三株溶藻菌对水华鱼腥藻抗氧化酶活性的影响

研究了三株溶藻菌L7,L8和L18的溶藻活性代谢产物对水华鱼腥藻（Anabaena flos—aquae）超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）比活性、过氧化氢酶（Catalase,CAT）比活性和膜脂过氧化产物丙二醛（Malondialdehyde,MDA）浓度的影响,试图从藻类的抗氧化酶系的变化揭示溶藻活性代谢产物的溶藻机制。在L7,L8和L18的溶藻活性代谢产物胁迫下,水华鱼腥藻的SOD比活性显著升高,MDA浓度急剧上升。加入L18的溶藻活性代谢产物后,水华鱼腥藻的CAT比活性显著高于空白组,L7和L8的溶藻活性代谢产物对水华鱼腥藻的CAT比活性无显著影响。     

蓝藻水华过程中优势种群演替模式、效应及驱动因子分析

不同蓝藻种类形成水华的条件不尽相同,因此,蓝藻水华过程中常出现不同优势种群的演替,增加了蓝藻水华生态效应的不确定性和复杂性.然而,关于蓝藻水华过程中优势种群内部的演替模式、生态效应及其驱动因素,尚未受到足够关注.因此,于2018年4月至9月对重庆市内饮用水源地南彭水库进行浮游植物群落动态和水环境监测分析.结果表明：①南彭水库共检出浮游植物8门59属108种,其中优势种4门13种,以拉氏拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）优势度最高,其次为假鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）;② 5月和7月分别出现蓝藻密度峰值,此时水华优势类群分别以假鱼腥藻和拟柱孢藻为主,且Shannon-Weiner多样性指数和Pielou均匀度指数均显著低于其它月份;③ NMDS结果显示拟柱孢藻和假鱼腥藻与周边浮游植物群落关联程度分别为0.58和0.48,而VPA结果显示群落变化可由环境因子解释47.51%,拟柱孢藻和假鱼腥藻仅分别能解释其中的12.04%和12.74%;④拟柱孢藻丰度受到WT、pH和RUE_N的显著正影响,受到SD和RUE_P的显著负影响;假鱼腥藻丰度受到高锰酸盐指数的显著正影响,受到EC和DO的显著负影响.以上结果说明两种蓝藻在大量生长繁殖时均对周边浮游植物群落产生了显著的影响,而与假鱼腥藻相比,拟柱孢藻对水生态系统影响更加明显;氮限制和温度升高的共同作用能促使拟柱孢藻取代假鱼腥藻,形成优势种群.     

3株溶藻细菌溶藻特性的初步研究

对3株溶藻细菌L7、L8和L18溶解水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae FACHB-245)的溶藻方式、溶藻活性代谢产物的溶藻特性进行了研究。3株菌都为间接溶藻,产生具有热稳定性的、对水华鱼腥藻有较强溶藻效果的活性代谢产物。L8的溶藻效果与藻液中投加溶藻活性代谢产物的浓度呈正相关。处于衰减期的L8,其溶藻活性代谢产物的溶藻效果好于对数生长期和稳定期。在不同pH值条件下进行溶藻实验,当pH值为8.5±0.1时,L7溶藻活性代谢产物的去除率达到85.78%;当pH值为10±0.2时,L8和L18溶藻活性代谢产物的去除率分别达到92.84%和78.72%;由7×108cells/mL的L8菌液获得的无菌滤液,当投加量<30%时,对水华鱼腥藻的生长具有促进作用。     

溶藻细菌L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应

从等体积不同密度的溶藻细菌L7菌液中提取胞内、胞外代谢物,分别加入等体积等密度的水华鱼腥藻中连续培养7d,研究L7代谢物对水华鱼腥藻的溶藻效应。2.78×105~2.78×10 7cfu/mL的L7胞内代谢物能显著促进藻生长和异形胞分化,到培养结束藻密度为对照组的1.7~1.98倍;异形胞数最大可为对照组的2.31倍。2.78×10 8、2.78×10 9cfu/mL的L7胞内代谢物能抑制藻生长,藻密度最低为对照组的58%;能极显著抑制异形胞分化,可不形成异形胞。2.78×10 5~2.78×109 cfu/mL的L7胞外代谢物能极显著抑制藻生长和异形胞分化,藻密度最低为对照组的0.63%,不形成异形胞;藻丝的藻细胞间隔变模糊,藻细胞变大变形,并有大量的单个球形藻体散落。L7主要通过分泌胞外代谢物溶藻,菌胞内代谢物对藻生长有"低促高抑"的作用。     

