天然橄榄石对水体铜绿微囊藻的去除效果

为开发安全、高效、廉价的水华控制技术,选择铝土矿、磷铁矿、黄铁矿、铬铁矿及橄榄石等10种天然矿物材料,以水体铜绿微囊藻为研究对象,通过跟踪测定其叶绿素a的变化,研究了天然矿物对水体铜绿微囊藻去除特性,并探讨了天然橄榄石去除铜绿微囊藻的影响因素及去除机理。结果表明：相同条件下天然橄榄石具有最高的除藻能力;矿物用量及藻密度对橄榄石除藻过程影响最大,其次为pH及水温,光强影响最小;当橄榄石浓度为1.5 g·L^‒1,藻密度<1.7×10⁶ cells·mL^‒1、水温15 ℃、反应介质为弱酸性或中性(pH 5~7)时,吸附1 h后,叶绿素a去除率高于96%。进一步分析可知,天然橄榄石主要通过静电作用对铜绿微囊藻进行吸附,进而使藻细胞絮凝沉降,部分藻细胞破裂分解,同时天然橄榄石在反应过程中吸附培养基中的营养盐,造成藻细胞营养缺少,从而对藻细胞的生长造成一定的抑制作用。     

以再生水为补水的景观水体水华爆发特征调查和药剂应急控藻效果评价

采用现场调查和实验室验证的方法,对以再生水为景观补水的水华优势藻进行了分析。2年的现场调查表明,再生水在条件适合时极易发生水华,且水华的优势藻以小球藻为主。在实验室针对小球藻和铜绿微囊藻进行了竞争生长实验研究,在再生水的氮磷浓度范围内小球藻生长快于铜绿微囊藻,这也验证了再生水作为景观水补水时小球藻是优势藻现场调查结论。针对水华爆发初期和水华爆发验证时2种条件,比较研究了4种以化学成分为主的抑藻药剂对以小球藻为水华特征藻的控藻效果。结果表明,这4种药剂对水华的控制均具有一定的效果,并且水华初期实施药剂抑藻,药剂投加少,且效果好。对4种药剂进行急性毒性实验,只有S2一种药剂在安全浓度时对水华爆发初期有抑藻效果。     

AgBiO3对铜绿微囊藻生长的致毒效应

研究了AgBiO3对铜绿微囊藻生长的致毒效应.结果表明,培养液中Ag 的胁迫使铜绿微囊藻的生长繁殖受到明显抑制;由于铜绿微囊藻自身的防御机制,在受到胁迫时其细胞密度随着Ag 浓度的升高呈不对称"V"形变化;在一定铜绿微囊藻密度范围内,Ag 96h半数有效浓度(96h-EC50(y))和投加AgBiO3时初始藻细胞密度(x)之间存在线性关系:y=0.049 7x-0.051 1;在投加Ag 24h后,培养液上清液中Ag 浓度低于<生活饮用水卫生标准>(GB5749-2006)限值.因此,可以利用AgBiO3对铜绿微囊藻生长的致毒效应,将投加银系杀藻剂作为铜绿微囊藻水华控制措施之一.     

长江口边滩水库藻类增殖潜力及遮光控藻研究

从长江口及两个长江口边滩水库(陈行水库和宝钢水库)采集水样,在人工气候室内进行了藻类增殖潜力研究.结果表明,在完全不添加营养成分的前提下,在培养未灭菌水样时蓝绿藻可成为优势种而大量增殖;在灭菌水样中人工接种铜绿微囊藻时,该藻的藻细胞数最大现存量可达5.65×106个/mL.另一方面,采用遮光控藻思路,在上海交通大学致远湖中设置软体浮式人工围隔,待其发生水华后将围隔遮光,7 d后叶绿素a从发生水华时的176.9 μg/L降至21.4μg/L.因此,使用遮光技术可以达到有效控藻的目的.     

