太湖水体溶解性有机质荧光特征及其来源解析

利用三维荧光光谱(3DEEM)-平行因子分析(PARAFAC)技术,通过野外现场调查和室内模拟实验,分析富营养化湖泊(太湖)水体溶解性有机质(DOM)组成结构、分布规律及其来源,进一步研究藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放对水体DOM荧光组成特征的影响.结果表明:1太湖水体各个湖区DOM主要以类色氨酸物质(T1、T2峰)为主,竺山湾还存在类腐殖质和类富里酸物质,其荧光指数(f450/500)为1.53±0.06,接近陆源f450/500值(1.4),DOC浓度全湖最高((7.13±2.45)mg·L-1),兼具陆源与生物来源的双重特性.2太湖藻类DOM组成丰富,出现了7种荧光组分,主要为类腐殖质、类富里酸和类蛋白物质(包括类色氨酸和类酪氨酸),藻类腐烂分解后,紫外区类色氨酸T2峰和类酪氨酸B2峰消失,其他类蛋白物质和部分易降解的类富里酸物质向水体中释放,其中A峰和C峰所代表的类富里酸物质降解率较高,分别降解了70.3%和41.0%.3水生植物DOM以类腐殖酸物质为主,其残骸腐烂分解后DOM由陆源类腐殖质向类腐殖酸物质转化.4沉积物DOM出现了5类荧光峰,兼具外源污染的类富里酸荧光C峰和A峰,同时含有生物来源的B1、B2、T2类蛋白荧光峰,随其降解时间的增长,T2荧光峰消失,B1、B2荧光物质降解率分别高达86.5%和82.5%,而C峰和A峰分别上升25.1%和1.5%,沉积物降解过程中大量类蛋白物质向上覆水体中释放,同时部分类蛋白物质向着更稳定的类富里酸物质转化.因此,外源输入和内源负荷(藻类和水生植物残骸腐烂分解以及沉积物释放等)对湖泊水体DOM组成结构以及富营养化过程具有重要影响.     

桔皮水提液对铜绿微囊藻生长的抑制效果研究

桔皮水提液能显著抑制铜绿微囊藻的生长,定性滤纸过滤,0.45 μm滤膜过滤和0.22 μm滤膜过滤及高温灭菌水提液的预处理操作对其抑藻效果无明显影响. 当桔皮（干质量）水提液投加质量浓度大于1.0 g/L时,培养10 d时对铜绿微囊藻生长的抑制率可超过90%,抑制率随桔皮水提液投加质量浓度的升高而增大;当桔皮水提液的投加质量浓度低于0.1 g/L时,抑藻效果不明显. 在长期（40 d）培养试验中,投加低质量浓度（小于1.0 g/L）桔皮水提液的试验组中,铜绿微囊藻在培养后期生长迅速,某些试验组中出现促进铜绿微囊藻生长的现象;投加高质量浓度（大于1.0 g/L）桔皮水提液的试验组中,培养40 d内均保持接近于100%的抑制率. 透析袋分离试验表明,具有抑藻活性的物质存在于分子量小于3 500的组分中. 由试验结果可推测,桔皮水提液中含有某种或某些物质,可对铜绿微囊藻的生长产生抑制作用,且这些物质经121 ℃高温处理30 min后仍保持抑藻活性. 该抑藻物质易于自然降解,在长期培养过程中,其抑藻效果会逐渐消失.      

