一种绿色高效获得蓝藻活细胞数的方法探究

绿色高效计数蓝藻活细胞是预警蓝藻水华发生的重要手段,目前我国尚未颁布蓝藻活细胞计数的国家标准。本研究使用浮游植物荧光仪测定活性蓝藻叶绿素a浓度;超声(2.5~3.5 min、45 kHz、200 W)裂解蓝藻气囊后染色镜检计数蓝藻活细胞数;建立叶绿素a浓度与活细胞数的标准曲线;测定未知藻液活细胞的叶绿素a浓度,带入标准曲线获得未知藻液的活细胞数。该方法建立的标准曲线R2为99.73%,符合标准曲线的线性要求;只需使用浮游植物荧光仪测定活性蓝藻的叶绿素a浓度即可获得蓝藻活细胞数,无需使用一类致癌物甲醛进行藻液的固定,该方法绿色、高效,可为蓝藻水华快速预警提供新的监测方法。

温度对水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻生长、光合作用及浮力变化的影响

通过批量培养实验,测定培养过程中藻的生物量、光合放氧速率及浮力等的变化,研究了2种典型水华蓝藻-水华微囊藻及孟氏浮游蓝丝藻在不同温度下的生长和光合作用特征及浮力调控的机制.结果表明,水华微囊藻在温度低于13℃时几乎不能生长,高于16℃能缓慢生长,且随着温度升高,生长速率增大;孟氏浮游蓝丝藻在温度为10℃时就能缓慢生长,当温度高于16℃时即能够较好生长;2种藻的生长速率在10～28℃范围内都随温度升高而增大.2种蓝藻在10℃以上均能进行光合作用,且在实验温度范围内(10～28℃)随温度的升高而增强.当温度从28℃转至13℃以下温度培养时,2种蓝藻的浮力下降明显,细胞内伪空胞、糖及蛋白质的变化表明,糖的积累使细胞密度增大是细胞浮力下降的主要原因;在72h之内,水华微囊藻和浮游蓝丝藻细胞内糖含量分别增加了2.2倍和2.5倍,这说明温度降低至13℃以下,水华微囊藻下沉趋于休眠,而孟氏游浮蓝丝藻则趋于底栖继续生长;温度升高至13℃以上,水华微囊藻趋于复苏和上浮,而孟氏浮游蓝丝藻趋于浮游.

免疫亲和层析-液质联用法检测蓝藻中的微囊藻毒素

应用自制的微囊藻毒素(microcystin,MC)免疫亲和层析柱为净化工具,建立了固相萃取柱富集、免疫亲和层析柱净化、液质联用法检测蓝藻样品中MC的方法。结果显示:只用固相萃取柱富集,会残留大量杂质,干扰MC(尤其是MC-LR)的测定结果。而用免疫亲和层析柱净化能有效去除藻样中的杂质,排除干扰,通过液质联用法定量,能准确测定藻样中的微囊藻毒素-RR(MC-RR)和-微囊藻毒素-LR(MC-LR)。方法的检出限为2.5μg/L;线性范围为5～500μg/L;MC-RR和MC-LR平均回收率高于84%;相对标准偏差低于5%。

水华蓝藻产毒特性的PCR检测法

特异引物对（ＴＯＸ １Ｐ／１Ｆ；ＴＯＸ ２Ｐ／２Ｆ）用于检测微囊藻毒素合成酶基因ｍｃｙＢ片段在３８种水华蓝藻中的分布情况。结果显示，所有能产生微囊藻毒素的微囊藻都有特异扩增条带，非产毒株则没有。几种常规的毒性检测方法验证了ＰＣＲ方法所获结果的准确性。本研究发展了以全细胞ＰＣＲ法检测ｍｃｙＢ片断，说明全细胞ＰＣＲ检测法适用于不同来源的蓝藻材料。结果证明以ＤＮＡ为基础鉴别产毒和非产毒微囊藻及其他水华蓝藻的方法是可行和实用的。

