溶藻细菌研究的最新进展

最近10a来,新的溶藻细菌的不断分离和发现,丰富了水生生态系统的研究内容,也为水华和赤潮的防治提供了新的生物对策.笔者概述了溶藻细菌的最新研究成果,重点讨论了溶藻细菌在分子生物学和分子生态学上的研究趋势.      

羧甲基壳聚糖絮凝除藻研究

利用羧甲基壳聚糖为絮凝剂,分别对蛋白核小球藻、水华微囊藻、斜生栅藻进行絮凝实验。结果表明:羧甲基壳聚糖对小球藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为9.0×106个/m L,静置时间为15min,转速为30rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L;对水华微囊藻最佳絮凝条件为:p H<4,藻浓度为5.1×105个/m L,静置时间为15min,转速为180rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为125mg/L;对斜生栅藻最佳絮凝条件为:p H=6,藻浓度为12.4×106个/m L,静置时间为15min,转速为80rpm/min,羧甲基壳聚糖用量为100mg/L。     

藻类水华的化学控制研究

本文报道了在湖泊现场用围隔生态系统对藻类进行化学控制的研究。结果表明,0.20—0.30mg/L的Cu~(2+)能有效控制微囊藻水华(Microcystis)的生长;铁盐作为杀藻剂的增效剂,能够有效地提高铜盐的除藻效果。     

一种新型消毒剂的杀藻研究

由藻类过量繁殖引发的富营养化所造成的危害越来越严重并日益受到关注，采用钠法工艺生产的次氯酸钙是一种无残毒，不产生二次污染的高效广谱灭菌药物，对该药物的杀灌效率进行了生物测试的结果表明，它能有效地杀灭引发水华的绿藻，蓝藻和硅藻，≥62.5ppm（有效氯含量，下同）曝露96h，4种被试藻类的死亡率可达92％－100％，高浓度（500ppm)条件下，绿藻，蓝藻和藻分别在几分钟和1h内全部死亡，≤1p pm的浓度对4种被试藻类基本上不造成严重伤害。     

官厅水库水质特征及水体微生物多样性的响应

针对北京市原水源地官厅水库,选择了上下游共6个采样点进行了不同季节的水质及环境因子特征分析.总体看来,4个季节水体氮磷碳营养物质浓度依次为:夏季>秋季>春季>冬季,夏秋季出现明显水华.上游妫水河水质要好于下游水库库区水质,尤其以夏秋季节最为明显.夏季上游妫水河的总碳、总氮、氨氮、总磷平均浓度为26.5, 0.95, 0.55, 0.077mg/L,而水库库区响应平均浓度分别为111.47, 4.27, 3.16, 0.25mg/L.结合PCR-DGGE对不同时期各点水体微生物进行了群落分析,发现上下游水体中细菌群落结构差异很大,水华严重区的细菌群落多样性和丰度要低于比水质较好区域.CANOCA软件分析了夏秋季水华时水体微生物群落变化与环境因子的响应关系,发现细菌群落结构与环境因子(T、pH值、DO、NFR、TP、Fe)之间存在较强的关联.水质较好的上游水体夏秋细菌群落结构主要受温度、DO影响较大;而水质较差的库区水体夏秋季细菌群落结构变化与固氮速率、pH值、总磷的相关性较好.     

遮光对滇池春季藻类水华的影响

为了研究(太阳)光强与水华藻类增殖的关系并探讨光强调节措施对水华的控制效果,2014年3-4月在滇池(草海)开展了基于围隔试验的水华早期遮光控藻效果的研究,结果显示:相比同期对照组,遮光率为85%时利于浮游植物生长且生物量升高了13.4%(5.8%~26.4%),遮光率为99%时抑制浮游植物生长且浮游植物生物量削减了28.8%(21.7%~41.5%),这与滇池高日照辐射与紫外强度及春季相对较低的水温有关;藻类组成方面,遮光99%后能提高蓝藻所占比例,且使群体微囊藻明显漂浮聚集于水体表面;遮光对藻类活性、水质等亦有一定影响。结合该研究与其它相关研究分析,水华控制中遮光率的选择需因控制目标、水华阶段性与地域特点制宜。     