曝气对遮光条件下藻类消亡的影响

以斜生栅藻和铜绿微囊藻为材料,分析低光照度范围内藻类光合作用特性和呼吸速率,研究曝气对遮光条件下藻类消亡过程的影响.结果表明,(25±1) ℃时斜生栅藻和铜绿微囊藻的光补偿点分别为600、720 lx,呼吸速率分别为89、57 μmol/(mg*h);光照度低于光补偿点,藻类内源呼吸导致水体DO浓度降低;单纯遮光(光照度为0 lx)处理7 d,斜生栅藻和铜绿微囊藻生物量去除率(以OD650计)分别为17.2%和39.1%;增加曝气措施后,斜生栅藻和铜绿微囊藻去除率分别上升到71.3%和92.0%,曝气能有效促进藻类消亡.实验数据拟合结果证明,藻细胞消亡符合藻细胞内源呼吸-衰减模型.     

不同水温下鲴鱼对铜绿微囊藻的控制作用及对水质的影响

在室内受控模拟条件下开展实验,研究了在19、23、27、31、35℃5个水温梯度下鲴鱼对铜绿微囊藻和水质的影响。研究结果表明,在不同水温下,鲴鱼对铜绿微囊藻具有较强的控制作用,实验结束时铜绿微囊藻密度减少至初始密度的18%~30%,摄食率和消化率分别为6.83×104~8.32×104cells/(g·d)、93%~98%;叶绿素a的去除率为68%~88%;实验组TP、TN去除率分别为22%~25%、20%~38%,对照组的分别为80%~94%、28%~40%。对照组NH+4-N浓度变化很小(0.071~0.073 mg/L),而实验组氨氮浓度显著增大(2.222~3.645 mg/L),分别为初始值的31、34、42、51和46倍。     

不同质量浓度黄莒蒲和狭叶香蒲对铜绿微囊藻的化感作用

分别采用黄菖蒲（IrispseudacorusL．）、狭叶香蒲（TyphaangustifoliaL．）和铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）共生培养的实验方法研究了不同质量浓度黄菖蒲、狭叶香蒲对铜绿微囊藻的化感作用。结果表明,黄菖蒲在质量浓度大于10g／L时对初始密度为1．0×10^7ind／mL的铜绿微囊藻具有较好的抑制作用,表现为黄菖蒲质量浓度为10、20和40g／L时,第15天对铜绿微囊藻的抑制率分别为30．1％、51．8％和84．0％;狭叶香蒲在质量浓度大于20g／L时对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,表现为狭叶香蒲质量浓度为20g／L和40g／L时,第15天对铜绿微囊藻的抑制率分别为34．2％和77．7％,实验过程中,铜绿微囊藻叶绿素a含量逐渐减少,而藻密度、SOD活性及MDA含量先增加后逐渐降低,表明经过一段时间持续地化感胁迫,黄菖蒲和狭叶香蒲可以诱导铜绿微囊藻产生氧化胁迫,导致细胞结构严重损伤和叶绿素大量分解,从而强烈抑制铜绿微囊藻的生长。     

不同质量浓度黄菖蒲和狭叶香蒲对铜绿微囊藻的化感作用简

分别采用黄菖蒲（Iris pseudacorus L.）、狭叶香蒲（Typha angustifolia L.）和铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）共生培养的实验方法研究了不同质量浓度黄菖蒲、狭叶香蒲对铜绿微囊藻的化感作用。结果表明,黄菖蒲在质量浓度大于10 g/L时对初始密度为1.0×10⁷ ind/mL的铜绿微囊藻具有较好的抑制作用,表现为黄菖蒲质量浓度为10、20和40 g/L时,第15天对铜绿微囊藻的抑制率分别为30.1%、51.8%和84.0%;狭叶香蒲在质量浓度大于20 g/L时对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,表现为狭叶香蒲质量浓度为20 g/L和40 g/L时,第15天对铜绿微囊藻的抑制率分别为34.2%和77.7%,实验过程中,铜绿微囊藻叶绿素a含量逐渐减少,而藻密度、SOD活性及MDA含量先增加后逐渐降低,表明经过一段时间持续地化感胁迫,黄菖蒲和狭叶香蒲可以诱导铜绿微囊藻产生氧化胁迫,导致细胞结构严重损伤和叶绿素大量分解,从而强烈抑制铜绿微囊藻的生长。     

