广东省水库拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)的分布特征及影响因子分析

拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)是热带亚热带地区的特征性蓝藻,具潜在的产毒能力,近年来因其向全球温带地区扩展而备受关注.本研究以广东省20座不同营养类型水库的历史数据(2010年的春季、夏季和冬季)为基础,重点考察拟柱孢藻在广东省水库的发生和分布状况.调查期间共发现19座水库存在拟柱孢藻,其种群生物量在0. 000 1~39. 740mg·L~(-1)之间,占浮游植物的0. 02%~97. 07%.拟柱孢藻具明显的空间及季节分布特征,粤西地区的出现率(77. 78%)高于珠江三角洲地区(66. 67%)和粤北地区(33. 33%),冬季的检出率(85%)高于夏季(70%)和春季(40%),分析表明水温是决定拟柱孢藻空间及季节变化的关键因素.拟柱孢藻在不同营养状态的水库之间出现率差异明显,富营养型水库的检出率(81. 48%)显著高于中富营养型水库(66. 67%)和贫中营养型水库(33. 33%),冗余分析(RDA)结果表明拟柱孢藻生物量与总氮(TN)、营养状态指数(TSI)呈正相关,与可溶性无机氮(DIN)、可溶性活性磷(SRP)及透明度(SD)呈负相关,推测高氮、低磷、低透明度的环境条件有利于拟柱孢藻形成优势.     

溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响

将水华鱼腥藻和溶藻细菌L7按不同比例接入优势种为拟柱胞藻的富营养化供试原水,观测藻类群落结构和拟柱孢藻藻丝长度,研究溶藻细菌L7对富营养化水体藻类群落的影响。结果表明:溶藻细菌L7初始密度为9.45X10 7CFU/mL时,处理的拟柱孢藻细胞密度显著低于对照,实验开始8 d后,Shannon-Wiener指数分别由0.53和0.69升高至3.18和3.74,Pielou均匀度指数分别由0.09和0.12升高至0.73和0.82。在本研究条件下,高密度的溶藻细菌L7能够抑制优势种的生长,增加生物多样性和均匀度,具有调节藻类群落结构的作用。额外的水华鱼腥藻的加入,会对溶藻细菌L7调节藻类群落结构的作用强度产生干扰。     

长江口及邻近海域赤潮藻种演替过程中营养盐特征

根据2010年4～10月份四个航次典型断面的调查数据,分析了长江口及邻近海域赤潮爆发过程中藻种演替现象、营养盐含量及结构变化,并初步分析了营养盐特征对赤潮藻种演替的作用。结果表明:在4月、5月、7月三个航次"硅藻→甲藻→硅藻"的演替过程中,发现不同藻种对营养盐的需求不同,较高浓度的DIN、磷酸盐和硅酸盐以及低的DIN/P、Si/DIN、Si/P比值更有利于硅藻的生长,而甲藻在低浓度的DIN、磷酸盐和硅酸盐以及高的DIN/P、Si/DIN、Si/P比值条件下生长速度较快;至10月份,硅藻和甲藻赤潮结束,营养盐基本恢复至赤潮爆发前的状态;不同时期长江口及其邻近海域水体中营养盐的改变,使得竞争能力强的藻种逐渐成长为优势藻种,从而导致了藻种的季节演替现象。     

景观水体富营养化模拟过程中藻类演替及多样性指数研究

采用微宇宙培养法,模拟微污染景观水体富营养化过程,研究其浮游藻类演替状况及生物多样性指数结果表明,最终优势藻种为黄藻门.通过计算9种生物多样性指数(Margalef's、PIE(种间相遇几率)、Menhinick's、Shannon-wiener、Simpson's、McNaughton's dominance index、Species、OD(多样性测度指数)、Monk)对景观水体富营养化过程中浮游植物演替趋势进行评价,发现其中仅2种多样性指数适于静态景观水体富营养化研究,分别为Monk多样性指数及Menhinick's多样性指数,而其它指数都不够准确.     

