藻毒素生物降解技术的研究进展

藻毒素是湖泊水华现象滋生的有害有毒污染物,它严重恶化了饮用水水源地的水质。有效控制水华爆发及去除藻毒素是环境科学领域的一个难题。近些年来,利用生物降解技术去除藻毒素已经取得了显著的效果。笔者对国内外利用生物降解技术去除微囊藻毒素的最新研究进展进行了综述,并提出了控制藻毒素的新途径。     

滇池水体磷的时空变化与藻类生长的关系

水体磷的时空变化与藻类生长的关系对研究水体富营养化具有十分重要的作用。采用GPS定位,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性位点监测断面水体总磷、可溶性磷及叶绿素a含量进行了为期1年（2003年5月至2004年5月）的动态研究,并在滇池海埂位点进行了日变化试验,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期水体总磷和可溶性磷的年变化、日变化及水体氮/磷比对藻类生长的影响。结果表明,滇池水体磷与藻类生长呈现显著的年变化和日变化特征,显示了滇池全湖水体总磷与叶绿素a周年变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a呈正相关趋势;海埂位点水体总磷与叶绿素a日变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a日变化呈显著的负相关,水体氮磷比与叶绿素a呈显著正相关。表明水体磷负荷对藻类生长影响呈现显著的水体区域性和水层差异性和季节性,藻类生长主要吸收水体中的可溶性磷,暗示了滇池水体磷是藻类生长的主要限制因子之一。     

红枫湖水库水体富营养化及浮游植物群落结构特征

2008-2009年通过对红枫湖水库浮游植物及环境因子进行采样调查,并运用综合营养状态指数对红枫湖水库营养状态进行评价.研究结果显示,红枫湖水库浮游植物全年以蓝藻、绿藻为主的优势种群落,且在2008-2009年经常性局部发生蓝藻水华:冬、春季节主要是水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)的蓝藻水华;夏季主要是微囊藻属(Microcystis)蓝藻水华;秋季浮游植物主要是颗粒直链藻(Melosira)和小环藻属(Cyclotella)为主的硅藻类群,未出现水华现象.通过综合营养状态指数计算得红枫湖水库水体水质处于富营养化状态.     

预氯化输水对表面停留性有机物及混凝除藻的影响

针对预氯化这一常用的预氧化方法,考察了表面停留性有机物(S-AOM)在这一过程中对铜绿微囊藻起到的关键作用。同时,探讨了表面停留性有机物及藻的氧化应激对混凝除藻效果的影响。结果表明,预氯化过程可实现适度预氯化的最佳氯投加量,适度预氯化可以在实现脱附S-AOM的同时不损伤藻细胞,强化后续混凝除藻的效果。此外,经过适度预氯化后的藻细胞在远程输水过程中可能会发生程序性死亡,胞内有机物不断泄漏,这仍会对水厂混凝除藻效果产生不利影响。因此,预氧化后藻细胞发生程序性死亡是预氯化强化混凝工艺需要考虑的关键因素。     

藻渣添加对玉米秸秆厌氧发酵特征的影响

厌氧发酵是农业废弃物资源化的有效途径之一.将农业废弃物同其他富含氮元素的有机废物混合发酵能够有效地提高产气效率.以玉米秸秆为例,尝试利用藻渣作为添加剂,提高农业废弃物厌氧发酵的性能.实验主要研究了混合发酵比例对沼气产量、甲烷产量、沼渣沼液特征的影响.当玉米秸秆、藻渣和接种污泥的挥发性固体质量分数为10:2:2时,沼气产率最高可达421.0 mL/g,甲烷产率为218.7 mL/g.沼渣组分分析表明,纤维素和半纤维素降解效率分别为83.7%和68.4%,和对照相比纤维素的降解效率显著提高.结果表明,藻渣的添加能够有效地促进玉米秸秆厌氧发酵产甲烷过程.     

沼液中土著菌对斜生栅藻去除污染物效果的影响

研究斜生栅藻对沼液的净化效果,并分析沼液中土著菌对污染物去除效果的影响。在不同的初始藻细胞接种量条件下,根据藻细胞干重、细菌总数及COD、TP和TN浓度的变化趋势,比较斜生栅藻对原沼液和灭菌沼液的净化效果。在藻类培养初期,沼液中土著菌与斜生栅藻之间存在明显的共生关系,当初始藻细胞接种量为0.1 g·L-1时,原沼液中藻细胞干重达到最大值即2.11 g·L-1。在藻类对数生长阶段,沼液中土著菌与斜生栅藻在藻细胞生长量和污染物去除方面表现出明显的协同作用。研究结果表明,斜生栅藻与土著菌组成的共生系统对沼液具有较好的净化作用,且所得的藻类生物量可以作为产能原料。     

