铜绿微囊藻生长特性研究

研究了pH,扰动及营养盐对铜绿微囊藻生长的影响.结果显示铜绿微囊藻生长的最适pH为8.5～9.5,生长过程对水体的pH也会产生较大影响,总的趋势是使水体pH趋向于9～9.5;扰动对铜绿微囊藻生长的影响主要表现在生长滞后,但对其生长速率及生物量均无太大影响;增加磷浓度更易促进铜绿微囊藻的生长,氮对铜绿微囊藻的生物量则有较大影响.     

海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应的模拟研究

模拟研究了在添加过量无机氮造成海水的富营养化条件下,水体pH、无机碳体系、海-气CO2通量的变化过程,探讨了海水无机碳对过量无机氮输入引起的富营养化响应机制.结果表明, NO-3添加组中,当浓度≤37.60μmol·L-1,时, HCO-3、p(CO2)增加, pH、CO2-3下降;当浓度≥188μmol·L-1,时,则正好相反. NH 4添加组中,当浓度≤25.20μmol·L-1时能够明显促进水体HCO-3、p(CO2)减少, pH、CO2-3增加,水体表现为吸收大气CO2;当浓度≥126μmol·L-1时,水体表现为向大气释放CO2,且强度随浓度的增加而增强. N0-2添加组中,当N0-2浓度在7.90μmol·L-1时, HCO-3、p(CO2)呈明显的下降趋势, pH、CO2-3则随时间明显增加,水体表现为吸收大气CO2且强度随时间的增加而增强,而当N0-2高于和低于此浓度时,无机碳变化不明显.水体Chl-a较对照组的增加量(△Chl-a)与△p(CO2)具有很好的负相关关系(r=-0.87, p<0.0001, n=16),表明造成以上差异的原因与水体中浮游植物在不同形式不同浓度无机氮作用下对水体无机碳利用性不同有关.     

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%;在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L);c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.      

太湖藻对水-沉积物界面磷交换过程的影响

采用太湖梅梁湾沉积物和上覆水,以及从太湖水体中分离出的水华优势蓝藻(铜绿微囊藻)和常见绿藻(月芽藻), 室内模拟研究了这2种藻对太湖梅梁湾沉积物磷交换过程的影响. 结果表明:藻种的不同显著影响磷在水-沉积物界面的交换过程. 在沉积物和上覆水灭活条件下,铜绿微囊藻能够显著增加沉积物磷的释放量,引起上覆水中可溶性磷酸盐的增加;而月芽藻的存在没有引起沉积物中磷的明显释放,上覆水中可溶性磷酸盐一直保持在很低水平. 在低磷浓度的水体中,藻类会被诱导产生碱性磷酸酶,分解大分子可溶性有机磷,以满足自身生长的需要. 沉积物中各形态磷存在明显的转化作用,其中铁磷和碱提有机磷含量明显下降,而钙磷和酸提有机磷含量则大幅增加.      

厌氧水环境中噬菌体MS2的存活和团聚特性及理化因素的影响

为探究病毒在厌氧水环境中的存活特性,以噬菌体MS2为模式病毒,采用双层平板法进行噬菌体MS2的定量检测,研究温度、pH值、悬浮颗粒物、乙酸等理化条件对噬菌体MS2的影响,分析其衰减动力学特征,并通过测定Zeta电位和噬菌斑直径考察噬菌体颗粒在不同条件下的聚集状况.结果表明,在厌氧水环境中,噬菌体MS2的衰减符合一阶指数衰减模型.在众多研究因素中,温度是影响噬菌体MS2存活的最主要因素.噬菌体MS2在4,17,25和35℃时的T₉₀分别为20.36,6.14,5.15和0.46d.35℃条件下12h后噬菌体失活率高达2.44lg,而4℃条件下7d后噬菌体失活率仅有0.78lg.增加乙酸浓度能明显提高噬菌体MS2的衰减速率.低pH值和悬浮颗粒物条件会促进噬菌体的团聚,使噬菌体颗粒Zeta电位降低,水力学直径增大,但悬浮颗粒物浓度过高会影响颗粒间的静电作用.噬菌体的团聚也增加了噬菌斑的直径,pH=6和20mg/L的悬浮颗粒物条件下,直径1.0mm以上的大噬菌斑数量占比分别达到了45.61%和57.74%.明确厌氧水环境中各种理化因素对噬菌体MS2的影响,可为水环境病毒控制提供科学依据.     