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(K₂HPO₄)、焦磷酸钾(K₄P₂O₇)、三聚磷酸钾(K₅P₃O₁₀)、 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...     

中试SBR处理鸭场沼液过程中脱氮除碳效能及微生物群落演替

通过在鸭场搭建中试规模的序批式反应器（ SBR）,以稀释鸭场沼液作为进水,并用蔗糖调节进水COD,评估SBR处理鸭场沼液过程中的脱氮除碳效能和微生物群落演替。结果表明：阶段Ⅰ（1~20 d）为污泥接种及水质适应阶段,进水碳氮比（C/N）小于2,COD和NH₄ ⁺-N浓度约为200 mg/L,COD和NH₄ ⁺-N去除率在第8天分别达到80%和90%;阶段Ⅱ（21~55 d）为系统稳定运行阶段,进水C/N小于2,COD和NH₄ ⁺-N浓度分别为200~500、200~400 mg/L,COD去除率约为60%,NH₄ ⁺-N去除率超过80%;阶段Ⅲ（56~95 d）为模拟有机物浓度变化阶段,进水C/N为1.2~5.5,COD和NH₄ ⁺-N浓度分别为300~1 400、150~400 mg/L,COD和NH₄ ⁺-N的去除率均大于80%,同时发现低温是SBR脱氮除碳的主要限制因素之一。通过微生物16S rRNA全长测序发现,Proteobacteria和Gammaproteobacteria分别为系统中门和纲水平下的优势微生物菌群。从属水平分析,试验期间系统内微生物发生了明显演替,在运行稳定后均形成了具有脱氮除碳功能的优势微生物群落。表明SBR可以实现对低C/N鸭场沼液的高效脱氮除碳,对高NH₄ ⁺-N浓度和低C/N的鸭场沼液具有较好的应用潜力。

     

四斗朱水库蓝藻水华爆发成因分析及治理对策研究

作为饮用水源的小型水库四斗朱连续几年在早春即开始爆发严重束丝藻水华（属于蓝藻）。水质分析发现,四斗朱水库的水质参数如总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH4^＋-N）以及BOD和COD浓度并不高,但明显高于其上游的石门塘水库,这说明在四斗朱水库的集水区存在污染源。本文分析了在低营养盐浓度情况下四斗朱水库蓝藻水华爆发的原因,认为由于集水区内的农业、生活、水土淋失以及自然沉降等途径导致水库营养浓度升高。并由于未知营养、气温回升以及水库生态系统失衡等因素,导致蓝藻水华暴发。最后,提出了相应的综合治理对策。     

南京玄武湖微囊藻水华种类组成的研究

2005-08～2006-10采集蓝藻水华样品, 通过形态学特征和ITS序列分子标记的方法对南京玄武湖水华的优势种类进行了鉴定. 结果表明,玄武湖水华主要由微囊藻构成, 通过形态特征鉴定主要种类为铜绿微囊藻(M. aeruginosa)、M. novacekii 和惠氏微囊藻(M. wesenbergii). 3种藻的生物量在水华中的相对比例分别为30%～45%、35%～40%和10%～15%. 采用分子标记的方法对２种优势种类进行了分子鉴定. PCR扩增ITS序列并进行测序, 通过基因序列比对和基于ITS序列的系统发生树分析, 进一步确定了优势种类为M. aeruginosa和M. novacekii; 通过检测产毒基因mcyB来确认2株优势微囊藻的产毒特性, PCR扩增结果均出现了大约为780 bp的特异性片段, 表明这2种藻均为产毒种. 对水华提取物的高效液相色谱(HPLC)测定表明, 玄武湖水华中微囊藻毒素的种类主要是MC-LR和MC-RR.     

