基于四尾栅藻响应的有机磷农药生态风险评估

以系统评价有机磷农药在水域生态系统风险为目标,采用批次培养的方法研究了草甘膦和毒死蜱两种有机磷农药在高浓度下的毒性效应、低浓度下的刺激效应及微量条件下的无机磷替代效应.结果表明,草甘膦和毒死蜱对四尾栅藻(Scenedesmus quadricanda)的96h EC50值的分别为12.98,2.02μmol/L.低浓度草甘膦(0.014~1.35μmol/L)条件下细胞密度和最大光能转化效率表现出了显著的刺激作用,最大促进效应分别为13%和6.0%;草甘膦(0.40~0.67μmol/L)表现出显著的无机磷替代效应,而毒死蜱处理组未观察到刺激作用和替代效应.有机磷农药对微藻种群变化的作用方式以低浓度下的刺激作用为主,同时可以引发无机磷不足时某些可利用有机磷种类微藻的种群增长.     

固定化栅藻对污水的净化及其生理特征的变化

将斜生栅藻包埋固定在褐藻酸钙凝胶胶珠中。对人工配制的污水进行净化,研究其对污水中氨氮和正磷酸盐的净化效率以及净化过程中藻类的生长,叶绿素α含量、光合强度和过氧化物酶活性的变化。并与未固定的斜生栅藻（悬浮藻）进行对照比较,结果表明,由于固定化提高了斜生栅藻的合成代谢生理活性,延迟衰老,对污水中氨氮和正磷酸盐的净化效率明显提高     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐对斜生栅藻的毒性效应

按照毒性试验标准方法研究了不同浓度离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)对斜生栅藻的影响,测定了半数抑制浓度(IC50)、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性以及藻细胞通透性的变化,观察了80mg/L[BMIM]Cl处理96h对藻细胞的影响.结果表明:[BMIM]Cl对斜生栅藻生长具有抑制作用,随着浓度的增大抑制率增加,叶绿素含量下降, 48h IC50、72h IC50和96h IC50分别为103.77、76.44和68.49mg/L.藻细胞对[BMIM]Cl有一定的氧化应激反应,CAT和SOD活性随[BMIM]Cl浓度升高而降低.[BMIM]Cl对藻细胞的细胞膜有一定程度的破坏作用,藻细胞通透性随浓度升高而增大,同时藻细胞的超微结构受到了[BMIM]Cl的影响,造成质壁分离,叶绿体片层断裂,线粒体嵴数量减少.     

不同扰动条件下微囊藻和栅藻竞争能力的比较

以扰动为主要限制因子,研究铜绿微囊藻和栅藻在纯培养和共培养情况下的生长状况,探讨了竞争和种群增长率之间的关系,以判断藻类竞争的结果。结果表明:适宜的扰动有利于微囊藻的增长和聚集,较大强度的扰动则抑制微囊藻的生长。在共培养体系中,铜绿微囊藻有更强的竞争能力和抑制其它生物生长的能力,获得最大生物量和远大于栅藻的增长率。     

铜绿微囊藻、四尾栅藻和小环藻竞争实验培养基的选择

改变培养基的氮源形态和碳源浓度,研究铜绿微囊藻、小环藻和四尾栅藻的单藻增长行为,筛选适宜的培养基作为混藻竞争实验的共培养基。研究表明,铜绿微囊藻和四尾栅藻在氨氮培养基中的最大生物量K和最大比增长速率r均不及以硝态氮为氮源的培养基;添加高浓度HCO3-(NaHCO3 1.410 mmol/L)能够提高铜绿微囊藻和四尾栅藻藻细胞对氨氮的吸收能力;较低碳源浓度(NaCO3 0.0943 mmol/L)的培养基中,四尾栅藻的初始比增长速率及生物量远高于铜绿微囊藻,但其最大比增长速率r低于铜绿微囊藻,在实验的第10天左右铜绿微囊藻的生物量超过四尾栅藻;小环藻不能在较高浓度碳源(NaHCO3 1.504 mmol/L)下存活;铜绿微囊藻、四尾栅藻与小环藻均可在以氨氮(HA)或硝态氮(HN)为氮源的培养基中单独培养并达到实验所需生物量,因此,HN和HA可以作为实验室内这三种藻共培养适宜的培养基,为今后研究藻类种间资源竞争机制提供实验依据。     

不同水力剪切效应下四尾栅藻的种群动态增长模型

为了改进现有反映单种群增长的Logistic（逻辑斯特）模型,使其能更好地对水动力影响下藻类的种群动态关系进行表征,进而验证水力剪切作用引起的营养盐混合和均化作用对藻类生长的影响,采用恒温（25℃）和恒定光照（4 000 lx,光暗比12 h:12 h）的培养试验,对水华中常见四尾栅藻（Scenedesmus quadricanda）在水力剪切条件下的种群动态增长进行了研究.结果表明:①相对于静止条件,不同的水力剪切（100、200、300和400 r/min）作用均促进了四尾栅藻的增长,并且均存在最大Chla浓度.②结合藻类种群动态增长的Logistic模型和传质理论,构建了水力剪切效应下单藻种的种群动态增长模型（R2＞0.95）.模型结果显示,水力剪切作用是藻类最大生物量的控制因素.在空间有限的富营养条件下,Chla浓度在体积平均流速为0.101 m/s（200 r/min）条件下的最大生物量为15 328.2 μg/L,是静止条件的1.75倍,大于其他水力剪切条件,与试验结果吻合,传质系数（k_c）对四尾栅藻最大生物量的促进系数（k_M）为945.1.③水力剪切主要通过改变藻细胞层流边界层以外环境的营养物质浓度分布,从而对藻类的种群规模产生影响.④水力剪切效应存在边际效应递减的现象,随着剪切强度的增加,在不产生藻类的机械损伤的范围内,藻类种群会达到一个稳定期.研究显示,理论上解释了水力剪切效应对四尾栅藻动态增长的影响机制,实现了水力剪切作用和营养盐通量共同影响四尾栅藻种群增长关系的统一.      