微生物修复剂投加量对铜绿微囊藻生长的影响研究

向藻类生长控制模拟实验柱中接种处于对数增长期的铜绿微囊藻,分别投加2,5,10 mg/L的微生物修复剂,定期监测藻种密度、总氮和总磷浓度的变化,初步了解微生物修复剂对藻类的生长抑制效果以及脱氮、除磷的效果。通过研究得出:随着微生物修复剂投加量的增加,实验水体的藻密度、总氮和总磷浓度呈下降趋势,5 mg/L和10 mg/L投加量下的水质改善情况没有显著变化。微生物修复剂的最佳投加量为5 mg/L,在该投加量下,实验柱中的藻密度、总氮和总磷浓度比空白柱中分别降低24%、27%和38%。     

对苯二酚抑制铜绿微囊藻生长下藻毒素的产生与释放

选用对苯二酚,根据其抑藻的剂量效应关系,研究了铜绿微囊藻在不同抑制条件下,即投加剂量为EC20、EC50、EC70、EC90、EC99时,藻毒素Microcystin-LR(MCLR)的产生与释放,并通过测定总有机碳和三维荧光光谱,研究了细胞内有机物的释放状况.结果表明,EC20作用下,藻毒素的产生受到抑制,总MCLR约为对照样的72.4%~83.0%;在EC50~EC99作用下,藻细胞受到刺激,毒素产量明显增加,总MCLR可升至对照样的1.77~3.13倍,且在EC70~EC99作用下,胞内毒素大部分释放于胞外.细胞释放的其它有机物主要是类腐殖酸和类富里酸,但并不稳定,6 d后,发生了明显的降解与转化.     

国外新型药剂应用于滇池藻类污染治理的研究

滇池水藻类含量很高,现已属重富营养化水体。本实验选用国外一种新型除藻剂一去藻247来研究治理滇池水藻类污染,通过投加三个不同浓度的除藻剂,检测得出叶绿素α和总磷都有较好的去除效果,Cu^2＋的残留浓度也没有超标,其中当叶绿素的含量为1000mg/L时,除藻剂的最佳投加量为10mg／L。并用线性回归方程对滇池水体中叶绿素α和总磷的相关性进行了拟合。     

去藻247对滇池水除藻效果的研究

采用去藻247处理滇池草海出口处水样进行试验,结果表明,在大比例投加药剂时,去藻247在0～20mg/L这一范围内的除藻效果较好,且随着投加量的增加,其去除效果越好;在精确投加时,当投加量为20 mg/L时,其去除效果最佳.其中叶绿素、TP的平均去除率达到27.0%和25.3%,对TN也有一定的去除.使用去藻247后,通过测定铜离子残留浓度可知,水样中铜离子的残留浓度在10天之内就迅速降低,且远低于国家饮用水标准中铜离子的允许值1.0mg/L,因此该药剂对水体无二次污染,去藻247是一种具有进一步研究价值的除藻剂.     

过氧化氢与硫酸铜组合强化处理高藻景观水效果研究

以深圳市发生水华的某景观湖水为研究对象,研究过氧化氢(H2O2)与硫酸铜(以Cu2+计)组合投加对水样藻类生物量的控制效果及对水样溶解氧、pH、浊度的影响。结果表明:组合投药能显著抑制藻类生长,在处理第7天,组合投药A组(20 mg/L H2O2+0.2 mg/L Cu2+)、B组(10 mg/L H2O2+0.4 mg/L Cu2+)、C组(5 mg/L H2O2+0.8 mg/L Cu2+)的Chl a浓度分别降至对照组的58%、30%、18%。投加过氧化氢有助于增强硫酸铜的抑藻效果,A组Chl a浓度在第1天降至49μg/L,显著低于单独投加0.2 mg/L Cu2+的处理组(81μg/L)。投加过氧化氢有助于降低Cu2+投加量,B组抑藻效果与单独投加0.6 mg/L Cu2+处理组第7天数值相同。组合投药使水样溶解氧、pH值、浊度均显著变化,第7天时,溶解氧由17.5 mg/L降至8.7~13.3 mg/L,pH值由10.0降至8.5~9.2,浊度由200 NTU降至84~94 NTU。     