太湖水华期营养盐空间分异特征与赋存量估算

基于2013年7月的空间高密度采样数据,对太湖水华期水体营养盐进行了空间分异特征分析及赋存量估算,探讨了大型浅水湖泊不同生态类型湖区水华与营养盐的相关关系及样点设置的代表性.结果发现,水华期太湖水体营养盐及叶绿素a浓度(CHL)总体上均呈现由西北向东南降低的趋势;氮主要以溶解态存在,占总氮(TN)的76.28%,磷主要以颗粒态赋存,占总磷(TP)的66.38%.采用主成分分析和聚类分析,可以将采样点分为相互之间具有显著性差异的4个区域:第一区位于西北湖区,代表水华严重的重富营养湖区;第二区主要包括梅梁湾及南太湖的入湖河口一带湖区,代表水华和富营养化程度都相对中等的湖区;第三区包括湖心区和西南湖区,代表中等污染但水华频现湖区;第四区包括贡湖湾、胥口湾和东太湖等其他区域,代表水华影响较弱、水质较好湖区.分区统计分析表明,不同湖区影响浮游藻类生长的因子也不同:从全湖来看,与CHL显著相关的营养盐指标为TP、TN、溶解性总氮(TDN)和硝态氮(NO-3-N),而在第一区则为TP和TDN,第二区为TN和TDN,第三区为TP、磷酸盐(PO3-4-P)和TDN,第四区为PO3-4-P、溶解性总磷(TDP)和亚硝酸盐(NO-2-N).基于空间插值获得调查期间太湖水体TN、TDN、TP和TDP的赋存量分别为12 800、9 800、445和150 t.研究表明,作为一个大型浅水湖泊,因蓝藻水华空间迁移积聚特征和生态类型异化等特征,太湖水华期的营养盐具有高度空间异质性,对于此类大型浅水湖泊的监测与评价,应当考虑点位的合理布设及结果的恰当解读,避免因监测布点和统计方法不当而以偏概全.     

营养盐添加对水华蓝藻——卵孢金孢藻生长和竞争影响的原位实验

为探究在水体营养盐浓度持续增加的条件下,卵孢金孢藻(Chrysosporum ovalisporum)的生长趋势和其它藻类的生长响应,在上海滴水湖畔采用39个大桶(100 L)进行不同浓度N、P添加的原位中型模拟实验.结果表明,高浓度营养盐添加可促进卵孢金孢藻和绿藻生物量的增加,加P组二者生物量的增加趋势高于加N组,但差异并不显著(P0.05),加NP组二者生物量的增加趋势显著高于加N组和加P组(P0.001).在加N组和加NP组,卵孢金孢藻相对丰度随营养盐添加量的增加呈显著的下降趋势(P0.05),而在加P组其相对丰度随着P浓度的增加略有上升,但不显著(P0.05).实验结束时,所有处理组中卵孢金孢藻的生物量不占优势,而小粒径藻类[色球藻属(Chroococcus spp.)、空星藻属(Coelastrum spp.)、小球藻属(Chlorella spp.)、四角藻属(Tetraedron spp.)、栅藻属(Scenedesmus spp.)]的生物量随营养盐浓度升高的增加趋势显著高于卵孢金孢藻(P0.05),小型绿藻占据绝对优势,表明在高温和相对静止的条件下,随着水体中营养盐浓度的持续增加,小粒径藻类易替代卵孢金孢藻而占据竞争优势;这与小粒径藻类在高营养条件下代谢速率较高有关,也与绿藻喜静止、高光强的生物学特性有关.小型绿藻占据优势可能成为小型超富营养水体中浮游植物群落在高温季节的演替方向之一.     

