两种外源性磷及振荡对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响

为了探索富营养化水体“水华”形成机理 ,研究了甘油磷酸钠和磷酸二氢钾这两种外源性磷和振荡与否对铜绿微囊藻生长的影响 .试验结果表明 :在静止培养时 ,外源性磷能提高铜绿微囊藻的生长速率 ,提高的程度随着外源性磷浓度的上升而下降 .该有机磷比无机磷更有利于对数期铜绿微囊藻的生长 .同静止培养相比 ,振荡能大大降低铜绿微囊藻的生长速率 .在振荡时 ,只有添加高浓度的外源性磷才能促进铜绿微囊藻的生长 .因此 ,在“水华”暴发过程中 ,虽然水体中外源性磷数量是影响铜绿微囊藻生长的重要因素之一 ,但是其它的环境因子可能起到更重要的作用 ,模拟风搅动的振荡就是重要的环境因子之一 ,振荡对铜绿微囊藻生长产生的不利影响要远远大于外源性磷的种类和数量所产生的影响 .图 6表 2参 6     

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝（polyaluminumchloride,PAC）混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时（0.02 mmol·L-1）,最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳（total dissolved organic carbon,TDOC）分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物（dissolved extracellular organic matter,dEOM）没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物（bound extracellular organic matter,bEOM）发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

PACl和CTS对水华微囊藻混凝-过滤的影响

过滤去除水华蓝藻时易出现过滤材料堵塞,混凝预处理可以改变水华蓝藻在过滤过程中的藻饼过滤特性,从而提高过滤通量。混凝剂种类是影响混凝-过滤分离性能的重要因素。本研究利用聚合氯化铝(PACl)和壳聚糖(CTS)进行预混凝,研究了2种混凝剂对絮体特性及过滤通量、出水水质和生物质品质的影响,并进行了2种混凝剂优化剂量添加条件下的药剂成本分析。结果表明,采用PACl和CTS在优化剂量下,过滤通量从无预处理时的1 647 L·(m²·h)⁻¹分别提升到2 020 L·(m²·h)⁻¹和5 816 L·(m²·h)⁻¹,通量下降率由65.9%分别降低到23.2%和13.8%。两种不同混凝剂过滤性能的差异主要是由混凝形成的絮体大小和饼层阻力不同造成的。CTS、PACl混凝预处理减小了饼层的过滤比阻力系数。在优化剂量条件下,CTS、PACl混凝形成的饼层比阻力系数R_cs从无混凝剂时的4.49×10⁸ m·g⁻¹分别降低了95%和24%,达到了2.23×10⁷ m·g⁻¹和3.4×10⁸ m·g⁻¹。且CTS预处理形成饼层的比阻力系数是PACl预处理的1/15,因此,CTS更有利于提高混凝效率。虽然PACl的成本低于CTS,但使用PACl会造成藻类生物质中铝残留,因此考虑到生物质的资源化利用以及残余铝离子的回收成本,CTS比PACl略有优势,干生物质当量的药剂成本及残余铝离子的回收成本之和分别达到1 488元·t⁻¹和1 530元·t⁻¹。     

铁限制对铜绿微囊藻光系统活性变化的影响

通过研究铁限制时铜绿微囊藻光系统活性的变化,了解铁限制控制铜绿微囊藻水华过程的机制.结果表明,铁限制使光合效率Fv/Fm明显降低,光系统Ⅱ接受的能量总体上呈减少趋势.超低温荧光发射光谱显示,铁缺乏限制了藻细胞光系统Ⅰ的活性,而相对促进了光系统Ⅱ荧光叶绿素复合物的产生,说明铁限制使铜绿微囊藻细胞的光能分配更趋向于光系统Ⅱ,其中的CP47蛋白荧光几乎完全消失,CP43蛋白荧光则相对增加.     

