铜绿微囊藻生长的营养动力学

应用Monod方程考察氮、磷营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.分别计算得到铜绿微囊藻对总磷的半饱和常数Ks_P与对总氮的半饱和常数Ks_N.结果表明:Ks_N>Ks_P,说明总磷对铜绿微囊藻生长的影响大于总氮.铜绿微囊藻的现存量(X)与特定增长率(μ)随着总磷或总氮浓度的升高而升高,但都存在拐点.当总磷或总氮为单一限制性底物时,铜绿微囊藻特定增长率快速增加的总磷与总氮浓度区间分别为:0.005～0.2mg/L与0.01～2mg/L;由于铜绿微囊藻对氮磷亲和力(半饱和常数)的不同,氮磷比对铜绿微囊藻生长的影响并不表现在一个确定值上,也不能用某一确定比例来衡量一个特定水环境中影响铜绿微囊藻生长的限制性营养元素,而应结合氮、磷浓度与氮磷比进行综合考察确定.     

鱼饵对铜绿微囊藻生长的影响

分别取0,0.1,0.2,0.5和1.0 g不同粒径（原状,0.15 mm＜d≤0.85 mm和d≤0.15 mm）的鱼饵加入到400 mL无氮磷M11培养基中,研究鱼饵粒径和投加量与营养盐释放之间的关系. 结果表明,水体中ρ（TP）,ρ（DOP）,ρ（NH₄+-N）和ρ（TN）随着鱼饵投加量增加而显著升高（P﹤0.05）;同一投加量条件下,鱼饵粒径对水体ρ（TN）和ρ（TP）影响不大（P﹥0.05）. 同时,另外选用0,0.05,0.10,0.20和0.50 g原状鱼饵研究铜绿微囊藻在鱼饵培养基溶液中的生长状况. 结果发现,当鱼饵投加量在0～0.2 g时,随着鱼饵释放可利用营养盐水平的提高,藻细胞最大现存量随鱼饵投加量的增加逐渐增大;鱼饵释放的NH₄+-N和溶解性正磷酸盐（DOP）是铜绿微囊藻吸收利用的主要氮磷形态. 鱼饵的投加造成铜绿微囊藻生长延缓期延长,但鱼饵营养盐释放达到平衡后接入藻种,延缓期延长的现象消失,鱼饵中营养盐的溶失和矿化过程消耗了大量溶解氧,是出现藻类生长延缓期延长的重要原因.      

水体扰动对铜绿微囊藻生长影响的模拟实验

以铜绿微囊藻为研究对象,在恒温恒光照(27℃,3 000 lx)和模拟太湖流域夏季温度和光照变化2种培养条件下,研究了不同强度的水体扰动对微囊藻生长的影响,探讨扰动对藻类的影响机制。结果表明,不同扰动强度对微囊藻的生长影响具有一定差异,轻微的扰动(100和200 r/min)促进了铜绿微囊藻的生长,延长了对数增长期,这可能是由于微弱的扰动加速了离子向细胞表面的流动,增加了微囊藻对营养盐的吸收;较大强度的扰动(400 r/min)则能制约铜绿微囊藻生长和增殖,可能是由于扰动产生的剪切力影响了微囊藻光合作用效率。水体扰动对微囊藻的影响机制主要在于干预了藻类对生存环境中营养盐和光的吸收利用,这有助于深化水动力对藻类影响机理的认识。     

氮磷限制对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

采用分批培养的方式研究了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)在氮、磷单因子营养限制条件下的生长和产毒情况.结果表明,氮限制对铜绿微囊藻的生长和产毒都有明显的抑制作用,而磷限制对其生长和产毒没有明显的抑制作用.在氮限制条件下,铜绿微囊藻的生物量仅为控制组的30%～50%,产毒量也仅为控制组的10%～60%;并且氮限制会促进细胞分裂,缩短细胞的生长周期.这可能是因为氮是铜绿微囊藻生长和产毒所必需的元素,直接控制着铜绿微囊藻的生长和产毒;所以若培养基中的氮浓度比较低,会直接导致微囊藻的生物量较少和产毒量比较低.磷限制甚至磷被耗尽时对铜绿微囊藻的生长和产毒都影响不大,这可能与铜绿微囊藻体内储存的含磷颗粒物有关.实验结果表明,在本实验条件下,水体中氮限制对铜绿微囊藻的生长和产毒影响较大.     

铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制研究

本文研究铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用机制,旨在为富营养化池塘、水库调控和治理提供理论指导。采用化学方法合成铁氧化物并对其进行表征,研究铁氧化物对磷的吸附特性和铜绿微囊藻生长与铁氧化物吸附解吸磷的相互作用。结果表明铁氧化物的物相组成与自然界土壤和底泥中铁氧化物存在形态相似;铁氧化物对磷的吸附属于专性吸附,吸附等温曲线符合Langmuir方程。在含铁氧化物的BG11培养基中培养铜绿微囊藻,铁氧化物对磷的吸附导致培养液中总磷（TP）和水溶性磷（SWP）浓度降低,抑制铜绿微囊藻的生长。铜绿微囊藻在含吸附磷的铁氧化物而无磷的BG11培养基（4.02 < pH < 10.05）中能够正常生长,藻生长导致溶液pH升高是诱导铁氧化物解吸磷的主要因素,铜绿微囊藻光合作用释放的氧气可以抑制三价铁向二价铁的转化。针对铜绿微囊藻诱导铁氧化物释放磷并被其吸收的机制,要控制富营养化水体蓝藻爆发,除控制外源磷输入外,应该抑制底泥中铁磷释放,或通过藻细胞的收集和移除来降低底泥中铁氧化物的磷负荷。     

基于Logistic方程描述的鱼食和阿特拉津共同作用对铜绿微囊藻生长的影响

在养殖水域中地表径流等可引起水域中除草剂浓度升高,威胁养殖水环境的生态平衡.为评价阿特拉津和鱼食在水环境中的生态风险,以ρ（阿特拉津）（0、5、10、20和40 μg/L）及鱼食（鱼食为MⅡ培养基中的氮、磷营养源）投加量（0.05、0.20 g;d < 0.85 mm）为变量,基于Logistic方程探讨阿特拉津和鱼食共同作用下铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）的生长,并研究藻类生长对鱼食营养盐的利用.结果表明:在ρ（阿特拉津）为0~40 μg/L范围内,铜绿微囊藻生长曲线均可用Logistic方程描述（R2=0.975~0.996）;一般情况下,基于Logistic方程得到的比生长速率、增殖速率和抑制率拟合公式均可描述相应实测值的变化,相关性分析得到的拟合值与实测值相关系数（R2）分别为0.861~0.992、0.381~0.839和0.621~0.839.相同ρ（阿特拉津）下,鱼食投加量对藻细胞密度有显著影响（P < 0.05）,Logistic方程拟合得到的理论最大藻细胞密度（K）随鱼食投加量的增加而增大.相同鱼食投加量下,ρ（阿特拉津）为5~40 μg/L时对藻类生长有抑制作用,随ρ（阿特拉津）增加,抑制强度逐渐升高,藻细胞密度越低,最大藻细胞密度随ρ（阿特拉津）的增加而减小.藻细胞密度与PO₄3--P利用量之间关系可用方程N=a×△cb描述,R2为0.23~0.99;藻细胞密度与NH₄+-N利用量之间关系可用方程N=a+b×△c描述,R2为0.04~0.99;藻细胞密度与TN/TP、NH₄+-N/TN和PO₄3--P/TP的关系均可用幂函数方程N=a"xb'描述,R2分别为0.72~0.78、0.66~0.83和0.55~0.56.研究显示,Logistic方程可用于分析阿特拉津和鱼食对铜绿微囊藻生长的影响,且藻类生长与营养盐质量浓度之间存在一定的定量关系.      

不同磷浓度和N/P对铜绿微囊藻生长及水环境因子的影响

以铜绿微囊藻为实验用藻,在反应器中设置总磷浓度分别为0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1和2 mg/L等8个浓度,同时针对每个总磷浓度,配置N/P为1∶1、2∶1、4∶1、8∶1、16∶1和40∶1等6个比例,对反应器中藻的繁殖情况进行连续检测,同时检测水中DO、p H值的相应变化情况。结果表明,不同总磷浓度对铜绿微囊藻的繁殖的作用具有差异性,浓度在0.02~0.05 mg/L范围时,藻的繁殖缓慢,在0.1 mg/L以上时,藻的繁殖速度明显加快,当达到0.5 mg/L以上时,不同总磷浓度条件下藻的繁殖速度基本相近;当总磷浓度在0.1mg/L以上时,N/P对藻繁殖的影响才体现出来,N/P在8∶1、16∶1和40∶1时对藻繁殖的影响远大于其他比例,8∶1和16∶1是藻繁殖的最佳N/P比例。与此同时,铜绿微囊藻细胞密度的变化也明显导致了水中DO、p H值的变化,在藻细胞快速增长阶段,DO、p H值呈现上升趋势,在藻细胞稳定阶段,DO、p H值呈现下降趋势。     