稻田落干过程砷甲基化效率变化与关键影响因素分析

研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律,分析关键环境和生物因素的影响,为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程,以采集自贵州兴仁（XR）和广西南丹（ND）的两种砷污染水稻土壤为供试土壤,各土壤设置添加（RS）和不添加（CK）水稻秸秆处理,分析自然落干0、24、36、48和60 h过程中Eh、pH、孔隙水总有机碳（TOC）、砷形态、砷甲基化功能基因（arsM）、硫酸盐还原菌（dsrA,砷甲基化相关微生物）、产甲烷菌（mcrA,砷去甲基化相关微生物）丰度和arsM功能微生物多样性变化.稻田落干过程土壤Eh由完全淹水状态下的-300~-200 mV向落干后的-150~-50 mV变迁,而pH值变化规律不明显;孔隙水无机砷（iAs）和二甲基砷（DMAs）浓度随落干过程变化更为显著,总体呈现增加趋势,且RS处理DMAs浓度显著高于CK,ND土壤孔隙水比XR土壤孔隙水DMAs浓度更高;随落干时间延长,XR-CK和XR-RS处理土壤砷甲基化效率有一定提升,但变化不显著,而ND-CK和ND-RS处理土壤砷甲基化效率显著增加.当培养为60 h时,ND-CK和ND-RS处理砷甲基化效率相比培养初期分别提高约61.8%和23.2%;随落干时间延长arsM和dsrA基因拷贝数明显增加,而mcrA基因拷贝数显著下降.秸秆添加后显著提高全细菌和arsM、dsrA和mcrA基因丰度;进一步基于多因素方差分析和冗余分析发现,供试土壤、秸秆添加、落干时间和其交互作用对于各砷形态、砷甲基化效率和关键基因丰度变化影响显著,TOC、Eh和砷甲基化相关基因与甲基态砷呈正向关联,而与无机砷iAs呈负向关联;基于arsM微生物测序发现,伴随落干过程还发生着砷甲基化功能微生物群落的更替.研究结果有助于提升稻田落干过程中砷甲基化变化的理论认知,为今后水稻直穗病科学防控提供指导.     

洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其与环境因子之间的相关分析

为了解洪泽湖有毒和无毒微囊藻丰度及其空间分布,于2014年8月对洪泽湖30个采样点水体的营养盐浓度和Calson富营养化指数(trophic state index,TSI)进行研究,同时采用实时荧光定量PCR技术测定了有毒和无毒微囊藻丰度.结果表明,洪泽湖水体的总氮和总磷浓度平均值分别为1.63 mg·L-1和0.11 mg·L-1,富营养化指数在58.1~73.6之间,洪泽湖水质呈富营养化状态;有毒微囊藻在洪泽湖广泛分布,其丰度在1.13×104~3.51×106copies·m L-1之间,总微囊藻丰度在1.06×105~1.10×107copies·m L-1之间,有毒微囊藻占总微囊藻的比例在8.5%~38.5%之间,平均值为23.6%,有毒微囊藻丰度及其比例均呈现出明显的空间差异性;相关分析结果显示,总微囊藻、有毒微囊藻和有毒微囊藻所占比例三者之间呈极显著正相关性(P0.01),总微囊藻和有毒微囊藻丰度与叶绿素a浓度和TSI有极显著正相关性(P0.01),与透明度有极显著负相关性(P0.01),有毒微囊藻所占比例与叶绿素a、总氮、总磷和TSI有极显著正相关性(P0.01),与TN/TP和透明度有极显著负相关(P0.01).因此,削减洪泽湖总氮、总磷浓度一方面可以降低水体富营养化水平,另一方面有利于抑制有毒微囊藻对无毒微囊藻的竞争优势.     

壳聚糖改性粘土对水华优势藻铜绿微囊藻的絮凝去除

研究了壳聚糖改性对粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响.经壳聚糖包覆改性后的海泡石在投加总量仅为11 mg/L时,0.5h即可去除80%的藻细胞,2h去除率达到90%.不同粘土改性后絮凝除藻能力均有大幅度提高,原来除藻能力相去甚远的不同粘土,包括一般的黄土,改性后除藻能力被提升到相近的水平,投加量11 mg/L,可去除铜绿微囊藻90%以上.改性粘土和一般絮凝剂一样有一最佳投加量(本研究为11 mg/L),低于或超过此最佳值,絮凝除藻效果均下降.     

