扰动强度对太湖水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光的影响

风浪扰动在湖泊和水库中频繁发生,是影响湖泊生态系统的重要因素之一.为了解太湖风浪扰动对水华微囊藻群体生长的影响,并探究其影响机理,利用室内摇床试验,设置不同的扰动强度（0、50、100、200、400 r/min）来模拟太湖风浪扰动,扰动时间为24 h,并测定不同扰动强度下水华微囊藻群体生长和叶绿素荧光参数.结果表明,所有试验组中,100 r/min组的ρ（Chla）、微囊藻数量、F_v/F_m（潜在最大光合效率）、ETR_max（潜在最大光合速率）、I_k（半饱和光强）和α（光能利用效率）增加最快,试验结束时分别为扰动前的3.29、10.75、1.20、2.30、2.21和1.21倍;并且扰动结束后,100 r/min组中3~10细胞群体细胞数量占比由25.80%降至20.70%,显著低于对照组（P < 0.05）,而>10细胞群体细胞数量占比由0增至25.55%,显著高于对照组（P < 0.05）.方差分析表明,试验第7~11天,100 r/min组的ρ（Chla）、水华微囊藻数量、F_v/F_m、ETR_max和α显著高于对照组（P < 0.05）;第1~5天,400 r/min组的ρ（Chla）、ETR_max和I_k显著低于对照组（P < 0.05）.研究显示,适宜的扰动强度（100 r/min）促进水华微囊藻群体生长和光合活性,过高的扰动强度（400 r/min）则抑制水华微囊藻群体生长和光合活性.      

氮磷比对水华蓝藻优势形成的影响

通过批量培养实验研究了不同磷水平下N/P比对铜绿微囊藻(蓝藻)和斜生栅藻(绿藻)生长速率的影响,并在太湖蓝藻水华暴发期间,监测了梅梁湾和湖心区水体叶绿素a浓度和氮磷营养盐结构变化,以探讨N/P比对蓝藻优势形成的影响.结果表明, N/P比对铜绿微囊藻和斜生栅藻生长的影响并不表现在一个确定值上,而与水体氮磷的绝对浓度有关,在0.02mg/L磷浓度下,铜绿微囊藻和斜生栅藻在N/P比为4:1~32:1范围内生长速率均较低(0.067~0.074,0.018~0.022d-1),说明受到营养盐的限制;当磷浓度达到0.20mg/L时, 铜绿微囊藻在N/P比为32:1时生长速率达到最大值(0.240d-1),斜生栅藻在N/P比为64:1时生长速率达到最大值(0.380 d-1);而在磷浓度升高到2.00mg/L时,不同N/P比下铜绿微囊藻和斜生栅藻均达到最大生长速率(0.24~0.25, 0.378~0.381d-1),说明氮磷浓度均比较充足,N/P比对生长速率已经没影响.可见,氮磷浓度比N/P比对两种藻的生长影响更大.与斜生栅藻相比,铜绿微囊藻对氮磷营养的生理需求和最大生长速率均相对较低,属K策略物种,易在低氮磷浓度下形成优势.梅梁湾在水华暴发期间氮浓度一直远低于水华较轻的湖心区,而磷浓度远高于湖心区,进而导致梅梁湾N/P质量比(低于20:1)在水华期间一直低于湖心区(124:1),低N/P比是蓝藻水华暴发导致氮浓度下降,磷浓度升高的结果.     