不同质量浓度苦草对铜绿微囊藻生长及抗氧化酶系统的影响

采用苦草（Vallisneria spiralis Linn.）和铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）共生培养的实验方法,通过追踪测定铜绿微囊藻的生物量、叶绿素a含量、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性,研究了不同质量浓度苦草对铜绿微囊藻生长及抗氧化酶系统的影响。结果表明,质量浓度大于10 g/L时,苦草对铜绿微囊藻有明显的抑制作用,表现为苦草质量浓度为10、20和40 g/L时,第15天对铜绿微囊藻的抑制率分别为63.3%、94.7%和99.8%,培养过程中,铜绿微囊藻的叶绿素a含量逐渐减少,而SOD、POD活性及MDA含量呈现先增加后逐渐降低的趋势,表明苦草释放的化感物质在经过一定时间积累后能够明显抑制铜绿微囊藻SOD和POD的活性,引起细胞的氧化损伤,促进叶绿素的分解,从而导致藻类死亡,这是苦草抑制铜绿微囊藻生长的原因之一。     

水罗兰对不同密度铜绿微囊藻抑制作用的研究

通过水罗兰与铜绿微囊藻共培养12 d,研究了水罗兰对低密度、高密度的铜绿微囊藻的抑制作用.结果表明,铜绿微囊藻初始光密度(OD680)分别为0.026、0.257时,水罗兰可显著抑制铜绿微囊藻的生长,使其OD680降低.水质检测结果显示,培养过程中共培养液营养盐浓度一直处于较高水平,铜绿微囊藻OD680降低及生长停滞并非因营养不足所引起.通过实验证实了水罗兰可作为铜绿微囊藻水华控制的生态修复物种.     

硫酸亚铁协同过硫酸氢钾去除铜绿微囊藻

避免消毒副产物(DBPs)形成和胞内有机物(IOMs)的释放,是解决传统工艺治理蓝藻水华潜在风险的关键。为此,开展了FeSO₄协同过硫酸氢钾(PMS)高级氧化除藻研究,分别探讨了FeSO₄投加量、pH及无机离子对铜绿微囊藻细胞去除效果的影响。结果表明：当FeSO₄和PMS投加量均为0.1 mmol·L⁻¹时,藻细胞、DOC和UV₂₅₄的去除率分别为94.66%、58.92%和41.52%,藻细胞去除的氧化、絮凝的贡献率分别为30.50%和69.50%;当pH为6.0~10.0时,藻细胞去除率均保持较高水平,其中弱酸环境有利于提高藻细胞的去除;外加的HPO₄²⁻和${{\rm{NO}}_3^{-}} $对${{\rm{SO}}_4^{-}\cdot }$的竞争抑制,可导致藻细胞去除率降低;FeSO₄-PMS可以有效去除含有荧光特性的藻源性有机质(AOMs);当FeSO₄投加量低于0.1 mmol·L⁻¹时,藻细胞、叶绿素a去除率随着Zeta电位净值降低而升高。扫描电镜表征结果表明,协同氧化后大多数藻细胞形态结构完整,从而可有效避免IOMs释放。以上研究结果可为FeSO₄-PMS治理富营养化水体中蓝藻水华提供参考。     

台风对太湖微囊藻群体大小的影响

为了解台风对太湖微囊藻群体大小及在水体中分布的影响,于2013年7月12—16日台风苏力经过太湖期间,测定并分析了风速、总氮、总磷、微囊藻群体大小和Chl-a浓度变化。结果表明,台风过程中水体中总氮和总磷浓度分别从1.33 mg·L-1和0.07 mg·L-1提高到2.70 mg·L-1和0.23 mg·L-1,48 h内微囊藻群体平均大小从32.80 μm增加到69.43 μm。此外,水体中Chl-a浓度与风速显著正相关(r=0.472,P -1)。研究表明,强风浪扰动(如台风)能够引起水体中氮磷浓度的提高,改变微囊藻在水体中的分布,并且能够促进微囊藻群体的迅速增大。     