龟石水库夏季富营养化状况与蓝藻水华暴发特征

龟石水库是贺州市主要的饮用水源,2014年夏季第一次暴发大规模的蓝藻水华.本研究通过分析水体的富营养化时空变化规律、外源污染来源以及浮游藻类群落结构动态变化特征,进而评价水体的富营养化状况,并提出合理的防控措施.结果表明,水库的氮磷浓度逐年升高,TN含量已远超过地表水Ⅱ类标准,部分样点的TP含量也超过Ⅱ类标准,且主要来源为规模化养殖和农业面源污染.水华期间浮游藻类细胞密度变化范围为8.60×10~6~5.36×10~8cells·L~(-1),水华优势种为惠氏微囊藻,密度最高达到5.36×10~8cells·L~(-1)以上,叶绿素a浓度最高为74.48μg·L~(-1),惠氏微囊藻细胞密度随时间推移呈现逐渐降低的趋势,并且垂直方向集中分布在表层及水下2 m处.水华期间浮游藻类总细胞密度与TN、TP、NO_3~--N和高锰酸盐指数呈现显著正相关,与透明度呈显著负相关.微囊藻毒素监测结果表明龟石水库水质未受到微囊藻毒素的污染.综合分析,对于中营养水平的龟石水库而言,蓝藻水华的防控既要关注气候和气象条件,更要尽量削减氮、磷营养盐入库量,维持较低营养盐水平是防范蓝藻水华的关键.     

离子强度对粘土和改性粘土絮凝去除水华铜绿微囊藻的影响

研究了水体的离子强度对粘土和壳聚糖改性粘土絮凝去除铜绿微囊藻的影响 .离子强度的增加有利于粘土对藻类的絮凝去除 .与一般粘土除藻相反 ,壳聚糖改性粘土却在离子强度低的条件下具有更好的除藻效果 ,是适合在湖泊 ,水库和江河等淡水 (低含盐量 )水体中应用的应急除藻技术 .当离子强度从 0.17mol/L降到 0mol/L时 ,海泡石除藻率从 90 %以上降为 70 %以下(投加量700mg/L) ,而壳聚糖改性海泡石的除藻率却从 70%左右升至 95% (投加量仅为 11mg/L) .用粘度法研究了壳聚糖改性海泡石的絮凝机理 ,发现相对低的离子强度更有利于壳聚糖分子链上阳电荷的相互排斥作用 ,有利于壳聚糖分子链的舒展 ,从而可以充分发挥架桥网捕作用 ,利于絮凝除藻 .     

Quantification of microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations during the 2009 and 2010 blooms in Lake Taihu using quantitative real-time PCR

Lake Taihu, a large, shallow hypertrophic freshwater lake in eastern China, has experienced lake-wide toxic cyanobacterial blooms annually during summer season in the past decades. Spatial changes in the abundance of hepatotoxin microcystin-producing and non-microcystin producing Microcystis populations were investigated in the lake in August of 2009 and 2010. To monitor the densities of the total Microcystis population and the potential microcystin-producing subpopulation, we used a quantitative real-time PCR assay targeting the phycocyanin intergenic spacer (PC-IGS) and the microcystin synthetase gene (mcyD), respectively. On the basis of quantification by real-time PCR analysis, the abundance of potential toxic Microcystis genotypes and the ratio of the mcyD subpopulation to the total Microcystis varied significantly, from 4.08× 10⁴ to 5.22× 10⁷ copies/mL, from 5.7% to 65.8%, respectively. Correlation analysis showed a strong positive relationship between chlorophyll-a, toxic Microcystis and total Microcystis; the abundance of toxic Microcystis correlated positively with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations, but negatively with TN:TP ratio and nitrate concentrations. Meanwhile the proportion of potential toxic genotypes within Microcystis population showed positive correlation with total phosphorus and ortho-phosphate concentrations. Our data suggest that increased phosphorus loading may be a significant factor promoting the occurrence of toxic Microcystis bloom in Lake Taihu.