扰动对外源性磷在模拟水生态系统中迁移的影响

采用同位素示踪法,模拟研究不同扰动强度对外源性磷在水体、铜绿微囊藻和底泥中迁移的影响.水体中外源性磷首先由快速的物理化学分配进入铜绿微囊藻和底泥中,然后其在水体中的迁移主要受铜绿微囊藻生长状况的影响.实验表明,当扰动强度为30r/min时,铜绿微囊藻生长得最好.单位质量铜绿微囊藻中最大外源性磷含量与扰动强度无关,但扰动能加快铜绿微囊藻对外源性磷的吸收速率.水体中溶解的外源性磷含量随时间持续下降,微囊藻的衰亡能促进水体中磷向底泥中迁移.最终绝大部分外源性磷迁移到底泥中.增加扰动能有效降低水体中溶解性磷的浓度,在扰动为30r/min时,水体中外源性磷从2.183mg/mL下降到0.0180mg/mL.     

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.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.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

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.     

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.     

CO2/pH对三种藻生长及光合作用的影响

研究了在不同pH值和不同溶解性无机碳(DIC)浓度下太湖中惠氏微囊藻、四尾栅藻和菱形藻的生长和光合作用特征.研究表明, CO2/pH对3种藻的影响明显不同.惠氏微囊藻生长的最适pH值为8.0～9.0,pH7.0～9.0时具有较高的光合作用速率;四尾栅藻在偏酸性和偏碱性环境水体中均能较好生长,在本实验的pH值范围内均具有较高的光合作用速率;四尾栅藻在偏酸性和偏碱性环境水体中均能较好生长,在本实验的pH值范围内都具有较高的光合作用速率;菱形藻生长的最适pH值为7.0左右,在此pH值下光合作用速率也最高.惠氏微囊藻的K0.5(DIC)略小于四尾栅藻和菱形藻,表明对外源无机碳的亲合力要略大于四尾栅藻和菱形藻;但当DIC浓度达到饱和时,惠氏微囊藻和四尾栅藻的最大光合作用速率要远大于菱形藻.     

利用络氨铜控制景观水体藻华

研究了络氨铜对不同生长期的典型蓝藻（铜绿微囊藻,Microcystis aeruginosa）15d生长抑制影响的基础上,开展了络氨铜对不同时期景观池水中叶绿素a含量的影响,并跟踪测定了其中的有效铜离子浓度变化.结果表明,络氨铜在0.10mg·L-1（络氨铜的有效浓度,下同）时,可完全抑制适应期铜绿微囊藻的生长;在4d...     

再生水水质环境中典型水华藻的生长特性

基于微藻的生长潜力试验,研究了再生水回用于景观水体时的水华风险.结果表明,在天然混合藻种接种体系中,铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)在再生水水质条件下的生长潜力大于其他受试藻种,其在3种二级出水(A2O、氧化沟和活性污泥)中的最大藻密度均可大于106个.mL-1,比生长速率0.39 d-1.A2O-超滤膜过滤-活性炭吸附-氯消毒深度处理工艺没有有效减低铜绿微囊藻的生长潜力,难以减小水华风险.再生水中的TP浓度能够明显影响铜绿微囊藻的最大密度(Kmax)和最大种群增长速率(Rmax),且符合Monod方程.     

