次暴露剂量低至0.1 mg·L-1时两种物质仍能显著抑制铜绿微囊藻的生长,第7天N-苯基-1-萘胺的平均生长抑制率仍可以达到50.25%。壬酸和N-苯基-1-萘胺在铜绿微囊藻生长的黑暗阶段多次暴露比在光照阶段的抑藻效果好,第3天的平均抑制率分别是是光照阶段的2.2和1.3倍。上述结果表明,水生植物释放的化感物质可以通过低剂量多次暴露实现比高剂量单次暴露更强的抑藻效果。因此,加强对化感物质多次暴露方式下抑藻作用的研究将推动自然环境中水生植物化感作用生态机制的进一步揭示,有利于指导水生植物化感作用的理论研究和实践应用。     

太子河流域本溪段水生生物的群落特征及其主要水质影响因子分析

着生藻类和底栖动物作为指示生物评价水环境状况已被广泛应用于各类水体状况的监测与评价中,以此对太子河流域的水生生物群落和水环境因子关系进行研究,对整个流域的水环境管理有着极其重要的作用。基于2009年7月丰水期和2010年1月平水期太子河流域本溪段着生藻类和底栖动物的调查数据,通过因子分析和典范对应分析,探讨水生生物群落结构与水质污染因子的空间分布特征。结果表明：太子河本溪段着生藻类为4门22科29属,以硅藻门为优势门类;底栖动物3门10科13属,以环节动物门为优势门类。NH3-N是影响水生生物空间格局的主要水质污染因子,水量是影响太子河流域水生生物群落结构的重要环境因子。     

硫丹的环境行为及水生态毒理效应研究进展

有机氯农药硫丹作为一种典型的持久性有机污染物(POPs)曾广泛应用于农业生产,我国曾大量使用。硫丹作为一种重要的污染物通过地表径流、淋、溶、干/湿沉降等方式进入水体,在直接影响大型水生植物和浮游藻类的同时,给鱼类等水生动物也带来了一定的毒性效应。由于其半衰期较长、迁移能力强、富集性高,在水体环境中已普遍检测出硫丹的存在,因此,对硫丹的水生生态安全性评价显得十分重要。硫丹对水生生物具有高毒性,它可影响生物正常受体配体作用、损伤生物膜、影响活性氧代谢并具有潜在的内分泌干扰作用。本文介绍了硫丹的环境行为效应,并综述了硫丹对水生生物的毒性及几种致毒机制,展望了该领域今后的研究重点和方向。