预氯化输水对表面停留性有机物及混凝除藻的影响

针对预氯化这一常用的预氧化方法,考察了表面停留性有机物(S-AOM)在这一过程中对铜绿微囊藻起到的关键作用。同时,探讨了表面停留性有机物及藻的氧化应激对混凝除藻效果的影响。结果表明,预氯化过程可实现适度预氯化的最佳氯投加量,适度预氯化可以在实现脱附S-AOM的同时不损伤藻细胞,强化后续混凝除藻的效果。此外,经过适度预氯化后的藻细胞在远程输水过程中可能会发生程序性死亡,胞内有机物不断泄漏,这仍会对水厂混凝除藻效果产生不利影响。因此,预氧化后藻细胞发生程序性死亡是预氯化强化混凝工艺需要考虑的关键因素。     

大气压等离子体射流对水中铜绿微囊藻的灭活作用

以铜绿微囊藻为研究对象,将空气源大气压等离子体射流(APPJ)引入到液相,构建新型的大气压等离子体射流液相反应体系,考察了不同APPJ处理方式对铜绿微囊藻的灭活效率,观察了放电处理的藻细胞形态,分析了培养基pH的变化和液相产生的主要活性物质(H2O2和O3)对藻灭活的作用,并探讨了APPJ灭活铜绿微囊藻的作用机理。研究结果表明,当电压为7 kV,空气气体流速为4 L/min,藻液吸光度约为0.200,铜绿微囊藻的灭活率达到99.16%;处理后的藻发生细胞变形和破裂;处理后的藻液中产生H2O2和O3等活性物质,同时产生大量的NO3-和NO2-离子,导致液相pH迅速下降。通过考察主要活性物质(H2O2和O3)及藻液pH因素发现,单一因素灭活效果不佳,主要活性物质(H2O2和O3)和pH的组合因素是APPJ灭活水中铜绿微囊藻的主要原因。     

不同投加密度的霍甫水丝蚓对穗花狐尾藻化感抑藻效应的影响

利用沉水植物释放化感物质抑制水体中蓝藻生长是目前生态安全性极高的抑藻手段。穗花狐尾藻已被证实具有抑藻作用,为此,从外在生物作用可能会对沉水植物抑藻产生影响的角度出发,选用霍甫水丝蚓和穗花狐尾藻、铜绿微囊藻(FACHB-524)为研究对象,以低、中、高密度霍甫水丝蚓与穗花狐尾藻进行共培养,同时设置对照组(无霍甫水丝蚓投加即零密度组),并以蒸馏水代替种植水为空白组;对穗花狐尾藻种植水进行抑藻效应测定,对比分析了各组铜绿微囊藻的藻密度、SOD酶活性、MDA含量、叶绿素-a含量的变化。结果表明：处理组的抑藻效应显著高于对照组,霍甫水丝蚓对穗花狐尾藻的促进作用与霍甫水丝蚓密度相关,且霍甫水丝蚓对穗花狐尾藻化感抑藻效应存在一个最佳密度。不同密度(低、中、高)的霍甫水丝蚓的存在均可增强穗花狐尾藻化感作用。其中中密度组最为显著,其抑藻率最高可达到62.22%,各处理组叶绿素-a含量下降,中密度组最为显著。对藻细胞的生理指标进行分析,发现处理组中SOD 活性先升后降、MDA含量持续升高,化感物质造成藻细胞活性氧的过量积累可能是导致其死亡的直接原因。     

Effects of allelochemical extracted from water lettuce (Pistia stratiotes Linn.) on the growth, microcystin production and release of Microcystis aeruginosa

