模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

氨基比林在氯化消毒前后对小球藻生长及生理特性的影响

为探讨典型的吡唑酮类药物——氨基比林(Aminopyrine,AMP)在氯化消毒前后对普通小球藻生长及生理特性的影响,设置了生长抑制试验和生理特性影响试验。在生长抑制试验中,设定药物暴露质量浓度为0.1~32.0 mg/L,共7个处理组,以不加药物组为对照组,再按照药物与氯气(C12)物质的量比为4:1、1:1、1:2、1:5分别向各处理组加入相应的NaClO溶液,并氮吹至余氯在检测限下,测定小球藻的生物量。结果表明:72 h内小球藻的生长抑制率先升高后降低,并随药物质量浓度升高而升高;氯化消毒处理后,抑制率随投氯量增加而上升。在生理特性影响试验中,设置药物质量浓度为2.0~32.0 mg/L,共5个处理组,其他处理同生长抑制试验,测定培养96 h后的抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT)活性和丙二醛(MDA)含量,结果表明:MDA含量随机体抗氧化酶活性降低而升高;氯化消毒处理后,1:5处理组的SOD和CAT活性均低于氯化消毒前,而MDA含量均高于氯化消毒前,表明该比例的氯化消毒对小球藻的抑制作用较其他各组更为显著。     

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

纳米氧化镍对3种绿藻的毒性效应

通过配制不同浓度(0,60,120,180,240,300mg/L)纳米氧化镍(nNiO)悬浊液,对四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)和羊角月牙藻(Selenastrum capricornutum)进行连续胁迫10d的毒性试验,测定nNiO对3种绿藻生长状况、叶绿素a、蛋白质、脂质过氧化物丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的影响.结果表明,nNiO胁迫对四尾栅藻、普通小球藻和羊角月牙藻的生长均有一定抑制作用,在同一时间段内,总体呈明显剂量效应;nNiO低浓度(60~120mg/L)胁迫对供试藻的影响表现为“抑制—促进—抑制”,在一定时间内对供试藻有促进生长的作用;nNiO胁迫对四尾栅藻、普通小球藻和羊角月牙藻的毒性效应表现为叶绿素a和蛋白质含量减少,MDA含量升高,抗氧化活性降低;羊角月牙藻对nNiO的耐受性较强,四尾栅藻和普通小球藻较敏感.     

氮磷比对蛋白核小球藻和塔玛亚历山大藻种间竞争的影响

通过单独培养和共同培养的方法,以Na NO3和KH2PO3为氮源和磷源,研究了氮磷比(4、6、9、10、13、16、22、36和91)对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)生长和种间竞争的影响,并对其作用机制进行了探讨.结果表明:在单独培养模式下,蛋白核小球藻在N/P为4~22时生长适宜,N/P22时生长受抑制,而塔玛亚历山大藻在N/P为4和6时生长适宜,N/P6时生长受抑制;在共同培养模式下,蛋白核小球藻具有竞争优势,而塔玛亚历山大藻的生长受抑制,且N/P为13和16时蛋白核小球藻种群竞争优势最明显;蛋白核小球藻和塔玛亚历山大藻的培养滤液对彼此生长均未产生抑制作用,由此推测,两种微藻的种间竞争主要以资源利用性竞争为主.结果可为开发利用饵料藻进行赤潮生物防控提供一些理论依据.     

纳米银和银离子对2种微藻的急性毒性效应

为了探讨AgNPs对典型微藻的急性毒性效应及其机制,采用柠檬酸钠还原法制备AgNPs,以摇瓶实验法评估了不同浓度的AgNPs和Ag+对铜绿微囊藻和普通小球藻叶绿素a含量、形态结构和叶绿素荧光参数的影响。实验结果表明:AgNPs对普通小球藻和铜绿微囊藻的96 h-EC50分别为1.113 mg·L-1和0.697 mg·L-1,而Ag+对2种藻的96 h-EC50分别为0.106 mg·L-1和0.032 mg·L-1。扫描电镜结果表明:AgNPs处理使普通小球藻细胞表面出现褶皱,细胞变形甚至向内塌陷。对铜绿微囊藻部分细胞出现变形变得不规则,且出现某些胞外物质使细胞粘附在一起。透射电镜观察发现,高浓度Ag+处理使2种藻的细胞均发生质壁分离,部分细胞转变为孢子。而AgNPs处理使普通小球藻细胞蛋白核增大,蛋白核与类囊体区无明显连接通道。铜绿微囊藻拟核区膨大,类囊体和色素体被推向四周,部分类囊体断裂,同时,发现该藻可以分泌胞外物质在细胞周围吸附AgNPs颗粒。对于普通小球藻,0.6 mg·L-1AgNPs处理后细胞光系统Ⅱ的最大光化学量子产率ΦP0相对于CK没有显著差异,但0.09 mg·L-1Ag+处理使ΦP0显著增加。在高浓度AgNPs或Ag+处理时,ΦP0均显著降低。AgNPs未对普通小球藻光系统II性能参数PI_Abs造成影响,但不同浓度Ag+处理均使得该参数显著升高。对于铜绿微囊藻,2种毒物均使其ΦP0显著降低。而PI_Abs仅在2种毒物的最高浓度处理时显著降低。综上,AgNPs对2种藻的急性毒性远小于Ag+,而两者对铜绿微囊藻的毒性均大于普通小球藻。AgNPs胁迫使2种藻叶绿素a含量显著降低,并诱导2种藻在形态结构和光合生理方面发生了显著变化,造成不同程度的损伤,但与Ag+的毒性效应存在一定的差异。提高光吸收能通量补偿耗散能量和分泌胞外物质结合Ag+是微藻2种重要的解毒机制。     