基于藻细胞形态和光合特征的水源地藻类种群时空分布机制及预警防控

为明晰藻细胞最基本属性细胞形态在藻种时空分布与竞争演替中扮演的角色,选择来自蓝藻、绿藻等藻门的45个具有不同细胞形态特征的常见藻种,通过实验室分析藻细胞形态特征参数与光合特征间相关关系,并基于于桥水库藻类种群监测数据探究藻类形态时空分布的驱动因素。研究发现,反映藻细胞光合作用过程中捕光潜力的细胞投影面积 (CPA) 是影响藻种光合特性的关键形态学参数;通过构建CPA与光系统II中调节性能量耗散量子产量 (Y(NPQ))、光响应曲线初始斜率 (α) 、最大电子传递速率 (ETRmax) 等光合参数建的关系模型,发现CPA与Y(NPQ)呈现强正相关关系 (R² = 0.31±0.01,p < 0.001) ,Y(NPQ)是影响藻类种群时空分布的关键参数。于桥水库中藻类种群的综合Y(NPQ)具有显著季节性,由春季到夏季逐渐降低,夏季藻类综合Y(NPQ)最低 (0.057±0.075) ,秋冬季呈现增加趋势,冬季藻类综合Y(NPQ)最高 (0.072±0.062) 。此外,藻类种群综合Y(NPQ)随水深增加呈降低趋势,Y(NPQ)是影响藻类形态空间分布的重要因素。基于于桥水库数据制定了以水体Y(NPQ)为核心的有害藻类预警防控体系,以期为实现针对水源地不同形态有害藻类的预警提供参考。     

基于3种时间序列模型的九龙江河流库区藻华预测

湖库富营养化和有害藻华是全球性生态环境问题,藻华预测与早期预警是保障湖库水源地供水安全的关键技术.如何基于高频水生态在线监测数据进行藻华的实时动态预测成为水生态管理领域的重大需求.本研究以福建省九龙江江东库区(水源地)为例,利用3年连续观测的逐时平均总叶绿素a浓度数据,对比研究了SARIMA、Prophet和LSTM(长短期记忆神经网络)3种时间序列模型在藻华(日平均叶绿素a大于15μg·L^-1)预测方面的效果.结果表明：(1)时间序列模型要求参数少,灵活性强,能清晰反映水质特征和未来变化趋势,可弥补传统藻类监测预警方法的局限性;(2)基于深度学习框架的LSTM模型,具有独特的迭代优化算法,对藻类非线性变化特征的识别和预测能力较强,其总叶绿素a逐日预测和7日预测效果均显著优于SARIMA模型和Prophet模型;(3)输入数据长度会在一定程度上影响模型预测效果,最优的输入数据时间长度为7 d;输入数据频率对预测效果也有影响,在预测非藻华日时,小时数据的预测效果优于日频率数据;在预测藻华日时,两种频率数据无显著差异,但日频率数据能更准确识别藻华日特征.总结起来,基于...     

三峡水库“水华”成因初探

2004年3月、5月、7月、8月、10月和2005年5月对长江干流29个站点进行了5次调查。2004年3月（旱季）在三峡库区坝前（秭归）发现藻类“水华”，藻类密度达2.73×106 cells/L，优势种类为拟多甲藻。2004年8月（雨季）和2005年4月（旱季）沿香溪河下游及河口区以及香溪河口到三峡大坝干流江段进行了2次6个断面分层调查，两次调查中在香溪河下游以及香溪河口区发现了严重的藻类“水华”，藻类密度高达1.87×107 cells/L 和1.67×107 cells/L，优势种分别为蓝隐藻（1.84×107 cells/L）和美丽星杆藻 (1.34×107 cells/L)。相关分析结果表明：三峡库区干流藻类数量和生物量与水库的出水流量有着显著的负相关(Spearman，r=-1.000, r=-0.900, p<0.05)，而与可溶性营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）的浓度无显著的相关性；在2004年7~8月（雨季）香溪河下游及河口区浮游植物生物量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）的浓度呈显著负相关（Spearman,p<0.01, p<0.05,p<0.01, n=21）；在2005年4月（旱季）该河段藻类密度与主要营养盐（NO3 N N,SiO3 Si）呈显著负相关 (Spearman, p<0.05，p<0.01,n=28)，但与PO4 P无显著的相关性。香溪河口到秭归的坝前库区河段藻类数量与主要营养盐（NO3 N, PO4 P,SiO3 Si）没有显著相关性(Spearman, │r│<0.2, n=20)。然而香溪河下游及河口区主要营养盐（NO3 N, PO4 P, SiO3 Si）浓度却低于长江干流。可以推断三峡库区蓄水后干流和支流发生“水华”的最主要原因是筑坝后库区内水动力条件的改变而非营养盐浓度较高。随着三峡工程的全面完工，库区内水体滞留时间的进一步延长，三峡库区水体富营养化趋势将会进一步加剧。     

Studies on metabolic extract of Altemaria alternata and toxicity

Altemaria alternata were isolated from wheat seeds collected from villages in Tianshui area of Gansu Province where Kaschin-Beck disease is prevalent. TLC, IR and UV analyses of metabolic extract of A. alternata show that A. alternata produce main secondary metabolites, including alternariol, alternariol methyl ether, and tenuazonic acid.There was a significant decrease in Se-GSH-Px and SOD activities, and an acceleration in lipid peroxidation in rats fed with a diet containing metabolites produced by A. alternata.