纳米二氧化钛(nTiO_2)与双酚A对斜生栅藻(Scenedes-mus obliquus)的联合毒性效应

纳米二氧化钛(n Ti O2)在被人们广泛使用的同时,其潜在的环境影响也受到越来越多的关注。为深入探讨n Ti O2与环境中现有污染物的相互作用及生物效应,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为受试生物,按照毒性单位法、相加指数法和混合毒性指数法,研究了n Ti O2与双酚A(BPA,一种常见的环境类雌激素)的联合毒性效应。结果显示,n Ti O2与BPA对S.obliquus生长的72 h半抑制浓度(EC50)分别为28.7 mg·L-1与1.81 mg·L-1。而n Ti O2与BPA共存时,在不同毒性比(4:1,3:1,2:1,1:1,1:2和1:3)下,其联合毒性作用(以BPA计)的72 h EC50值分别为2.198,1.58,1.153,0.428,0.306和0.189 mg·L-1。两者的联合毒性作用不仅仅是简单的相加,而是随着两者毒性比的变化,由拮抗作用转变为相加作用,继而转变为协同作用。这表明,n Ti O2进入环境后与现有污染物的毒性比(浓度比)可能是其联合毒性作用模式的一个重要影响因素。     

苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物联合毒性效益

采用藻类生长抑制实验测定了苯酚、2,4-二氯酚与6种苯胺衍生物对斜生栅列藻的单一毒性和二元混合物的联合毒性,得到化合物单独存在时的半抑制浓度EC50和共存时的半抑制浓度EC50mix。采用毒性单位法、相加指数法、混合毒性指数法和相似性参数法进行联合毒性评价,结果表明：苯酚＋2,4-二氯胺、苯酚＋二苯胺及苯酚＋苯胺等毒性混合时主要表现为协同作用;而其它二元混合物采用不同方法评价联合毒性结果有差异。当苯酚与苯胺按照不同毒性配比混合时（1︰4,4︰1,1︰1,2︰1）,表现为协同作用。以辛醇/水分配系数法为结构描述符,分别建立了单一毒性和联合毒性的定量构效关系（QSAR）模型。结果表明,苯酚、2,4-二氯酚与苯胺类化合物对斜生栅列藻的毒性主要与化合物在生物体内的分配作用有关。     

异丙甲草胺与锌共存对斜生栅藻毒性手性差异影响

为评价重金属与手性农药共存的生物选择性毒性,采用毒性试验标准方法研究了Rac-、S-异丙甲草胺单独及与锌共存对斜生栅藻的手性毒性差异.结果表明,Zn2+存在条件下Rac-、S-异丙甲草胺对斜生栅藻的生长趋势影响与除草剂单独作用时的趋势基本相同,Zn2+的存在降低了高浓度除草剂对斜生栅藻的生长抑制作用,处理初期(24 h)0.30 mg·L-1Rac-和S-异丙甲草胺单独对斜生栅藻生长的抑制率分别为49.61%和59.73%,与Zn2+联合作用其抑制率分别为38.41%和42.52%.Zn2+的存在增加了Rac-和S-异丙甲草胺对斜生栅藻的立体选择性毒性差异,使S-异丙甲草胺急性毒性增大的程度大于Rac-异丙甲草胺毒性的增加;与Zn2+的联合毒性作用类型表现为除草剂在低浓度下为部分相加作用,高浓度下为拮抗作用;除草剂单独及与Zn2+联合作用处理96 h后的斜生栅藻叶绿素含量变化与其生长趋势基本一致.     

滏阳河河流水体中重金属污染特征及其对青海弧菌和斜生栅藻的毒性效应

为调查滏阳河水系的重金属污染状况,研究河流重金属污染对水生生物的毒性,根据河流结构、水文条件、排污口分布并考虑空间分布的均匀性,选取66个采样位点,采集河水及对应的表层沉积物样品,分析了样品中的重金属含量。用斜生栅藻和青海弧菌Q67作为模式生物,根据滏阳河水重金属污染较严重的邯郸近郊2号采样点采集水样的重金属含量配制系列重金属浓度的模拟河水进行重金属污染河水的生态毒性测试。结果表明,在全部66个采样点中,29个采样点河水重金属含量超过国家地表水III类水体重金属含量标准,主要污染元素是Hg、Pb、Cr、Zn。几乎所有采样点河水Mn和Fe含量都大大高于国家集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定的标准限值。根据2号采样点河水样品中的重金属含量配成的模拟河水对青海弧菌Q67的EC₅₀值为6.65%,为毒性极强的污染物。模拟河水样品对斜生栅藻的抑制作用较小,在实验的最高浓度下(1000倍河水重金属含量)暴露4 d尚未引起半数藻细胞死亡。随河水重金属浓度上升,斜生栅藻超氧化物歧化酶(SOD)活性总体上呈现先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量变化则与此相反,反映河水重金属污染可引起藻细胞的氧化损伤。叶绿素a和b含量则随暴露浓度的提高逐渐降低。在重金属浓度达到2号采样点河水的10%时,斜生栅藻叶绿素a含量已有显著降低,MDA含量显著升高,海河流域重金属污染对生态系统的影响应予以重视。河水发光菌Q67的生长抑制率、斜生栅藻的叶绿素a和MDA含量可以作为评估河流重金属污染生态危害的指标。