三峡水库蓄水运行初期(2003—2012年)水环境演变特征的“四大效应”

自2003年三峡水库首次蓄水至2012年工程竣工验收启动,针对三峡水库蓄水运行初期的水环境演变研究较多,但整体性、综合性科学认识仍然缺乏.基于水环境多要素跟踪观测研究,综合采用现场观测、室内试验、数理统计、模型模拟、同位素及保守离子示踪等技术手段,系统剖析了特大型、高变幅水位水库运行背景下水动力变异及其所伴生的水环境演变特征,从水动力、水质、水生态、污染物输移角度,提出了三峡水库水环境演变过程中的“四大效应”,主要包括干支流水动力特性的“分化”效应、上游-干流-支流水质演变“同步”效应、水动力变化对藻类水华暴发的“胁迫”效应、水动力变化对同等负荷条件下污染源危害的“迭加”效应等.考虑到大型水库生态系统的演替和稳定是一个长期过程,建议继续强化长江上游梯级水电开发影响下的三峡水库水环境演变跟踪调查研究,适时开展三峡工程对库区水环境影响的后评估.      

汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别

水体富营养化通常发生于湖泊和水库等闭合水域,在大型流动性河流中通常较少发生.然而,随着近年来人类活动的干扰,汉江中下游水华事件频繁暴发,给沿岸居民的饮用水安全带来了严重隐患.科学辨识可能导致汉江下游水华暴发的多要素变化特征,是揭示河流水华成因和优化上游水利工程调度的重要依据.基于收集的汉江流域下游气象、水文、水环境和水生态长序列数据,系统检测了可能导致汉江河流型水华暴发的多要素特征和不同时期的变化差异.结果表明:①汉江中下游降雨量（1961-2015年）下降、气温（1961-2012年）显著上升,汉江流域近50年气候逐渐呈现暖干的变化趋势.②1992-2013年汉江中下游径流变化呈显著下降趋势,在水华严重暴发的2008-2011年,汉江干流中下游主要断面年均流量和水位均处于历史上相对较低的一段时期.③2004-2014年汉江下游主要水环境指标变化趋势不显著,但总体水质状况较差,水华年ρ（COD_Mn）和ρ（TP）明显高于非水华年.④汉江水华暴发季节时间自2008年后有明显前移趋势,每年春季的2月中下旬-3月中旬将是水华暴发的重点防控时段.研究显示,汉江下游藻密度的变化相对于营养盐和水文情势要素更加敏感,在不同水华暴发时期的差异也最为显著,是导致河流型水华暴发的主要驱动因素.      

低强度超声波强化混凝技术中试应用试验

依托天津外环河500 m~3/d人工快渗污水处理工程,在混凝沉淀段开展了低强度超声波强化混凝除藻技术的中试应用试验。试验结果表明,采用频率为80 kHz且功率小于90 W的低强度超声波对混凝沉淀工艺除藻效果的提升作用显著,其中藻细胞去除率可提高18. 52%～20. 32%,浊度去除率可提高9. 27%～21. 60%;超声波发生器最佳功率为60 W,最佳放置位置为絮凝池前端。试验结论为低强度超声波强化混凝除藻技术的工程应用提供参考。     

环境因子对汾河水上公园再生水中藻类生长的影响

实验根据太原市气候状况选取了不同温度和光照梯度条件,根据实验水质特征选取了不同的氮磷浓度值,研究了温度、光照、氮磷营养盐等环境因子对再生水回用于景观用水产生的主要藻类小球藻形成水华的影响效果。结果表明,温度升高、光照强度增加和光照时间延长可促进小球藻的生长繁殖;氮磷比对小球藻的生长影响较大,其中,小球藻在氮磷比为10：1-30：1时生长繁盛,氮磷比为44：1时生长受到抑制,即磷作为限制性营养盐,可抑制水华的发生;pH和溶解氧的变化趋势与藻细胞数的变化趋势一致,可作为水体发生水华的快速监测指标。