一株溶藻细菌溶藻活性物质的成份及溶藻机制

针对一株具有明显溶藻效果的蜡状芽孢杆菌L7,应用酶制剂对其胞外溶藻活性物质的成份进行初步判定,并利用光学显微镜和透射电子显微镜,观察水华鱼腥藻细胞形态、结构的变化,在微观层面初步探讨菌株L7溶藻活性物质的溶藻机制。菌株L7的主要溶藻活性物质不是蛋白质、核酸或者脱氧核糖核酸。该溶藻活性物质能破坏水华鱼腥藻细胞的细胞壁,使其细胞质空化,细胞基质外泄,类囊体等结构消失,核物质四散,最终,细胞收缩变形,直至消亡。     

美丽微孢藻种植水对水华鱼腥藻的化感抑制作用研究

为探讨美丽微孢藻对水华藻类的化感作用,研究了美丽微孢藻种植水对水华鱼腥藻的光密度、叶绿素a和细胞活性的影响。结果表明:浓度为25%的美丽微孢藻种植水在0~2 d时可显著抑制水华鱼腥藻生长,但在2d后无法对其产生显著抑制;浓度为50%的美丽微孢藻种植水在整个实验周期内均可显著抑制水华鱼腥藻生长;浓度为25%的美丽微孢藻种植水在短期内会使大部分藻细胞处于死亡或低活性状态,但在7 d时有31.40%的藻细胞恢复了高活性状态,其化感控藻作用有限;浓度为50%的美丽微孢藻种植水在整个实验周期内均使大部分藻细胞均处于死亡或低活性状态,具有较强的化感抑制作用。     

两株溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

从富营养化池塘中筛选分离出两株溶藻细菌L7和L18,通过生理生化实验及16SrDNA测序进行鉴定,对其单一以及混合菌液去除铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)的效果进行研究,并考查其溶藻方式。结果表明:菌液的滤液有溶藻效果,溶藻细菌具有间接溶藻特性;细菌需要一定的初始浓度才能有明显的溶藻效果,初始浓度越高,溶藻效果越好;溶藻效果大致趋势为混合菌液>L18>L7;不同生长时期溶藻菌,其滤液的溶藻效果差异很大,衰减期的滤液溶藻效果好于对数生长期和稳定期的;滤液投加体积分数与溶藻效果成正相关;细菌鉴定结果表明,L7为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),L18为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)。     

水生植物群落对水华藻类的化感抑制研究

选择5种高等水生植物水芹(Oenanthe javanica)、菖蒲(Acorus calamus)、水蕴草(Elodea densa)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata),构建3种不同类型的水生植物群落,A:菖蒲+穗状狐尾藻+水蕴草;B:水芹+穗状狐尾藻+黑藻;C:水芹+水蕴草+黑藻。研究3种群落种植水对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感抑制作用。结果表明:3种群落7 d、14 d、21 d种植水均显著降低水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的细胞浓度和叶绿素a含量(P<0.05),表明水生植物能够通过不断向水体中释放化感物质来有效地抑制藻类的生长。对水华鱼腥藻的抑制,群落A与B、B与C差异极显著(P<0.01),群落A与C差异不显著(P>0.05),对铜绿微囊藻的抑制3种群落间存在极显著差异(P<0.01)。从对2种藻的抑制效果来看,群落A表现出较好的抑藻效果,7 d、14 d和21 d种植水对水华鱼腥藻的抑制率分别为74.59%、85.50%和84.38%,对铜绿微囊藻的抑制率分别为73.59%、80.46%和89.49%。3种植物群落释放的化感物质可以显著降低2种藻的叶绿素a含量,表明植物释放的化感物质可以通过破坏藻类的光合系统来控制其生长。     

菖蒲对几种常见藻类的化感作用研究

自然光照条件下,菖蒲对几种藻类均有化感抑制作用,其中对水华鱼腥藻和小球藻的抑制率分别达100%和91.2%。遮光条件下,菖蒲对各藻类的化感抑制作用受到影响,效果不佳。水华鱼腥藻起始浓度越小,菖蒲种植水对其化感抑制作用越显著。小球藻生长时期越长,越易受菖蒲种植水化感作用的影响。     