稻草浸泡液对藻类抑制作用机制

室内研究了不同降解方式和降解时间的稻草浸泡液对铜绿微囊藻生长的抑制效果及其抑藻机制.结果表明,稻草本身存在抑藻活性物质,低温浸泡4 d的无菌稻草液在2.5 g/L投加量下,对微囊藻的抑制作用达到了69.3%.在稻草浸泡液抑藻过程中,稻草产生的化学物质作用和生物作用同时存在,其相对大小取决于稻草的降解方式和降解时间.对于厌氧降解浸泡液而言,主要通过化学物质的作用抑藻,其抑藻效果随稻草厌氧降解时间的延长明显减弱,如厌氧浸泡15　d和30 d的稻草液在1.5 g/L浓度下其抑制率分别为83％和46％;好氧降解浸泡液主要通过生物作用抑藻.其抑藻效果随稻草好氧降解时间的延长而增强,如1.5 g/L投加量下,15和30 d好氧降解带生物相的稻草浸泡液对微囊藻的抑制率分别为81％和93％.     

粘着剑菌溶藻效能与溶藻过程藻胞内物质释放

粘着剑菌菌株r23(Ensifer adhaerens)是从微囊藻水体中筛选出的溶藻菌。文章研究了不同温度和投加方式下r23溶解铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的效果,以及不同投加方式下胞内外藻毒素-LR(MC-LR)的变化和胞内有机物质的释放。结果显示,r23菌液的EC_(50,72 h)是2.04×10~6CFU/m L,能够在温度低至15℃时仍有95%的溶藻效果。在没有培养基条件下,菌体细胞不具有溶藻能力,菌液上清液能够实现70%的溶藻效果。菌液5%(V/V)的投加剂量会刺激藻细胞产生更多MC-LR,总MC-LR达到256.7 mg/L,高于对照样的232.1 mg/L,而10%和20%的投加剂量会抑制MC-LR产生,总MC-LR浓度在溶藻30 d后会降至36.8 mg/L和12.24 mg/L。三维荧光测定结果显示,菌液的投入以及藻细胞的死亡会导致水溶液中类蛋白质物质(λ_(Ex)/λ_(Em)=280 nm/350 nm;λ_(Ex)/λ_(Em)=230 nm/330 nm)含量增加,而类腐殖质物质(λ_(Ex)/λ_(Em)=340 nm/430 nm)变化不大。     

化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响

利用水生植物产生的化感物质抑制有害藻类是1种藻类控制新技术.研究了选择性抑藻化感物质EMA对蛋白核小球藻和普通小球藻抗氧化酶体系活性的影响.结果显示,化感物质浓度为0.25 mg/L时,2种藻类的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都高于对照组.但随着化感物质浓度的升高,蛋白核小球藻3种酶活性都逐渐下降,当化感物质浓度为4 mg/L时,SOD活性为0;而普通小球藻的酶活性随着化感物质浓度升高持续升高,都达到对照组的3～4倍.     

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.     

铜绿微囊藻溶藻菌EA-1的分离鉴定及溶藻特性

从广州流花湖分离获得一株溶藻菌株EA-1,16S rDNA分析表明菌株EA-1属于肠杆菌属（Enterobacter）.研究了肠杆菌EA-1对铜绿微囊藻的溶藻效果和溶藻机制.结果表明,对数期EA-1具有最佳溶藻效果,投加比例为10%,初始叶绿素a含量为1.43mg/L时,EA-1能实现3d内完全除藻,叶绿素a含量为2.39mg/L时,共培养6d后,抑制率为84.1%±1.3%.EA-1通过分泌胞外溶藻物质间接溶藻,生理生化响应表明,EA-1无菌滤液胁迫下,藻细胞膜脂过氧化损伤严重,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性先急剧上升后下降.三维荧光光谱（EEM）表明溶藻产物为类腐殖酸,类富里酸和类蛋白类物质.扫描电子显微镜（SEM）显示藻细胞出现褶皱,内陷和萎缩现象.透射电子显微镜（TEM）显示藻细胞破坏过程为：首先,胶质层与细胞壁分离,光合片层变得松散和不规则,内含物被部分降解.随后,光合片层被彻底破坏,DNA核物质和多聚磷酸盐等营养物质颗粒被降解,藻细胞内部结构被完全破坏,藻细胞死亡.     