水华蓝藻上浮特征与机理的试验研究

利用柱状反应器和太湖蓝藻水华爆发期含有蓝藻颗粒的水体进行试验,模拟了蓝藻上浮特征,对水华蓝藻上浮过程中相关的物理化学因素进行了研究,探讨了蓝藻上浮与物理化学因素之间的相互作用和相关性。试验结果表明:反应器表层蓝藻上浮率明显大于底部,表层以下上浮率随时间没有明显变化规律,不同时刻上浮率变化特征是晚上22:00>10:00>14:00;pH和正磷酸盐呈现相似的变化规律,表层和底层的值均小于中间;对相关性进行分析表明,碳水化合物、氨氮和溶解氧是蓝藻上浮的主要影响因素,10:00时与上浮率相关性较大的指标是碳水化合物(P<0.01),14:00是溶解氧(P<0.01),22:00是碳水化合物(P<0.05)与氨氮(P<0.01),相关系数分别达到0.896、0.887、0.887、0.860。

藻毒素与健康效应的研究进展

淡水水体的富营养化导致蓝藻水花的普遍发生,蓝藻产生的多种毒素,如微囊藻毒素、节球藻毒素等,不仅常常引起动物中毒,而且也会影响人类的健康。该文从毒理学的角度阐述了多种藻毒素的毒性,及其所引起的健康效应和发生的可能机制。

微生物源溶藻化合物研究进展

合成杀藻剂由于选择性差、在环境中残留期长、容易造成二次污染等原因,在控制有害蓝藻水华上受到限制。微生物源天然产物因其环境友好、选择性强,成为合成杀藻剂的潜在替代者。几十年来,从微生物代谢产物中发现了包括蛋白质、多肽、氨基酸和抗生素等各类溶藻化合物。本文对这些溶藻化合物及其产生菌、溶藻活性、溶藻范围和部分作用机理进行综述,并介绍了它们在蓝藻水华防治中的应用潜力。

鄱阳湖的中国水华蓝藻新记录属—气丝藻属

2012年4月和10月在江西省鄱阳湖进行野外调查时,发现一种浮游的丝状蓝藻。通过分离纯培养,获得了6个纯化藻株。根据藻株主要形态学特征及其16S rRNA基因序列与比较,鄱阳湖这些藻株与老挝的2株Aerosakkonema funiforme较为相近,其中16S rRNA基因序列的相似度达到98%。鉴于这些藻株不同于颤藻目中其他属的藻株,因此确定为我国一水华蓝藻新记录属——气丝藻属Aerosakkonema Nanda&Watanabe2012,模式种为索状气丝藻Aerosakkonema funiforme Nanda&Watanabe 2012。

枯水期鄱阳湖及其滨湖水体氮磷等污染物分布与藻华风险研究

在以往研究重点关注鄱阳湖主湖区水生态环境基础上,在枯水期对鄱阳湖及其滨湖水体等鄱阳湖邻近污染汇湖网络进行了氮磷等主要营养物质及浮游植物调查,并从全局角度对结果进行了主成分分析评价和藻华成因Pearson相关分析,为系统全面评估鄱阳湖整体水环境污染状况及藻华风险预警提供科学依据。得出主要结论如下:枯水期鄱阳湖及周边水体的营养盐浓度普遍偏高,如藻华关键指标因子总磷主湖区平均达到0.22 mg·L-1,"五河"平均为0.12 mg·L-1,鄱阳湖主湖区营养盐浓度如总氮和总磷总体呈现南高北低分布,如总磷南部平均0.29 mg·L-1,北部0.14 mg·L-1,可能主要受南部受污染较重的入湖支流赣江和饶河污染输入影响。主成分分析结果表明,枯水期湖泊型水体水质主要受总磷、总氮、温度及p H影响,上述指标值越高,主成分分析的水质评价结果越差;河流型水体则主要受总氮、氨氮、温度、p H和透明度影响。滨湖湖泊中柘林湖水质良好,对修河和鄱阳湖水质起较好的促进作用,入湖河流的中小河流如博阳河水质较"五河"水质好,"五河"中赣江和饶河污染尤为严重。枯水期鄱阳湖和艾溪湖均发生了蓝藻水华,微囊藻是鄱阳湖蓝藻水华的绝对优势种。对鄱阳湖蓝藻水华区水体毒素分析表明,其水体溶解性微囊藻毒素浓度达到了1.60μg·L-1,其中MC-RR占蓝藻毒素总量的92.6%,MC-LR占5.2%,MC-YR占0.8%,其它类型毒素异构体约占1.4%,总体毒害风险尚不高。对数据进行相关分析表明,秋季高温气候、湖区高浓度的氮和有机物污染可能是该区域湖泊藻类增殖和水华暴发的主要成因。