水华微囊藻对除草剂S-异丙甲草胺胁迫的光合活性响应

随着农业生产的发展,酰胺类除草剂的大量使用造成了一系列环境污染问题.为探究酰胺类除草剂——S-异丙甲草胺对水生生态系统造成的影响,运用浮游植物分类荧光仪(Phyto-PAM),以蓝藻中的水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)为受试生物,测定了水华微囊藻在不同ρ(S-异丙甲草胺)胁迫下7 d内光合色素含量及相关叶绿素荧光参数的变化.结果表明:①培养周期内,随ρ(S-异丙甲草胺)的增加水华微囊藻叶绿素a与类胡萝卜素的含量均受到不同程度的抑制.②各S-异丙甲草胺处理组的实际光能转化效率〔Y(Ⅱ)〕在培养后1~5 d均低于对照组,到第7天时均恢复正常水平.③从第3天起,各S-异丙甲草胺处理组最大光能转化效率(F_v/F_m)、半饱和光照强度点(I_k)均高于对照组,并且10、25和50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的最大电子传递速率(P_nmax)也高于对照组.④从第5天起,10、25和50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的快速光响应曲线均高于对照组.⑤除50 mg/L S-异丙甲草胺处理组的α(光能利用率)显著低于对照组外,其余各S-异丙甲草胺处理组的α值随培养时间的增加出现波动,到第5天又恢复正常水平.研究显示:当ρ(S-异丙甲草胺)范围为0.1~50 mg/L时,水华微囊藻中光合色素含量降低,而水华微囊藻能通过稳定实际光能转化效率及光能利用率来提高最大光能转化效率、电子传递速率及耐强光能力,从而增强光合活性耐受外来胁迫;当ρ(S-异丙甲草胺)为50 mg/L时,水华微囊藻抗胁迫能力有所降低.      

碳氮比对活性污泥胞外聚合物的长期影响

以人工模拟废水为研究对象,采用4组SBR反应器（R₀,R₅,R₁₀和R₁₅）,重点考察了碳氮比（C/N）对胞外聚合物（EPS）含量及其组分（蛋白质（PN）、多糖（PS）和核酸（DNA））的影响.试验结果表明：C/N对EPS及其组分具有显著影响.随着C/N由0升高至15,EPS和紧密结合型胞外聚合物（TB-EPS）含量逐渐升高,而松散型胞外聚合物（LB-EPS）含量逐渐降低,EPS以TB-EPS为主（占77.4%~93.6%）.EPS和TB-EPS中的PN、PS和DNA含量随着C/N值升高而升高,LB-EPS中的PN、PS和DNA含量随C/N升高而降低.此外,随着C/N的增大,毛细吸水时间（CST）和污泥比阻（SRF）值显著增大,污泥的脱水性能变差.     

镍和砷对铜绿微囊藻光合效应的影响

利用快速叶绿素荧光诱导动力学分析,研究了镍和砷对水华藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的光合活性(F_v/F_m)和电子传递链的影响。结果发现,0.1~1.0 mg/L Ni~(2+)在低浓度处理1 d时,均可显著降低铜绿微囊藻的叶绿素a含量,抑制光合活性,叶绿素荧光产量和相应光合参数(φD_0、RC/CS_0和ET_0/ABS)均显著下降,并且抑制作用随着胁迫浓度和时间的增加而加剧;而不同As~(3+)浓度胁迫铜绿微囊藻时,1 d内抑制作用显著,叶绿素a含量、光合活性均和电子传递链光合参数显著下降,但低浓度处理组的光合活性有一定程度的恢复,光合参数RC/CS_0升高。实验结果表明,不同浓度Ni~(2+)和As~(3+)对铜绿微囊藻光合系统抑制效果不同,作用电子传递链的位点也不同,说明快速叶绿素荧光动态技术能够有效检测不同重金属的毒性效应。     

温度对水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻生长、光合作用及浮力变化的影响

通过批量培养实验,测定培养过程中藻的生物量、光合放氧速率及浮力等的变化,研究了2种典型水华蓝藻-水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻在不同温度下的生长和光合作用特征及浮力调控的机制结果表明,水华微囊藻在温度低于13℃时几乎不能生长,高于16℃能缓慢生长,且随着温度升高,生长速率增大;孟氏浮游蓝丝藻在温度为10℃时就能缓慢生长,当温度高于16℃时即能够较好生长;2种藻的生长速率在10～28℃范围内都随温度升高而增大.2种蓝藻在10℃以上均能进行光合作用,且在实验温度范围内(10～28℃)随温度的升高而增强当温度从28℃转至13℃以下温度培养时,2种蓝藻的浮力下降明显,细胞内伪空胞、糖及蛋白质的变化表明,糖的积累使细胞密度增大是细胞浮力下降的主要原因;在72h之内,水华微囊藻和浮游蓝丝藻细胞内糖含量分别增加了2.2倍和2.5倍,这说明温度降低至13℃以下,水华微囊藻下沉趋于休眠,而孟氏游浮蓝丝藻则趋于底栖继续生长;温度升高至13℃以上,水华微囊藻趋于复苏和上浮,而孟氏浮游蓝丝藻趋于浮游.     