基于2D-COS分析的难凝聚有机物臭氧化特性研究

基于二维相关光谱分析,对污水厂二级出水难凝聚有机物的臭氧化特性进行了研究.结果表明,混凝很难去除污水厂二级出水中的溶解性有机物,污水厂二级出水溶解性有机物大部分属于难凝聚有机物,以腐殖酸类物质为主.臭氧氧化可以降低二级出水混凝后上清液的色度及UV₂₅₄,去除率分别可达到70%和40%以上,但是对难凝聚有机物的去除率较低,去除率在10%以下,只是与难凝聚有机物进行了反应,改变其性质.同时,臭氧可以降低二级出水中难凝聚有机物的荧光强度,其中腐殖酸类物质的荧光强度降低较为明显.基于不同臭氧投加量下难凝聚有机物的同步荧光分析,可以得到二级出水难凝聚有机物的二维相关光谱,结果表明,腐殖酸类物质对臭氧氧化最为敏感,腐殖酸类物质与富里酸类物质相比会优先和臭氧反应.     

超声波控藻对氮磷释放及水质变化的影响

为探究超声波控藻的底泥氮磷释放过程与水质恶化风险,本研究从太湖梅梁湾采集泥样、水样和藻样,采用低频超声波（35kHz,0.035 W/mL）处理不同对象（泥体系：底泥和水;藻体系：微囊藻和水;泥藻体系：底泥、微囊藻和水）,分析底泥与藻细胞的氮磷释放贡献率及水质变化过程.结果显示,20min内超声处理不会造成底泥氮磷的显著释放,40min后会造成底泥氮磷大量释放和藻细胞破裂.比较3个体系的水质参数变化过程后得知底泥比藻细胞的氮磷释放贡献率更大.超声处理对COD_Mn和TN有一定的削减效果,泥体系和泥藻体系在超声波作用后溶解性氮以氨氮和硝氮为主.为降低水质恶化风险,建议超声波控藻采用适当的超声强度进行短时间处理,避免底泥氮磷大量释放和藻细胞破裂.     

蛋白核小球藻生物膜对镉胁迫的生理响应及去除效果分析

为研究镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理响应及其去除效果,实验设计了不同的镉初始浓度梯度,分析镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的叶绿素a、硝酸还原酶、胞外多聚糖（EPS）等生理特征指标,并比较了蛋白核小球藻生物膜在不同的镉初始浓度下对镉的去除效果。结果表明:镉会抑制蛋白核小球藻生物膜的生长及其硝酸还原酶的产生,并且抑制程度随着镉初始浓度的增大而增加,20 mg/L的镉还会导致部分藻类生物膜的死亡;另外,镉会抑制蛋白核小球藻生物膜EPS的产生,但随着接触时间的增加,镉会刺激藻类生物膜分泌少量EPS来阻止镉离子进入藻细胞;镉初始浓度为15 mg/L时,蛋白核小球藻生物膜对镉的去除效果最好,达到89.83%。以上成果可为藻类生物膜去除重金属镉的后续研究奠定基础。     

美丽微孢藻种植水对水华鱼腥藻的化感抑制作用研究

为探讨美丽微孢藻对水华藻类的化感作用,研究了美丽微孢藻种植水对水华鱼腥藻的光密度、叶绿素a和细胞活性的影响。结果表明:浓度为25%的美丽微孢藻种植水在0~2 d时可显著抑制水华鱼腥藻生长,但在2d后无法对其产生显著抑制;浓度为50%的美丽微孢藻种植水在整个实验周期内均可显著抑制水华鱼腥藻生长;浓度为25%的美丽微孢藻种植水在短期内会使大部分藻细胞处于死亡或低活性状态,但在7 d时有31.40%的藻细胞恢复了高活性状态,其化感控藻作用有限;浓度为50%的美丽微孢藻种植水在整个实验周期内均使大部分藻细胞均处于死亡或低活性状态,具有较强的化感抑制作用。     