水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用

针对富营养化水体的除磷和微型藻类生物生长的抑制问题,研究了水绵(Spirogyra)的除磷特性及其对微藻生长的抑制作用.以蓝藻中的Microcystis aeruginosa、绿藻中的Scenedesmus为代表,研究了Spirogyra对微型藻类生物生长的抑制特性.共培养实验结果表明,Spirogyra对以上2种藻类的生长具有明显的抑制作用,对Chlorella的生长也有同样的抑制作用;共培养、Spirogyra培养液及其过滤液对Microcystis aeruginosa、Scenedesmus生长的影响等实验表明,这种抑制作用是因Spirogyra生长的代谢分泌物或其共生微生物而引起.用总磷(TP)浓度小于1.60mg·L-1的模拟湖水进行实验,发现Spirogyra在生长过程中可以有效地去除水中的磷.磷的去除效率与氮营养物成份有关,NH4 -N/NO3--N质量比为3:7时除磷效率最高.除磷过程中无机氮磷比的变化规律表明,除却Spirogyra同化除磷之外,Spirogyra生长会引起水体pH升高,从而诱导磷沉积是除磷的重要机制之一.Spirogyra对微型藻类生长良好的抑制性能以及除磷特性为富营养化水体的生物修复、水源水的保护提供了新的技术途径.     

水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞的吸附特征及动力学研究

本文探究了活、死水华束丝藻和铜绿微囊藻对水中甲基汞（MeHg）的吸附动力学特征和等温吸附模型。结果表明,当MeHg浓度为100 ng/L时,活、死水华束丝藻能吸附水中99.2%和90.9%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.1×10^-2 ng/（10⁸cells）,活、死铜绿微囊藻能吸附水中98.5%和94.0%的MeHg,平衡吸附量分别为9.9×10^-2 ng/（10⁸cells）和9.4×10^-2 ng/（10⁸cells）;两种藻对MeHg的吸附过程符合准一级、准二级动力学模型;活水华束丝藻和活、死铜绿微囊藻对MeHg的等温吸附过程符合Freundlich等温吸附模型,死水华束丝藻对MeHg的等温吸附过程符合Langmiur等温吸附模型;对藻细胞结构进行表征,发现活藻和死藻对MeHg的吸附在细胞表面均呈现为生物快速吸附过程,活藻还呈现为生物慢速富集过程,故活藻对MeHg的吸附率高于死藻。     

深水循环混凝沉淀处理含铜绿微囊藻原水的效果和机理研究

为了探明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水的效果和机理,采用U形管模拟深水循环装置对含有铜绿微囊藻的原水进行预加压,再进行混凝沉淀处理,测定了40~80 m深水循环混凝沉淀的处理效果,探究了深水循环除藻机理,并评价了水质安全性.结果表明:随着循环深度的加大,深水循环混凝沉淀效果越好;在投药量30 mg·L-1时,60~80 m深水循环混凝沉淀对藻类去除率达到95%以上,浑浊度小于1.6 NTU,处理效果比原水直接混凝沉淀、预氧化混凝沉淀显著提高.深水循环利于藻类去除的机理是,藻细胞内气囊受深水水压作用而坍塌破裂,气囊内气体透过细胞壁扩散进入水中,藻体失去气囊浮力,由上浮转而下沉.深水循环及混凝沉淀阶段水中的藻毒素、DOC均未增加,说明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水是安全的.     

营养盐恢复对氮磷饥饿铜绿微囊藻生长的影响

在自然水体中微囊藻经常经历营养盐的限制和再补充,营养盐浓度的波动影响着微囊藻的生长和暴发.本文利用14C标记和荧光定量PCR研究了营养盐恢复对氮磷饥饿的铜绿微囊藻细胞生理和光合作用相关基因表达的影响.结果表明经过氮磷饥饿的铜绿微囊藻在补充营养盐后,都能快速生长,氮饥饿的藻细胞生长更快,但其经过快速增长期后很快开始衰亡.补充营养盐后,经过磷饥饿的藻细胞固碳能力和光合作用相关基因表达很快恢复至未经饥饿藻细胞的水平,而经过氮饥饿的藻细胞其固碳能力和相关基因虽然有很大提升,却难以恢复至未经饥饿的藻细胞的水平.这可能也是氮饥饿的藻细胞在饥饿解除后虽然能暂时地快速生长,但很快又进入衰亡的原因之一.     