高锰酸钾预氧化强化混凝去除螺旋鱼腥藻的研究

以水华优势藻螺旋鱼腥藻为对象,研究不同高锰酸钾浓度氧化下,藻光合作用能力,藻液中Mn浓度,胞外有机物三维荧光和分子量分布的变化.研究发现高锰酸钾氧化作用主要在1 h内完成,1 h后藻液中残余Mn的含量达到1.23%~5.98%.藻光合能力随着高锰酸钾浓度上升而下降,随着高锰酸钾浓度升高,藻细胞分泌更多胞外有机物,同时藻细胞受到破坏,生成消毒副产物的前驱物腐殖酸.高锰酸钾预氧化1 h后进行混凝实验发现,藻的去除率显著升高,比直接混凝增加33.99%~36.35%.     

氨氮和硝氮在太湖水华自维持中的不同作用

通过室内实验和野外监测相结合的方法,探讨了氨氮(NH4+-N)和硝氮(NO3--N)在太湖水华自维持中的不同作用.室内实验结果表明,水华微囊藻在以NH4+-N为氮源时比以NO3--N为氮源时具有更高的生长以及光合能力,当生长在不同的NH4+-N/NO3--N(浓度比)上时水华微囊藻均优先吸收NH4+-N,而当NH4+-N浓度大于2mg/L时,水华微囊藻的生长速率急剧下降;野外监测结果显示,在太湖藻型区,水体中的氮源以NO3--N为主,除了竺山湾,其余湖区全年NH4+-N/NO3--N基本在0.5以下,NH4+-N年平均浓度在2mg/L以下.结果表明,太湖中巨大的氨再生量使得浮游植物能以NH4+-N为主要氮源生长,而低浓度NH4+-N环境避免了浮游植物的生长受到抑制,两者共同保证了夏秋季太湖浮游植物的高生长以及光合能力,使得微囊藻生长旺盛、蓝藻水华维持在严重状态.     

CO_2浓度升高和温度升高对铜绿微囊藻生长及产毒影响

以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)FACHB905为研究对象,对4种条件下:(1)25℃+400μmol/mol(对照组);(2)29℃+400μmol/mol(温度升高组);(3)25℃+800μmol/mol(CO2升高组);(4)29℃+800μmol/mol(温室效应组),藻的生物量及微囊藻毒素含量的变化进行了测定,结果表明:温度升高与CO2浓度升高能够协同刺激铜绿微囊藻(M.aeruginosa)的生长,CO2浓度升高能导致铜绿微囊藻(M.aeruginosa)培养物中总毒素含量的上升,且总毒素含量与藻的生物量显著正相关(P0.05),但单个藻细胞的平均产毒量不会随CO2浓度升高而提高。上述结果说明全球气候变化(大气温度与CO2浓度的同时升高)将有可能造成铜绿微囊藻(M.aeruginosa)水华的生物量增加,总产毒量将随之增加。     

不同氮磷比对水华微囊藻生长特性的影响

通过对水华微囊藻(Miscrocystis flos-aquae)在N/P比4∶1、16∶1、40∶1、80∶1培养液中进行19 d的批量培养。研究发现,水华微囊藻在N/P比为16∶1时,生长繁殖情况最好;其次在N/P比40∶1和80∶1时,也有一定的生长,但当N/P比为4∶1时,水华微囊藻的生长繁殖受到氮的限制,藻体细胞数仅在开始几天里少量增长,随后一直下降,藻体细胞逐渐死亡。     

厦门西港和九龙江口浮游植物生化组成及其环境因子效应

厦门西港和九龙江口浮游植物碳水化合物与光强、盐度和叶绿素ａ均显著正相关，蛋白质与光强有负相关关系，脂类受光强的影响较小，蛋白质与碳水化合物之比与氮磷比显正相关。１０月该海域浮游植物叶绿素ａ与生化组分含量都比４月高，与１０月海水温度和海面辐照度较高有关     