Effect of light and temperature on the population dynamics of two toxic bloom forming Cyanobacteria – Microcystis ichthyoblabe and Anabaena aphanizomenoides

The effect of light and temperature on the growth of Microcystis ichthyoblabe and Anabaena aphanizomenoides, isolated from the subtropical Oued Mellah lake, Morocco (33°30′N–07°20′W), were investigated in batch culture. Growth rates at 66 light–temperature combinations were determined and fitted with different mathematical models. The results show that the two Cyanobacteria grow at all light intensities and temperatures, except at 10 °C for A. aphanizomenoides, where the growth was strongly limited. The μ_max of M. ichthyoblabe increased with temperature from 0.56 d^?1 at 10 °C to 1.32 d^?1 at 35 °C. At all tested temperatures, a relative photoinhibition within the studied range of irradiance was observed and the photosensitivity was thermodependent. For Anabaena, the obtained μ_max ranged between 0.07 d^?1 at 10 °C and 1.46 d^?1 at 35 °C, and a weak photoinhibition was observed at 15 °C. The positive correlation between μ_max and I_opt (r²≥0.93) indicates a close interaction between light and temperature on the cyanobacteria growth. The results obtained in this work suggest that the growth of these two species is possible under low light and low temperature.     

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.     

水力空化耦合电解抑藻工艺改进及抑藻机理分析

该试验旨在改进原有的水力空化耦合电解抑藻设备并初步分析其抑藻机理。通过改变空化器位置,提高了装置的抑藻速率,在水压0.33MPa,电流密度为2.13mA/cm2条件下,处理10L藻密度为3.0×106mL-1的铜绿微囊藻藻液20min,2d后抑藻率即可达到72.5%。通过TEM电镜照片的分析,发现在受到水力空化、电解的协同作用下,铜绿微囊藻细胞受到一定程度的破坏,外部细胞壁与细胞质部分剥离,细胞内气泡体积变小。沉降柱试验对比表明在藻细胞内部细胞器受损的情况下其沉降能力提高,而随后进行的低光照培养对比试验结果说明经过处理的藻细胞在无光照的条件下死亡率高于对照样。试验结果表明:采用该装置通过破坏藻细胞结构不仅直接杀伤藻细胞,而且可使其沉降到水体底部,在光照不足的条件下来提高抑藻效果。     

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.     

连续水流和间歇水流对微囊藻生长的影响

为了解不同的水体流动方式对铜绿微囊藻生长的影响。实验在控制温度和光照条件下,室内采用野外原水培养基模拟连续水流和间歇水流微囊藻的生长。实验结果表明,间歇水流下微囊藻在各流速下的生长差异较小,连续扰动下微囊藻在各流速下的生长差异较大,在流速为35 cm/s时达到最大值;间歇性扰动条件下微囊藻密度较连续性水流条件下高。这可能是在间歇扰动下水流主要影响藻细胞对营养盐的吸收,连续扰动的低流速下主要是通过对营养盐的吸收对微囊藻产生影响,在高流速下是水流对藻细胞的机械破坏为主;同时培养基中藻细胞形成群体产生微环境有利于微囊藻的生长。水体流动的方式不同,水流对微囊藻细胞生长的作用将发生改变,这为扰动控制蓝藻生长提供科学依据。     

沉水植物黑藻腐解对微囊藻休眠体复苏的影响

模拟沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)生物量(以湿质量计)分别为0、10、25和50 g时,在17℃下腐解过程中对微囊藻(Microcystis)休眠体复苏的影响,并通过测定沉积物和上覆水的理化指标,探究腐解过程中环境因素的变化及其对微囊藻复苏的影响.为期84 d的腐解试验结果显示,沉水植物黑藻的腐解对微囊藻休眠体复苏具有抑制作用,且黑藻生物量越高抑制作用越强.另外,水体及沉积物中的TN、TP和总有机物含量,沉积物表面的光照强度及pH均随黑藻的腐解时间及黑藻生物量的不同而变化.黑藻的腐解会使沉积物中w(TN)升高;与无黑藻组相比,黑藻生物量越多释放到上覆水中的TN越多,但由于沉积物的吸附及微生物的作用,各试验组中上覆水ρ(TN)呈逐渐下降趋势;黑藻的腐解引起沉积物w(TP)显著升高,并在短时间内造成上覆水中ρ(TP)增加,64 d后复原到初始水平;沉积物及水体中的总有机物含量呈先升后降的趋势,在腐解后期水体中ρ(TOC)基本恢复到初始水平.在腐解过程中抑制微囊藻复苏生长的因素可能包括ρ(TP)的升高及光照强度和pH降低.