磷限制下光照和温度对水华鱼腥藻生长动力学的影响

磷、光照和温度是淡水水体藻类生长的关键环境因素,但磷限制下光照、温度交互对藻类生长动力学的影响鲜有报道.以水华鱼腥藻(Anabaena flosaquae)为研究对象,通过机制实验与模拟分析,发现光照条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长温度为20℃;温度条件恒定,磷限制下水华鱼腥藻的最适生长光照度为3 000 lx;但光照度过高,超过水华鱼腥藻光饱和点会抑制鱼腥藻的生长,生物积累量显著减少.通过拟合模型可知光热交互作用下水华鱼腥藻最适温度、光照度分别为21.03℃±1.55℃、2 675.12 lx±262.93 lx,该参数值接近春末夏初水体实际的光热条件.模型将为进一步预测水华鱼腥藻水华提供重要基础.     

Selection of water source for water transfer based on algal growth potential to prevent algal blooms

Water transfer is becoming a popular method for solving the problems of water quality deterioration and water level drawdown in lakes. However, the principle of choosing water sources for water transfer projects has mainly been based on the effects on water quality, which neglects the influence in the variation of phytoplankton community and the risk of algal blooms. In this study, algal growth potential (AGP) test was applied to predict changes in the phytoplankton community caused by water transfer projects. The feasibility of proposed water transfer sources (Baqing River and Jinsha River) was assessed through the changes in both water quality and phytoplankton community in Chenghai Lake, Southwest China. The results showed that the concentration of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in Chenghai Lake could be decreased to 0.52 mg/L and 0.02 mg/L respectively with the simulated water transfer source of Jinsha River. The algal cell density could be reduced by 60%, and the phytoplankton community would become relatively stable with the Jinsha River water transfer project, and the dominant species of Anabaena cylindrica evolved into Anabaenopsis arnoldii due to the species competition. However, the risk of algal blooms would be increased after the Baqing River water transfer project even with the improved water quality. Algae gained faster proliferation with the same dominant species in water transfer source. Therefore, water transfer projects should be assessed from not only the variation of water quality but also the risk of algal blooms.     

程海湖夏冬季浮游植物群落结构与富营养化状况研究

为了解程海湖浮游植物群落特征及其富营养化现状,对程海湖的水体理化指标和浮游植物群落结构进行了系统调查,分析了夏、冬季节程海湖水质状况、浮游植物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,并运用综合营养状态指数法和藻类生物学法评价了程海湖的营养状态.结果表明,调研期间程海湖氮、磷浓度较高,水体中总磷(TP)浓度为0.03～0.19 mg·L~(-1),总氮(TN)为0.38～3.08 mg·L~(-1),综合营养状态指数(TLI)在49.3～54.4之间波动,已经达到轻度富营养水平;藻密度变化范围为1.54×10~6～1.65×10~7个·L~(-1),已超过常规湖泊的水华暴发阈值范围;浮游植物以蓝藻、绿藻为主,Shannon-Wiener多样性指数大多数为1～3,Pielou均匀度指数为0.18～0.72,部分时间段藻类多样性偏低,呈现出典型的蓝藻门为优势的富营养化状态,亟需对其进行生态保护与管理.     

长潭水库生态问题诊断与对策研究

选取长潭水库为研究对象,进行水环境因子和浮游植物群落特征分析,探讨水体氮、磷营养盐时空分布特征,阐明流域土地利用类型变化对水质影响以及驱动浮游植物群落季节性变化的主要环境因子,并根据主要环境问题提出针对性建议。结果表明:耕地和林地面源污染是水体总磷(TP)的主要来源,在水库蓄水区总氮(TN)、TP滞留率分别为41.71%和51.17%,由此形成库区氮磷比(N/P)为34.5的磷限制型水体,导致蓝藻生长更具优势;蓝藻各季节丰度占比为33.72%~82.47%,优势度大于0.02的浮游植物物种以蓝藻为主,其中产毒藻拉氏拟柱孢藻优势度最大(Y=0.078);冗余(RDA)分析结果显示,环境因子解释了群落结构演替的61.1%,其中水温和氮、磷营养盐浓度是驱动演替的主要环境因子;水体氨氮( NH 4 + -N)浓度与拉氏拟柱孢藻丰度呈极显著相关(R2=0.999,P<0.02),将流域生活污水处理率提高至95%,且 NH 4 + -N排放浓度不大于1.5 mg/L时,预期可减少51%拉氏拟柱孢藻丰度。提出建设面源污染隔离带、调节缩短库区水力停留时间以降低蓝藻生长优势、改善长潭水库水生态状况的主要措施对策。     