光和营养盐对三角褐指藻生化组成的影响

采用¹⁴C标记技术,测定三角褐指藻光合作用速率及其光合产物生化组成的相对含量。实验结果表明,在常温和适宜的光强围范内,随光强增强,三角褐指藻光合产物中蛋白质百分比减少,碳水化合物百分比增加,脂类相对含量基本不变。当海水氮磷比为16时,藻类蛋白质合成的相对含量最高。光合产物生化组成蛋白质与碳水化合物之比（P/C）的变化可以反映在不同海洋环境下藻类的生长状态。     

湖泊沉积物再悬浮对苦草光合机能的影响

不同光照强度下,研究湖泊表层沉积物再悬浮对苦草光合机能的影响。沉积物再悬浮后大量颗粒细粒径(4μm)颗粒附着在苦草的叶片上,造成叶片的叶绿素含量降低、叶绿体电子传递速率(ETR)和光合系统I(IPSII)活力(Yield)降低、光能耗散过程变化等不利的影响,并且弱光条件下影响程度较大。文章认为水体沉积物再悬浮对沉水植物的影响主要是细粒径(4μm)颗粒的作用。太湖沉积物再悬浮后细质颗粒附着在苦草叶片上,影响其光合机能,是苦草种群退化的重要机制之一。     

光照度对水华鱼腥藻细胞比重与藻丝长度的影响研究

为深入探索可获得光资源量(light availability)与水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)浮沉关键因子——细胞比重、藻丝长度,以及水华鱼腥藻沉降损失的关系,开展了纯培养试验.在温度(25±1)℃,光照度分别为100,500,1000,3000,5000lx的条件下,培养时间35d,结果显示:在1~10d内鱼腥藻细胞比重随光照度增大而增大,在10d左右达到最大值,随后各光照组下鱼腥藻细胞比重较稳定且相差不大;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝越短,其变化趋势是先增大到最大值再减小;光照越强,水华鱼腥藻的藻丝长度越快增大到最大值;实验结束时高光照度下水华鱼腥藻沉降损失比率较小,均低于10%,低光照下水华鱼腥藻沉降性能较好,最高可达到57.3%.实验结果表明:可获得光资源量下降直接影响鱼腥藻比重和藻丝长度并进一步导致鱼腥藻的沉降损失比率增大,这为持续型垂直混合导致蓝藻消亡的原因提供了新解释.     

轻组有机质对太湖沉积物氮、磷矿化的影响

采用连续淹水培养试验研究轻组有机质(LFOM)对鼋头渚(Y)和贡湖(G)2种不同污染程度太湖沉积物氮、磷矿化的影响. 结果表明,去除LFOM并没有改变沉积物氮、磷的矿化趋势. 试验初期,沉积物累积矿化氮、磷量急速上升,之后增速变慢,至峰值后迅速下降,42 d时达到最小值,并持续至试验结束. 经过77 d的培养试验,不同处理的2种不同污染程度沉积物有24%～39%的总氮(TN)和7%～26%的总磷(TP)被矿化;污染较重的沉积物Y的净矿化氮、磷量和矿化速率均高于沉积物G;去除LFOM使沉积物的净矿化氮、磷量和矿化速率均有所降低,其中沉积物Y的净矿化氮、磷量分别降低了110.86和145.26 mg/kg,下降了15%和74%,沉积物G降低了195.13和29.99 mg/kg,下降了40%和50%. 沉积物Y的氮、磷平均矿化速率分别降低了3.01和5.36 mg/(kg·d),沉积物G分别降低了6.35和1.30 mg/(kg·d).      

