烟台四十里湾赤潮发生与生态环境污染研究

烟台四十里湾海域为赤潮频发区,就赤潮发生的区域分布与其生态环境污染进行探讨研究,以引起社会有关方面正确认识和评价水产养殖业对海洋环境的影响。结果显示: (1)1998~2008年间排入四十里湾的各类污染物总量以贝类养殖排泄物居首,赤潮发生的几率及范围与贝类养殖面积、N、P和C排泄物年际变化有直接必然关系; (2)湾内初级生产力较高,由贝类养殖排泄转化的无机碳占湾内基础物质总量的65%~90％; (3)湾内赤潮生物16种,优势种有红色裸甲藻、中肋骨条藻、海链藻,红色裸甲藻是该湾引起赤潮最常见的赤潮生物种; (4)四十里湾最大流发生在养马岛以外的东北水域,流速值在17~20cm/s 左右,养马岛西南端流速最低,仅为4~5cm/s左右,受水建工程和筏式养殖的干扰,养殖区内流速有所减缓,不利于污染物扩散。研究表明,特定的地理环境及物质条件十分适合藻类的生长繁殖,一旦遇到适宜的水文气象条件,赤潮藻即有骤然快速增殖而形成赤潮。     

大型海藻代谢产物对赤潮微藻的抑藻活性分析

该文分析了亚油酸、单棕榈酸甘油酯、α-细辛脑、海藻糖、二十二碳酸甲酯和异植醇对强壮前沟藻、赤潮异弯藻、米氏凯伦藻、球形棕囊藻、东海原甲藻和中肋骨条藻生长的影响。在此基础上,通过测定藻细胞内SOD、GSH和抗超氧阴离子等活性以及丙二醛含量和藻胆蛋白相对含量和相对比例等生理生化指标,研究它们对赤潮微藻生长的抑藻活性。结果表明,海藻糖显著抑制了米氏凯伦藻和中肋骨条藻的生长,其余5种化合物对4种(或5种)赤潮微藻的生长表现出明显的抑制作用。比较此6种化合物和重铬酸钾对赤潮微藻生长的半抑制效应浓度,发现在抑制某种或某些赤潮微藻生长上,5种化合物(除二十二碳酸甲酯)表现出比重铬酸钾更为明显的优势。α-细辛脑和异植醇明显改变了藻细胞抗氧化酶SOD和/或GSH和/或抗超氧阴离子活性,破坏了抗氧化酶防御系统,进而导致膜脂质过氧化,致使MDA含量明显增加。藻胆蛋白各组分相对含量和相对比例发生明显变化,可能致使光合作用受到影响,从而干扰了赤潮微藻细胞的新陈代谢过程,最终导致藻细胞生长受到抑制。     

基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为：①秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;②秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;③Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;④FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.     

2株高效溶赤潮异湾藻放线菌的鉴定及溶藻特性

从武汉周边土壤中分离得到2株具有强溶藻能力的放线菌,命名为B-10和G-11.研究了2株菌对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、锥状斯克里普藻(Scrippsiella trochoidea)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)、金藻(Golden algae)的溶藻效果及溶藻方式,通过形态学特征、培养特征、生理生化鉴定、16S rDNA序列分析对其进行鉴定.研究结果表明,株放线菌对赤潮异湾藻和锥状斯克里普藻都有较好的溶藻效果,对微小原甲藻和金藻的生长也有抑制作用,且在传代5次后能够保持稳定的溶藻效果, 按1％的体积比接种5d后B-10和G-11对异湾藻的去除率分别为90%和99.44%.通过溶藻方式研究,发现2菌株都是通过释放胞外代谢物溶藻,且胞外代谢产物对温度敏感,当温度达到100℃时会使2种溶藻物质失活.经形态学特征、生理生化鉴定及16S rDNA序列分析结果,可初步判断,B-10菌株属于链霉菌属的细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)类群,菌株G-11属于链霉菌属的变异链霉菌(Streptomyces variabilis )类群.     

椒江口海域浮游植物与富营养化的关系

根据2010年椒江口海域3个季节的海洋调查资料,运用定量、定性方法,探讨该海域浮游植物、富营养化和赤潮之间的关系.自该海域共鉴定浮游植物81种,赤潮种35种,由于受椒江径流、浙江沿岸流、台湾暖流和上升流共同影响,浮游植物种类数、平面分布及优势种有明显的季节变化;最主要的赤潮优势种是旋链角毛藻(Chaetoceroscurvisetus)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、具槽直链藻(Melosira sulcata)和琼氏圆筛藻(Coscinodiscusjonesianus);调查期间海域富营养化指标E值大于1,富营养化程度较为严重,但浮游植物群落结构较为稳定,多样性指数较高,并未发生赤潮.     

海洋藻类病毒与赤潮防治

病毒是海洋中丰度最高的生物,全球海洋中大约有1030个病毒,海洋病毒的宿主包括从细菌到大型海洋生物等几乎所有的海洋生物.海洋病毒在调控种群结构及生物地球化学循环中起着至关重要的作用,并且,病毒可以通过水平基因转移来操控宿主的代谢活动.藻类病毒能够通过裂解藻类从而起到控制赤潮的作用.随着藻类病毒研究的不断发展,人们已经分离到大量的藻类病毒,包括双链或单链的DNA病毒及RNA病毒,其分布于细胞质或细胞核中.本文简要概述了海洋病毒研究方面的发展现状,及海洋病毒在生态环境中的重要作用.集中综述了藻类病毒(包括原核藻类病毒和真核藻类病毒)的研究进展,讨论了海洋藻类病毒与赤潮生物的关系.介绍了藻类病毒在赤潮控制方面所取得的一些成果,展望了藻类病毒调控赤潮的前景.我国在藻类病毒方面的探索研究还只是刚刚起步,研究藻类病毒的前景十分广阔.     

