銅綠微囊藻過度繁殖的控制及機(jī)制的研究.pdf

1、本文通過探索淡水水華藻種銅綠微囊藻成為水華優(yōu)勢(shì)種的多種原因、控制銅綠微囊藻水華過程的機(jī)制、以及控制景觀水水華的新措施，為更好防止銅綠微囊藻水華提供了一定科學(xué)依據(jù)。主要研究了多種因素對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)繁殖的影響、不同營(yíng)養(yǎng)鹽限制對(duì)銅綠微囊藻生理生化過程的影響、化學(xué)物質(zhì)銀對(duì)銅綠微囊藻的致毒機(jī)理和殘留效應(yīng)等，最終實(shí)現(xiàn)了本文的研究目標(biāo)。 實(shí)驗(yàn)闡明了不同光照時(shí)間、不同營(yíng)養(yǎng)鹽濃度以及分別在氮、磷、鐵限制時(shí)銅綠微囊藻生長(zhǎng)繁殖情況，觀察到藻細(xì)胞形態(tài)

2、和生命周期的改變。結(jié)果表明在較短的光照時(shí)間或在整體營(yíng)養(yǎng)鹽的較低水平下，銅綠微囊藻也能很好地生長(zhǎng)繁殖；在磷或鐵限制時(shí)對(duì)磷或鐵較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)吸收能力；不產(chǎn)生休眠細(xì)胞等。以上試驗(yàn)結(jié)果闡明了銅綠微囊藻在一定條件下形成水華并能重復(fù)產(chǎn)生水華的主要原因。 在以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論基礎(chǔ)上，選擇常量營(yíng)養(yǎng)元素磷和微量元素鐵進(jìn)一步研究，探討了銅綠微囊藻的生理生態(tài)特性與水華發(fā)生機(jī)制，并提出“去除微量元素鐵作為防止或輔助防止水華的一種手段”的觀點(diǎn)。得知磷和鐵限制對(duì)該藻

3、生長(zhǎng)和生理生化過程的影響存在共同之處，即兩種營(yíng)養(yǎng)元素缺乏都抑制了銅綠微囊藻正常生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)降低了銅綠微囊藻抵抗不良環(huán)境的能力，故去除磷和鐵的去除不僅可以作為一種控制銅綠微囊藻水華的手段，同時(shí)也有利于其他防止手段的實(shí)施。二者的影響存在較大差異在于：磷和鐵限制促使了不同特異蛋白產(chǎn)生，分子量分別為16.2kDa和20.4kDa產(chǎn)生，都可能是PSⅡ系統(tǒng)中的CP43蛋白或其他某種特殊色素蛋白，特殊蛋白可以作為銅綠微囊藻受相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)元素限制的一種標(biāo)

4、志。藻細(xì)胞中能量分配重新調(diào)整和結(jié)構(gòu)的調(diào)整程度不同：鐵限制時(shí)藻細(xì)胞中光合系統(tǒng)能量分配的變化和色素含量比例的差異都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磷限制的狀態(tài)。以上結(jié)論表明磷和鐵限制對(duì)銅綠微囊藻的影響機(jī)制不同，因此降低磷或鐵含量以控制銅綠微囊藻水華的機(jī)制不同。 本文通過研究微藻代謝的非必要元素銀對(duì)銅綠微囊藻的生理生化過程的影響，掌握銀對(duì)銅綠微囊藻的致毒機(jī)制，以探索新的控藻手段。銀的致毒機(jī)理是：抑制藻細(xì)胞正常生長(zhǎng)繁殖、破壞類囊體和氣泡等結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞功能衰退；

5、胞內(nèi)蛋白質(zhì)和碳水化合物的單位細(xì)胞含量降低，生化物質(zhì)的合成受到抑制；超氧化歧化酶和過氧化物酶活性受到抑制使銅綠微囊藻抵抗外界不良環(huán)境能力降低；胞內(nèi)色素組成間比例失調(diào)，并隨銀濃度的上升程度增加；胞內(nèi)光合系統(tǒng)PSⅠ系統(tǒng)的能量分配向PSⅡ系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移，藻細(xì)胞自動(dòng)調(diào)節(jié)光合系統(tǒng)大小或天線大小來優(yōu)化二者之間電子傳遞過程。 通過研究影響銀毒性的因素表明：在一定范圍內(nèi)，pH值上升銀的致毒作用增強(qiáng)；螯合劑EDTA在降低銀對(duì)銅綠微囊藻的毒性作用方面起著

6、重要作用，螯合劑檸檬酸或土壤浸出液對(duì)銀的致毒作用沒有明顯影響，重金屬銅和鋅對(duì)銀的致毒作用影響不同；在一定范圍內(nèi)銀半數(shù)致死濃度和微藻初始濃度間存在一定相關(guān)性。故銀若作為一種控藻劑施加到自然水體中，底泥的浸出水和水體中其他重金屬離子的濃度對(duì)銀的控藻效果存在不同影響。故銀在自然水體中對(duì)銅綠微囊藻的毒性作用將會(huì)受螯合劑和其他重金屬離子等多種因素的影響。同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明，銀在施加到培養(yǎng)液中24小時(shí)到96小時(shí)之間，銀的濃度降到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍以下；