外源脯氨酸对Cd胁迫下107杨光合与叶绿素荧光特性的影响

为揭示Cd胁迫下外源脯氨酸对107杨（Populus×euramericana cv.‘74/76’）光合与叶绿素荧光特性的影响,以一年生107杨苗木为试验材料,采用盆栽控水试验,研究了添加不同浓度（0、10和20 mmol/L）外源脯氨酸对Cd（0、100、200和300 mg/kg）胁迫下107杨叶片光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:①Cd作为独立因子可显著影响107杨叶片的光合气体交换参数、光响应参数和叶绿素荧光参数,外源脯氨酸作为独立因子对这些参数无显著影响,Cd与脯氨酸的交互作用对这3类参数均有显著影响.②随着w（Cd）的增加,107杨叶片净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）和水分利用效率（WUE）的变化趋势基本一致,均显著下降,而胞间CO₂浓度（C_i）呈显著上升趋势.与单独Cd处理组相比,在w（Cd）为200 mg/kg处理下,添加外源c（脯氨酸）为10 mmol/L时苗木叶片的P_n显著提高123.12%;WUE、PSⅡ原初反应最大量子效率（F_v/F_m）、实际光化学量子效率（φ_PSⅡ）、光化学淬灭系数（qP）和表观光合电子传递速率（ETR）分别显著提高43.73%、6.52%、27.99%、28.96%和63.26%;而非光化学淬灭系数（NPQ）显著降低19.97%.研究显示,w（Cd）低于200 mg/kg时,外源添加脯氨酸处理可增强107杨的PSⅡ光能转换效率和光强利用效率,防止过剩光能对光合机构的伤害,从而提高植株抗逆性与适应性,且以c（脯氨酸）为10 mmol/L时的处理效果较好.      

寒旱区湖泊冰封期有机碳氮同位素研究

为了探究寒旱区湖泊悬浮物和沉积物中颗粒有机碳氮稳定同位素来源与环境相关性,于2019年1月对南海湖冰封期悬浮物和表层沉积物有机δ¹³C、δ¹⁵N及C/N值进行了测定.结果表明：南海湖冰封期悬浮有机质δ¹³C的变化范围为-31.94‰~-27.87‰,δ¹⁵N变化范围为15.16‰~18.66‰,C/N变化范围为3.90~5.13.沉积物δ¹³C值变化范围为-25.39‰~-18.83‰,δ¹⁵N值变化范围为7.04‰~13.66‰,C/N值变化范围为7.66~12.23.悬浮有机质δ¹³C和δ¹⁵N最高值分别出现在进水口区和湖心岛区,沉积物则都为湖心岛区表层沉积物.端元混合模型分析表明,冰封期悬浮有机质主要由内源水生藻类主导,水质保护区藻类贡献率达到82.33%,与该区域浮游植物丰度最高相符.表层沉积物有机质的主要来源为内源水生植物,在水质保护区贡献率高达89.7%.相关性分析表明,在冰封期内悬浮有机质与表层沉积物δ¹³C、δ¹⁵N并没有明显的相关性,在低温情况下悬浮物δ¹⁵N与温度（P<0.025）、硝态氮（P<0.019）呈显著负相关,与亚硝态氮呈显著正相关（P<0.034）.原因主要与外源贡献率和生物作用的同位素效应有关.悬浮物δ¹³C和COD呈极显著正相关（P<0.008）,与盐度呈显著正相关（P<0.046）,COD和悬浮物δ¹³C很可能具有同源性,在湖泊冰封期具有一定的环境指示意义.     

Observations on carbon and nitrogen content of suspended matter in a headwater stream in Hong Kong

The total carbon(C) and total nitrogen(N) content of suspended matter in a small undisturbed headwater drainage basin in the New Territories of Hong Kong has been monitored. Mean C and N contents were 12.85 % and 0.99% respectively for 132 samples. Samples collected under stableflow conditions had mean C and N contents of 12.81% and 1.06% respectively. Stormflow samples had mean C and N values of 12.86% and 0.97% respectively,which were very similar to the levels observed under stableflow conditions. The mean C: N ratios of 12.47 and 13.39 for stableflow and stormflow also reveal little difference according to hydrologic conditions. When all the data is considered little difference is observed in C and N according to the season. However, in winter there is a significant difference in C and N content between stable and stormflow samples. When C and N are plotted against water level the scattergraphs suggested that as stage increases the percentage of C and N in the suspended matter declines.Scattergraphs of C and N against suspended sediment concentration reveal a negative association. Comparison has been made between fresh leaf C, N and C/N ratio for trees and shrubs and the suspended matter. Fresh leaves do not appear to contribute significantly to suspended matter. The C/N ratio of suspended matter would also seem to exclude woody material and algae as sources of suspended matter.