三峡水库大宁河回水区藻类生长与三态磷盐变化特征分析

多年的调查数据表明,每年的3～6月是大宁河回水区水体营养盐及藻类含量增长期。在2011年3—6月对大宁河回水区整个区域的调查过程中发现,水体磷盐含量从回水区上游至入长江河口逐渐增大,总磷0．010～0．257mg／L,溶解性磷0．010～0．208mg／L,正磷酸盐0．010～0．179mg／L;磷盐3个指标中,正磷酸盐变异性最大（各断面59％～85％）,能够较好地反映藻类消耗磷盐的情况。正磷酸盐和藻类生物量呈显著负相关关系,且在自然水体中有明显分层。在室内培养条件下采用线性关系粗略分析,藻类能在水体正磷酸盐含量较低时释放和转化磷盐,其藻类生物量理论极限容量值略高于天然状态。室内培养藻类发现,藻类生长过程中先是个体的增长,之后数量增殖,但平均体积会变小。藻类生长活性有一个由强到弱然后再增强的过程,而较低正磷酸盐浓度会抑制藻类的生物活性使其一直处于一个较低的水平。     

微生物和藻类分解对荣成天鹅湖沉积物氮磷释放的影响

以荣成天鹅湖的沉积物和硬毛藻为试材,模拟研究了不同微生物活性和藻类条件下上覆水体氮磷的含量变化,探讨了藻类分解和微生物活性对沉积物营养盐释放的影响。在无藻条件下,不同处理水体的总氮和总磷含量随时间的波动较大,分别变化在0.42~11.71 mg/L和0.02~0.32 mg/L之间;中后期各微生物处理氮磷含量的顺序为氯化汞>葡萄糖、对照>甲醛。藻类分解条件下,水体的总氮和总磷含量远高于无藻条件,含量变幅分别为5.43~34.76 mg/L和0.28~1.80 mg/L;初期水体氮磷含量较高,之后随时间呈下降趋势。试验前期,有藻各处理总氮表现为氯化汞>葡萄糖>对照>甲醛,总磷为氯化汞>葡萄糖、甲醛>对照;后期各处理间差异减小。相同微生物活性下,有藻处理水体的氮磷含量均明显高于无藻条件。试验结束时,无藻组各处理沉积物的微生物活性均较低;而有藻条件下相对较高,各处理顺序为对照>葡萄糖、氯化汞>>甲醛。绿潮藻类分解条件下,微生物对天鹅湖沉积物的氮磷释放有着明显影响;微生物活性越强,沉积物氮磷的释放量越大。     

电活化过硫酸盐去除铜绿微囊藻的效果及机理研究

为了开发微藻及藻类有机物的高效去除技术,采用电活化过硫酸盐(EC/PS)体系处理含铜绿微囊藻的水样. 通过藻细胞密度和叶绿素a含量测定以及扫描电镜观察,研究了EC/PS体系的除藻特性及影响因素;采用荧光区域积分法定量分析了除藻过程中胞内有机物(IOM)和胞外有机物(EOM)的变化特征;利用电子顺磁共振波谱仪测定了EC/PS体系中的自由基类别,并分析了EC/PS体系的除藻机理. 结果表明:①在初始藻细胞密度为1.24×107~1.30×107 cells/mL,电压为7 V,初始pH为6,初始PS浓度为4 mmol/L的条件下,当EC/PS体系处理60 min时,藻细胞和叶绿素a的去除率分别达90.80%和98.41%,明显优于单独EC体系和单独PS体系;当EC/PS体系处理10 min时,IOM的总荧光响应值降低了77.39%. 在处理过程中,以腐殖酸类物质为主的胞内有机物会大量释放. ②EC/PS体系中电化学作用对除藻的平均贡献率为54.63%;同时,除藻过程可产生大量的SO₄?·和·OH,且其随处理时间的增加而增加. 研究显示,EC/PS体系能有效去除铜绿微囊藻及藻类有机物,反应体系中的SO₄?·和·OH发挥了重要作用.