三峡水库开县消落区水域冬季蓄水期间藻类群落结构与水质评价

2008年12月三峡水库第一次试验性蓄水至172.8 m后,开县老县城区域被淹没呈水库特征,对蓄水后开县消落区水域水生生物生态及水体营养状态的研究目前还鲜见报道.为了解172.8 m水位后开县消落区水域水环境的现状及藻类群落结构的变化,于2009年1月和2009年12月冬季蓄水期间2次对包括汉丰湖在内的开县消落区水域4个样点藻类组成、数量和生物量的分布及变化情况进行了跟踪观测,初步分析了浮游植物种群结构的变化趋势,并从生物角度评估了水域的水质营养状况.结果表明,2次采样共鉴定出浮游植物6门37属69种(含变种),优势种群均为甲藻和隐藻,2009年12月藻类细胞密度和生物量低于2009年1月.藻类种群结构和污染指示种评价结果显示,冬季蓄水期间开县消落区各采样断面的营养水平属于中-富营养类型.多样性分析的结果表明开县消落区水域冬季蓄水期间处于中污染状态.     

藻类生物膜技术脱氮除磷效果研究

利用藻类生物膜去除水体氮磷为富营养化的防治提供了1种新途径,实验室条件下研究了以巨颤藻（Oscillatoria princeps）占优势的藻类生物膜对人工合成污水、污水处理厂二级污水和富营养化湖水氮（N）、磷（P）的去除效果.结果表明,通过5 d的处理,藻类生物膜对人工合成污水、污水处理厂二级污水和富营养化湖水总氮（TN）去除率分别为57.1%、94.5%和93.8%,对总磷（TP）去除率分别为93%、73%和79%.藻类产量达到3.7～7.2　g·(m²·d)^-1;收获藻体总凯氏氮（TKN）达5.7%～7.2%,TP达0.78%～2.44%,对污水N、P的回收率分别达20%～39%和65%～82%.     

近十年洪泽湖富营养化状态变化趋势及原因分析

通过2011～2020年洪泽湖全湖逐月监测数据的分析,厘清了近十年洪泽湖富营养化状态变化趋势、时空变化特征和驱动要素,为洪泽湖富营养化控制提供针对性建议.作为洪泽湖最主要的入湖河流,淮河近十年来高锰酸盐指数显著上升、 TN显著下降.洪泽湖近十年水体总体透明度、 TP浓度和高锰酸盐指数平均值显著上升,TN和Chl-a浓度的平均值显著下降,富营养化状态指数（TLI）有下降趋势.洪泽湖富营养化状态的变化趋势在空间上存在差异：洪泽湖东区是淮河的过水通道,由于较短的水体停留时间,即使在营养盐浓度较高的情况下,藻类生物量仍显著低于其他区域,同时由于淮河水质的改善,TLI显著下降;北区具有较高的水生植被覆盖度,不仅降低了水体营养盐浓度,并为浮游动物和鱼类提供了栖息地,有效地抑制了藻类的生长,富营养状态要明显低于其余湖区,近十年TLI呈现下降趋势;西区富营养化程度最高,由于内源释放的加剧,藻类生物量最高,富营养化程度并没有得到改善.洪泽湖富营养化状态也存在显著的季节差异,夏季富营养化指数最高,藻类生物量因温度升高而相对较高,同时夏季藻类生物量主要受营养盐浓度影响,其中NO^-     

太原汾河景区浮游植物群落结构及其与环境因子关系分析

为了探究太原汾河景区水体浮游植物群落结构特征及水质状况,对浮游植物的种类组成、生物量及其与环境理化因子的相关性进行监测.在2014年丰水期6~10月对汾河太原景区从上游到下游设置9个采样点进行定期采样调查.分析结果表明,太原汾河景区水体中浮游植物主要为蓝藻门、绿藻门、硅藻门植物,其中蓝藻植物数量最多,其次为绿藻和硅藻.在丰水期浮游植物细胞密度呈现先上升后下降现象,7月达到最高.采样点间也存在较大差异,位于汾河景区中下游的3个样点浮游植物数量最多.浮游植物生物量与环境理化因子的关系通过冗余分析(RDA)进行整体排序,结果表明浮游植物总细胞密度与溶解氧呈显著正相关,与化学需氧量呈显著负相关.硅藻细胞密度与水温、气温呈极显著正相关,与化学需氧量呈极显著负相关.各种环境因子的作用在不同时期的表现不同.综合营养状态指数分析,太原汾河景区水体中总氮在整个时空范围内超标,处于轻度到中度富营养水平状态.     