重金属离子胁迫对赤潮微藻的急性毒性

重金属污染和赤潮都是较为突出的海洋环境问题,为给相关研究提供基础试验数据,在实验室条件下研究了Cu2+、Cd2+、Zn2+对米氏凯伦藻和微小原甲藻的急性毒性效应. 通过2种藻的EC₅₀(半数抑制浓度)比较了其敏感性差异,分析了不同浓度重金属胁迫对微藻的影响;同时,利用TEM (transmission electronic microscopy,透射电镜技术)和FCM (flow cytometry,流式细胞术)研究了重金属Cu2+的急性毒性胁迫在亚细胞水平上对米氏凯伦藻的损伤. 其中,Cu2+、Cd2+、Zn2+对微小原甲藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为0.514和0.276 mg/L、0.835和1.215 mg/L及4.376和7.976 mg/L;对米氏凯伦藻的48 h EC₅₀和96 h EC₅₀分别为1.881和1.881 mg/L、5.405和6.268 mg/L及13.134 和18.732 mg/L. 结果表明:2种微藻的种群相对增长率随着胁迫浓度的增加而下降,3种重金属离子的毒性表现出Cu2+>Cd2+>Zn2+的趋势,微小原甲藻对重金属胁迫更敏感;Cu2+胁迫可使米氏凯伦藻细胞体积增大,内容物复杂程度增高,但叶绿素a的MFI(mean fluorescence intensity,平均荧光强度)的变化不明显;Cu2+胁迫对藻膜结构的损伤较明显,但对线粒体及叶绿体的结构影响不明显.      

珠江口海域3种重要有害藻类的溶血毒性研究

从珠江口海域分离、鉴定出3种重要有害藻类小普林藻JX12(Prymnesium parvum)、剧毒卡尔藻JX24(Karlodinium veneficum)、红色赤潮藻JX14(Akashiwo sanguinea),在实验室条件下研究了不同反应温度和pH值对小普林藻溶血活性的影响,在此基础上对海洋微藻溶血活性的测定方法进行了优化,并进一步分析比较了不同藻株以及不同生长时期溶血毒性的变化特征。研究结果显示,在实验温度范围内(4~50°C),小普林藻的溶血活性随温度的升高而增大,37℃为其最佳反应温度,pH 8和50 min为其最佳反应条件。不同生长时期的小普林藻溶血毒性具有显著差异,对数期溶血活性(5.67×10~(-7)HU·cell~(-1))显著高于稳定期(2.32×10~(-7)HU·cell~(-1))和衰亡期(3.40×10~(-7)HU·cell~(-1))。分离自珠江口海域的3种微藻均检测出溶血毒性,单个细胞溶血活性由强到弱分别为红色赤潮藻(976.20×10~(-7)HU·cell~(-1))、小普林藻(5.67×10~(-7)HU·cell~(-1))、剧毒卡尔藻(2.58×10~(-7)HU·cell~(-1))。值得注意的是,红色赤潮藻中国株JX14的单位细胞溶血活性显著高于美国株AS2,是后者的2倍以上。本研究首次确认珠江口海域红色赤潮藻、小普林藻和剧毒卡尔藻均具有较强的溶血毒性,这些有害藻类一旦形成赤潮可能对河口生态系统安全以及水产养殖业造成严重危害。     

灵菌红素对有害藻类的除藻活性研究

研究了沙雷氏菌的天然产物灵菌红素对引起海洋赤潮和淡水水华的有害藻类的除藻活性和光解性质.结果表明,5.0μg/mL灵菌红素能够在24h内将新月菱形藻、中肋骨条藻、水华鱼腥藻和微小平列藻培养液中的藻类全部杀死,除藻活性高达100%.5.0μg/mL灵菌红素在30000lx光强下36h完全分解,不会给自然环境带来二次污染.     

桉木粉对塔玛亚历山大藻（Alexandrium tamarense）的抑制作用及其化学基础研究

探讨了托里桉(Eucalyptus torelliana)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、窿缘桉(Eucalyptus exserta)等3种桉木粉对塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长的影响,并对其抑制赤潮藻类生长的化学基础进行了研究,以期为新除藻剂的筛选提供参考和依据.结果表明,不同桉木粉对塔玛亚历山大藻牛长的抑制作用不同.托里桉木粉的抑藻作用明显强于尾叶桉和窿缘桉.灭菌与非灭菌托里桉木粉对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用差别不大,表明细菌等微生物并非木粉抑藻的主要原因.不同溶剂粗提物对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用不同,丙酮一水粗提物的抑藻活性明显强于乙酸乙酯、甲醇和水粗提物.进一步将丙酮一水粗提物分成A、B、c和D等4个组分,比较不同组分的抑藻活性.结果发现,丙酮-水粗提物中D组分的抑藻作用最强.该组分浓度为3 ms/L时,3 d时对塔玛亚历山大藻的去除率可达81.06%.GC-MS分析表明,D组分中含有4-羟基-3,5,6.三甲基-4-(3-氧代-1-丁烯基).2.环己烯酮和5,6,7,7a-四氢-4,4,7a-三甲基-2(4H)-苯并呋喃酮等酮类物质.这些结果表明,托里桉木粉可显著抑制赤潮藻的生长,其中存在的酮类化感物质可能是其抑制藻类生长的主要原因.