硝酸镧对铜绿微囊藻生长特性的影响

在实验室内利用BG₁₁培养液培养,研究了不同硝酸镧[La(NO₃)₃]浓度下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB526的生长特性,并在实验后期测定了藻细胞中的藻毒素含量.以藻细胞数和叶绿素a含量所表示的最大比生长率和最大现存量为指标,在一定浓度范围内,La(NO₃)₃可明显刺激铜绿微囊藻FACHB526的生长.但当培养液中La(NO₃)₃浓度很高时(125000g/L),却对铜绿微囊藻FACHB526的生长表现出明显的抑制作用.稀土盐类La(NO₃)₃对藻生长的低浓度刺激和高浓度抑制效应对全面了解水华爆发机制有一定的意义.从FACHB526藻中可分离检测出4种藻毒素变型MC-LR,MC-RR,MC-LW,MC-LF.     

氮磷对铜绿微囊藻群体形态的影响

在自然条件下,铜绿微囊藻主要以群体形态存在,其群体形态通常由10~103数量级的单位细胞组成,然而在实验室条件下经过几代培养之后,铜绿微囊藻的群体形态逐渐变为单细胞和少量双细胞. 在实验室条件〔温度为(25±1)℃,光照强度为2 000 lx,光暗比为12 h∶12 h〕下,采用不同ρ(TN)、ρ(TP)的BG11培养基培养群体形态的太湖铜绿微囊藻(FACHB912),其中T1试验组ρ(TN)、ρ(TP)分别为1.00、0.05 mg/L,T2试验组为5.00、0.25 mg/L,T3试验组为25.00、1.25 mg/L,T4试验组为125.00、6.25 mg/L,T5试验组为247.06、7.11 mg/L. 结果表明:T1、T2和T3试验组铜绿微囊藻群体形态细胞所占比例及群体大小均有所增加,T4和T5试验组则表现为减少,并且T1、T2、T3试验组与T4、T5试验组间差异显著(P<0.05). T1、T2、T3试验组出现了>100个细胞的群体,其中T2试验组的铜绿微囊藻群体最大,最大群体约由960个藻细胞组成;而T4、T5试验组中的群体却趋于消失. 相对于单细胞,群体形态的铜绿微囊藻在低ρ(TN)、ρ(TP)条件下能吸收更多的营养盐,有利于细胞的生长;高ρ(TN)、ρ(TP)条件下提供了丰富的营养盐,但可能抑制或者不能刺激胞外多糖的合成和分泌,从而不利于铜绿微囊藻群体形态的维持.      

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%.     

铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的氮营养动力学特征

利用批量培养试验比较研究了氮限制条件下铜绿微囊藻(Microcystis aerugiuosa)和斜生栅藻(Scendesmus obliquus)对氮的生长反应,并应用Monod方程计算了2种藻的营养动力学参数(μ_max和K_s). 结果表明,ρ(氮)为0～2.00 mg/L时铜绿微囊藻比增长率快速增长;ρ(氮)为0～4.00 mg/L时斜生栅藻比增长率快速增长. 铜绿微囊藻的最大比增长率(μ_max)为0.23 d-1,半饱和常数(K_s)为0.14 mg/L;斜生栅藻的μ_max为0.41 d-1,K_s为0.24 mg/L. 根据生长动力学参数可以预测,当氮缺乏时,铜绿微囊藻容易形成优势,当氮丰富时,斜生栅藻容易形成优势.      

4种不同培养基下铜绿微囊藻和四尾栅藻生长比较

选用4种蓝藻常用的培养基MA,M-11,BG-11和HGZ培养基,对铜绿微囊藻和四尾栅藻进行培养.结果表明2种藻对4种培养基都有较好的适应性,2种藻的μmax在MA中较大,在M-11,BG-11与HGZ中的接近,而在M-11和HGZ中的xmax较大.M-11培养基因成分简单,且2种藻在该培养基中对数生长期较长,最大比增长率μmax和最大现存量xmax都较大,为室内蓝藻、绿藻共培养小型、中型实验适宜的培养基.     