藻类与扰动共存下水体中不同形态磷的数量分布规律

以太湖梅梁湾的沉积物和上覆水为研究材料,研究了铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)与扰动共存下,水体中不同形态磷的数量分布以及不同藻类对水体中形态磷分布的贡献.结果表明,无论扰动与否,上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性磷酸盐(DIP)、生物有效磷(BAP)均呈降低趋势.但是,在扰动和无扰动条件下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力恰好相反.水体中磷的消失主要归于颗粒物质的物理化学吸附和藻类的生物利用作用,但扰动与否两者对磷消失的贡献率明显不同.无扰动状态下,铜绿微囊藻和羊角月牙藻对DTP和DIP的吸收能力均在60%左右;而扰动状态下,两者对DTP和DIP的吸收能力分别下降至40%和25%.磷在沉积物不同形态磷间的数量分布也发生明显变化.无论扰动与否,NH_4Cl-P与钙磷(Ca-P)均有所降低,Fe/Al-P则增加,但扰动下NH_4Cl-P与Ca-P下降幅度与Fe/Al-P升高幅度均更大.与铜绿微囊藻相比,羊角月牙藻更有利于Ca-P的释放和Fe/Al-P的形成.     

水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究

研究了不同浓度水网藻种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用以及对叶绿素a和抗氧化酶活性(SOD、CAT、POD)的影响.结果表明,水网藻种植水对铜绿微囊藻的抑制效果明显,20%～80%浓度的种植水第8 d的平均抑藻率达到98.9%,藻细胞几乎全部死亡.在种植水的作用下藻细胞叶绿素a含量迅速降低,叶绿素a遭到破坏.实验前2 d由于受到活性氧的刺激铜绿微囊藻抗氧化酶活性增加,且都高于对照组,随着抗氧化酶活性达到极限,活性氧开始积累并破坏细胞的正常代谢,抗氧化酶活性迅速降低,80%浓度的实验组至第8 d时SOD、CAT、POD活性分别仅为31、6、5 U.mg-1.水网藻种植水经过高温处理后对铜绿微囊藻基本没有抑制作用,说明种植水中的抑藻物质具有热不稳定性.     

电子束辐射对铜绿微囊藻藻毒素产生和释放的抑制作用研究

铜绿微囊藻及其所产生的藻毒素严重威胁人类健康和生命安全,给水处理带来很大困难.利用直线加速器产生的电子束对铜绿微囊藻分别进行1、2、3、4和5 kGy的辐射,通过胞内毒素和胞外毒素的变化,分析了电子束辐射对藻细胞毒素产生和释放过程的影响.结果表明,2～5 kGy的辐射使藻细胞叶绿素a含量迅速大幅下降,对胞外毒素的去除率分别为76.9%、76.2%、76.2%和97.7%,表明电子束辐射对微囊藻毒素的降解作用.胞内毒素、胞外毒素与叶绿素a浓度之间的相关性拟合进一步证实电子束辐射抑制了胞内毒素的产生.     

Variation in assimilable organic carbon formation during chlorination of Microcystis aeruginosa extracellular organic matter solutions

This study investigated the chlorination of Microcystis aeruginosa extracellular organic matter(EOM) solutions under different conditions, to determine how the metabolites produced by these organisms affect water safety and the formation of assimilable organic carbon(AOC). The effects of chlorine dosages, coagulant dosage, reaction time and temperature on the formation of AOC were investigated during the disinfection of M.aeruginosa metabolite solutions. The concentration of AOC followed a decreasing and then increasing pattern with increasing temperature and reaction time. The concentration of AOC decreased and then increased with increasing chlorination dosage, followed by a slight decrease at the highest level of chlorination. However, the concentration of AOC decreased continuously with increasing coagulant dosage. The formation of AOC can be suppressed under appropriate conditions. In this study, chlorination at 4 mg/L, combined with a coagulant dose of 40 mg/L at 20°C over a reaction time of 12 hr, produced the minimum AOC.