水华生消过程对巢湖沉积物微生物群落结构的影响

水华对湖泊水体和沉积物理化和生物学性质的影响已进行了较多研究,但鲜见水华生消过程对湖泊沉积物微生物群落结构的影响.本研究以巢湖为对象,通过PCR-DGGE方法分析了水华形成、持续和消亡阶段对沉积物微生物群落结构的影响.结果表明,巢湖水华形成期为5月15日~6月20日,持续期为6月20日~9月5日,之后进入水华消亡期.PCR-DGGE分析表明,非水华区沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数、Simpson指数随时间变化较小,微生物相似度较高,温度可能是影响非水华区微生物群落结构波动的主要因子;在水华区,沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数在水华形成期和消亡期较低,在水华持续期较高,而Simpson指数则呈相反趋势,微生物相似度相对较低,表明水华形成、持续和消亡过程对微生物群落结构、优势种有不同影响,温度和水华导致的水体性质变化可能是沉积物微生物变化的主要因子.本研究表明,水华生消过程对湖泊沉积物微生物有不同的影响,这对深入评价水华对湖泊水生生态系统的影响和利用微生物防治湖泊水华有重要意义.     

电氧化杀藻过程中藻细胞活性变化的研究

由Ti/RuO2棒为阳极、不锈钢管为阴极组成电氧化管式反应装置,采用TTC-脱氢酶活性和中性红染色的活性测定方法,研究了电氧化杀藻中藻活性变化以及影响因素.结果显示,在8mA/cm2下处理30min后,以藻细胞密度计的杀藻率仅为45%,而此时TTC-脱氢酶活性下降了94%,中性红染色率为100%,藻细胞已无法再生长,已全部失活,表明活性指标比细胞密度更能准确反映杀藻处理效果.电解液种类对杀藻存在明显影响,常用电解液Na2SO4和NaNO3的杀藻效果相近,Na2SO4浓度对杀藻效果影响不大.但当电解液中含有0.1mmol/LNaCl时,杀藻效果明显提高,5min后的脱氢酶下降了87%,中性红染色率达到82%.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降,以天然水为电解液,细胞密度达到水华时的4.4×107个/L,只需处理1min可将藻细胞全部灭活.     

寒区水体中溶藻铜绿假单胞菌的分离和性质研究

我国北方,尤其是东北地区的一些水体由于富营养化导致的水华现象呈增加趋势,成为急需解决的水环境问题.溶藻菌可从生态调控的角度来控制水华的爆发,因此,在富营养化水体治理方面逐渐得到重视.本文从寒区水华爆发水体中分离获得了一株溶藻细菌JM1,系统发育分析表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的同源性最高.VITEK系统鉴定表明,菌株JM1与铜绿假单胞菌的相似度为98%.菌株JM1在不同的碳源和氮源培养基中可产生不同颜色和p H值的代谢产物,而以葡萄糖和蛋白胨分别为碳源和氮源时发酵液的溶藻效果明显好于其它培养基.菌株JM1的溶藻效果随藻细胞初始密度的降低而增强,随发酵液添加量的增加而增加;当菌体细胞的密度达到1011CFU·m L-1时,可单一抑制藻细胞的生长;当菌体细胞的密度大于105CFU·m L-1时,菌体细胞可促进发酵液的溶藻作用.发酵液作用于藻细胞6 h时可明显影响其恢复能力,当暴露时间达18 h时,藻细胞彻底丧失了恢复能力.菌株JM1发酵液在中性和偏碱性的藻液中的溶藻效果最强,并且经过酸化、碱化和高温处理后,仍然保持较高的溶藻活性.本研究可为基于微生物作用过程的水华控制提供优势的土著菌种及其应用上的技术支持.