连续水流和间歇水流对微囊藻生长的影响

为了解不同的水体流动方式对铜绿微囊藻生长的影响。实验在控制温度和光照条件下,室内采用野外原水培养基模拟连续水流和间歇水流微囊藻的生长。实验结果表明,间歇水流下微囊藻在各流速下的生长差异较小,连续扰动下微囊藻在各流速下的生长差异较大,在流速为35 cm/s时达到最大值;间歇性扰动条件下微囊藻密度较连续性水流条件下高。这可能是在间歇扰动下水流主要影响藻细胞对营养盐的吸收,连续扰动的低流速下主要是通过对营养盐的吸收对微囊藻产生影响,在高流速下是水流对藻细胞的机械破坏为主;同时培养基中藻细胞形成群体产生微环境有利于微囊藻的生长。水体流动的方式不同,水流对微囊藻细胞生长的作用将发生改变,这为扰动控制蓝藻生长提供科学依据。     

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.     

不同风等级扰动对贫富营养下铜绿微囊藻生长的影响

为了探讨不同营养水平条件下动力扰动对微囊藻生长产生的影响,在实验室中模拟了不同风浪强度,分别测定了铜绿微囊藻生长的速率.结果显示.贫营养下,对藻体有规律地施以一定的扰动有助于藻类的生长,扰动使得藻比增长率从0.1 d-1最大增加至0.3 d-1;约4.0 m/s风力最有利于铜绿微囊藻的生长,弱扰动对藻类生长促进作用不明显,强扰动对藻类生长限制作用更显著.富营养下,各风力等级下的扰动对铜绿微囊藻比增长率和最大现存量的影响均不明显,藻比增长率基本间于0.27～0.29 d-1.结果表明,水体中营养水平相差悬殊时,扰动所引起的营养物质重新分配相对于其他因子对藻生长具有更重要的影响.太湖目前的富营养化状况下,动力扰动对藻类生长的直接影响不大.     

铜绿微囊藻与附生假单胞菌静态吸磷的比较

利用磷饥饿的铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)和附生假单胞菌(Pseudomonassp.)进行静态吸磷的比较研究,并分析不同温度对吸磷速率的影响.结果表明,铜绿微囊藻和附生假单胞菌都有快速吸收外界磷的能力,铜绿微囊藻的最大吸磷速率为1.11mg/(mg穐),附生假单胞菌最大吸磷速率达到4.79mg/(mg穐).静态吸磷在1h内基本达到平衡,铜绿微囊藻最大磷含量为1.03%,附生假单胞菌最大磷含量能达到3.01%,提高温度有利于铜绿微囊藻和附生假单胞菌对外界磷的吸收.在铜绿微囊藻和附生假单胞菌竞争吸收外界磷时,附生假单胞菌的吸收速率和细胞内最大磷含量均明显高于铜绿微囊藻.     

药剂抑制铜绿微囊藻生长的试验研究

研究用从芦苇中提取的2-甲基乙酰乙酸乙酯和大麦秸浸出液两种化感物质以及十六烷基溴化铵和异噻唑啉酮等四种药剂对不同生长期的铜绿微囊藻进行了对比抑制试验,结果显示在铜绿微囊藻生长的迟缓期投加试验药剂效果比在对数期投加效果都好,在迟缓期投加四种药剂,都有很好的抑藻效果;在铜绿微囊藻生长的对数期投加化感物质,虽然有一定的抑藻率,但效果较差,而在藻对数期投加10mg/L以下的CTAB和异噻唑啉酮能达到很好的水华抑制效果。同时发现,化感物质在某些浓度时还对铜绿微囊藻有刺激生长的作用。     

菖蒲对铜绿微囊藻的化感作用

采用两厢培养池研究了菖蒲(Acoruscalamus)对铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)的化感抑制作用.结果表明,在排除藻菌作用和营养竞争前提下,共培养条件下的菖蒲可抑制微囊藻的生长,使藻液光密度(OD₆₈₀)降低;抑制效应取决于菖蒲和微囊藻之间的相对生物量,实验条件下100g菖蒲在初始藻液光密度为0.2时有最强抑藻效应;抑藻化感物质的释放与菖蒲根茎密切相关,根茎受损的菖蒲无抑藻效应;在抑藻过程中对藻细胞的生理指标分析表明,菖蒲的存在降低了藻细胞内的蛋白含量,使SOD、MDA和CAT等抗氧化系统酶的活性增加,化感物质造成活性氧的过量积累可能是微囊藻死亡的原因之一.