This study explored the optimisation of a method of extracting allelochemicals from Pistia stratiotes Linn., identified the optimal dose range for the allelochemicals’ anti-algal effect and investigated their impact on the growth of Microcystis aeruginosa, as well as the production and release of microcystin-LR (MC-LR). Based on measured changes in algal cell density and chlorophyll a (Chl-a) content, the allelochemicals were confirmed to have the strongest anti-algal effect with the lowest half-effect concentration of 65 mg L^?1 when they were extracted using ethyl acetate as the extraction solvent, 1:20 g mL^?1 as the extraction ratio and 1 h as the extraction time. The allelochemicals extracted from P. stratiotes using this optimal method exhibited the strongest inhibitory effect on the growth of algae when used within a dose range of 60–100 mg L^?1; the relative inhibitory ratio reached 50–90 %, and Chl-a content reduced 50–75 % in algae cell cultures within 3–7 days. In addition, the extracted allelochemical compounds demonstrated no significant impact on the extracellular release of MC-LR during the culturing period. The amount of intracellular MC-LR per 10⁶ algal cells increased depending on the increasing dose of allelochemicals from P. stratiotes after 7 days of culturing and maintained stability after 16 days. There was no increase in the total amount of MC-LR in the algal cell culture medium. Therefore, the application of allelochemicals from P. stratiotes to inhibit M. aeruginosa has a high degree of ecological safety and can be adopted in practical applications for treating water subjected to algae blooms because the treatment can effectively inhibit the proliferation of algal cells without increasing the release of cyanotoxin.     

Biological treatment of wastewater by selected aquatic plants

Pollutant-removal efficiency of certain macrophytes and algae, such as Eichhornia crassipes, Microcystis aeruginosa, Scenedesmus falcatus, Chlorella vulgaris and Chlamydomonas mirabilis, has been tested in laboratory conditions to evaluate their potential role in wastewater treatment. Sewage of Varanasi city, mixed with the effluents of about 1200 small-scale industries, was used for the tests. The investigation was performed in three stages i.e. a water hyacinth culture followed by an algal culture, and finally a second water hyacinth culture. For the first water hyacinth culture, 10 water hyacinth plants were grown in a tank of wastewater with 15 days' retention time. In the second stage, algal species were cultured in the treated wastewater for 5 days, whilst in the third stage, water hyacinth plants were again grown for further treatment of the wastewater for 9 days. This three-stage aquaculture resulted in very high reductions of BOD (96.9%), suspended solids (78.1%), total alkalinity (74.6%), PO(4)-P (89.2%), NO(3)-N (81.7%), acidity (73.3%), NH(4)-N (95.1%), COD (77.9%), hardness (68.6%) and coliform bacteria (99.2%). An increase in the concentration of dissolved oxygen (70%) was also observed.     

Role of illumination intensity in microcystin development using Microcystis aeruginosa as the model algae

Environmental Science and Pollution Research - Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa) is one of the most common genera of cyanobacteria in algal blooms. In the present work, the impact of the...     

Response of microcystis to copper stress: do phenotypes of microcystis make a difference in stress tolerance?

To elucidate the role of phenotype in stress-tolerant bloom-forming cyanobacterium Microcystis, two phenotypes of M. aeruginosa - unicellular and colonial strains were selected to investigate how they responded to copper stress. Flow cytometry (FCM) examination indicated that the percents of viable cells in unicellular and colonial Microcystis were 1.92-2.83% and 72.3-97.51%, respectively, under 0.25 mgl(-1) copper sulfate treatment for 24h. Upon exposure to 0.25 mgl(-1) copper sulfate, the activities of antioxidative enzyme, such as superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), were significantly increased in colonial Microcystis compared to unicellular Microcystis. Meanwhile, the values of the photosynthetic parameters (F(v)/F(m), ETR(max), and oxygen evolution rate) decreased more rapidly in unicellular Microcystis than in colonial Microcystis. The results indicate that colonial Microcystis has a higher endurance to copper than unicellular Microcystis. This suggests that the efficient treatment concentration of copper sulfate as algaecides will be dependent on the phenotypes of Microcystis.