Cr~(3+)胁迫对小球藻生理生化特性的影响

水体重金属污染较难处理,且会对水生物造成严重的影响。为探讨水体中重金属对藻类的毒性影响,以普通小球藻(Chlorella vulgaris)和铬(Cr~(3+))为材料,研究不同浓度Cr~(3+)对普通小球藻生理、生化特性的影响,检测不同浓度的Cr~(3+)对小球藻的毒性效应。结果表明,小球藻的最优生长温度为31℃。此条件下,Cr~(3+)浓度为3 mg·L~(-1)时,小球藻的生物量最大。Cr~(3+)的浓度低于3 mg·L~(-1)时,Cr~(3+)能促进小球藻的生长,且藻细胞中光合色素、蛋白质、可溶性糖、丙二醛(MDA)的含量及超氧化物歧化酶(SOD)的活性也逐渐增加。当各胁迫组的Cr~(3+)浓度超过3 mg·L~(-1)时,随着Cr~(3+)浓度的提高,C.vulgaris的生长受到明显的抑制,藻细胞的光合色素、蛋白质和可溶性糖含量呈现逐渐下降的趋势,而MDA含量持续增加,SOD和脯氨酸则表现出先持续增高后降低(Cr~(3+)浓度为7 mg·L~(-1)时)的趋势。证明不同浓度的Cr~(3+)对小球藻的生理生化特性有不同程度的毒性效应。     

混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用

利用城市污水培养能源微藻可以实现水质净化和生物质生产的耦合,备受关注。生物质生产效率较低是限制其大规模应用的主要因素之一,混合培养是提高微藻生物质产率的一种潜在方法。为筛选出城市二级出水条件下合适的能源微藻混合藻种,考察了二级出水条件下3株高含油脂藻种栅藻LX1（Scenedesmussp. LX1）、椭圆小球藻YJ1（Chlorella ellipsoidea YJ1）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）单一藻种和两两混合培养时的生长特性,比较了各微藻单一藻种及两两混合培养时的生长特性参数及生物质产量。研究结果表明,3种微藻的两两混合组合均能在二级出水条件下正常生长,各微藻干物质量浓度在第10天左右均能达到100 mg·L^-1左右。与栅藻LX1和椭圆小球藻YJ1相比,雨生红球藻在两两混合培养条件下表现出更高的藻细胞干物质量浓度增长趋势。3种微藻的内禀生长速率均显著高于各自的单一培养,栅藻 LX1和雨生红球藻混合培养时分别达到最高内禀增长速率（分别为1.36 d^-1、0.97 d^-1）。栅藻LX1与雨生红球藻混合培养时比生长速率分别为0.59 d^-1和0.42 d^-1,分别比栅藻LX1和雨生红球藻的单一藻种培养提高了36%、9.0%。与单一藻种相比,混合培养促进了微藻的生物质产量,栅藻LX1和雨生红球藻混合藻种的生物质产量（277 mg·L^-1）分别比栅藻LX1、雨生红球藻的单一藻种培养提高了64%和42%。栅藻LX1与雨生红球藻藻种组合具备作为二级出水条件下能源微藻培养合适混合藻种的潜力。     

Effect of sorbed and desorbed Zn(Ⅱ) on the growth of a green alga (Chlorella pyrenoidosa)

Toxic effect of Zn(Ⅱ) on a green alga (Chlorella pyrenoidasa) in the presence of sepiolite and kaolinite was investigated.The Zn-free clays were found to have a negative impact on the growth of C.pyrenoidosa in comparison with control samples (without adding any clay or Zn(Ⅱ)).When Zn(Ⅱ) was added,the algae in the presence of clays could be better survived than the control samples,which was actually caused by a decrease in Zn(Ⅱ) concentration in the solution owing to the adsorption of Zn(Ⅱ) on the clays.When the solution system was diluted,the growth of algae could be further inhibited as compared to that in a system which had the same initial Zn(Ⅱ) concentration as in the diluted system.This in fact resulted from desorption of Zn(Ⅱ) from the zinc-contaminated clays,although the effect varied according to the different desorption capabilities of sepiolite and kaolinite.Therefore the adsorption and desorption processes of Zn(Ⅱ) played an important part in its toxicity,and adsorption and desorption of pollutants on soils/sediments should be well considered in natural eco-environmental systems before their risk of toxicity to aquatic organisms was assessed objectively.     

Assessment of different carbon and salinity level on growth kinetics,lipid, and starch composition of Chlorella vulgaris SAG 211-12

ABSTRACT

The quality of microalgal biofuel depends on the fatty acid (FA) distribution. A high ratio of saturated fatty acids (SFAs) favors better biofuel characteristics. Palmitic acid (C16:0) and stearic acid (C18:0) are essential FAs for required biodiesel quality. In this study, combined effects of growth medium concentrations of NaCl, glucose and glycerol on cell composition and FA profile of the Chlorella vulgaris SAG 211–12 were investigated. A central composite design (CCD) based design of experiments (DoE) was used for experimental setup. According to experimental results, the maximum mass fraction for palmitic acid (C16:0), 40.67% of total fatty acids, was obtained in the medium supplemented with 0.9% (w/v) NaCl, 0.3% (w/v) glucose, and 0.3% (w/v) glycerol, whereas stearic acid (C18:0) percentage reached the highest value of 22.16% of total fatty acids in the presence of 2.5% NaCl, 0.6% glucose, and 0.6% glycerol. According to the same set of designed experiments, best starch content was found as 22.08% of dry cell weight in a medium containing 2.0% NaCl, 0.3% glucose, and 0.3% glycerol. C16:0 mass fraction as a function of three medium ingredient concentrations was modeled using a Kriging model. Optimum concentrations of NaCl, glucose and glycerol to reach maximum C16:0 fraction were predicted as 0.5, 1, and 1%, respectively.