蓝藻毒素及其检测方法的研究进展

对已知的蓝藻毒素按神经毒性和肝毒性加以分类阐述,并对蓝藻毒素的检测方法进行了描述。比较后的结果表明,生物测试较为直观、快速,但无法用于准确定量测定;化学检测法(主要是HPLC)可作精确定性定量测定;免疫检测技术(ELISA)灵敏度最高。随有藻毒素ELISA试剂盒的商品化,免疫检测技术必将获得越来越广泛的作用。

应用遥感数据评价蓝藻水华对太湖取水口的影响

为量化蓝藻水华对太湖饮用水取水口的影响,将太湖矢量图进行栅格化,根据权重函数计算像元的权重因子;再将权重因子图与由遥感影像得到的水华分布图进行叠加,对对应像元进行影响因子计算;最后根据像元的影响因子求出归一化影响指数（NII）,并以此进行影响评价.通过对2007年5月1-16日太湖MODISEVI影像进行的实例分析和验证,表明该方法能较好地反映太湖水华对取水口的影响程度,与实际情况符合;在提出的3种权重函数模型中,负指数模型和正态分布模型能较好地反映蓝藻水华对饮用水取水口的影响程度,可以作为影响评价的权重模型.

基于MODIS数据的太湖蓝藻变化与水温关系研究

以太湖为研究区,基于2008年4～12月的60景EOS-MODIS1B遥感影像数据,利用NDVI算法结合目视判读解译了水华分布变化的基本信息,通过劈窗算法反演太湖湖面水温,发现在2008年太湖蓝藻生长、暴发、衰退周期中,水华面积的大小与湖面均温值之间关系密切:在20℃以下时表层水温与太湖蓝藻生长暴发或沉寂消亡具有明显的相关性;20℃～30℃时水华的面积大小受到湖面温度和其他因素的共同影响,容易发生大规模蓝藻暴发;30℃以上时过高的表层水温会对蓝藻的上浮聚集具有一定抑制作用;太湖蓝藻全年消亡的临界温度与其初始生长的临界温度相比更低。研究同时发现太湖湖面温度的空间差异是影响蓝藻水华分布迁移的重要因素之一。

蓝藻生长时变系统非线性动力学分析及水华预测方法

为解决现有蓝藻生长动力学模型难以有效描述实际水体中蓝藻生长时变系统的非线性动力学特性,导致水华预测准确性不高的问题,构建蓝藻摄食和营养盐循环模型,并考虑水温、光照等主要影响因素随时间变化对蓝藻生长的影响,进一步建立蓝藻生长时变系统非线性动力学模型,对其常值参数采用遗传算法与数值算法结合的方法进行优化率定,对其时变参数采用多元时序方法进行建模预测,根据分岔理论及时变系统理论分析水华暴发行为的非线性动力学机理,实现对蓝藻生长时变系统的水华预测。通过太湖流域监测实例表明,与现有研究相比,引入时变参数的蓝藻生长动力学模型更能反映蓝藻生长时变系统下水华暴发行为的非线性动力学特性,其水华预测结果更为准确。

中国鱼腥藻属的两个新记录种

迄今为止,全球范围共报道出100多种鱼腥藻,中国记录报道的仅有50余种,但有些种类的描述仍较模糊.最近在福建、浙江等地进行野外调查时,发现了多种丝状蓝藻.其中就有2种鱼腥藻在中国尚未报道:威格鱼腥藻(Anabaenaviguieri Denis et Frémy 1923)和史密斯鱼腥藻(Anabaena smithii(Komárek)Watanabe 1992).

去除藻毒素的水处理方法

蓝-绿藻水华及其所含毒素已成为我国许多富营养化水源的主要问题.蓝-绿藻所含的毒素是复杂的有机化合物,其中包括神经毒素、肝毒素和皮肤毒素.在水处理时如能有效去除藻类,则藻毒素将随之减少.除藻措施可在水源地或水厂内同时进行.在水源处可采取的措施是预氧化、投加除藻剂和防止水源水因水质或水温而引起的上下分层.一般水厂常规处理工艺不能有效去除藻毒素,可以采用强化混凝、优化粉末活性炭和臭氧以及氯的投加量、用生物活性炭过滤或组合工艺.其中生物预处理、臭氧氧化、粉末或颗粒活性炭吸附有较好去除效果.但是在藻类大量繁殖时,须慎重采用预氧化,否则当用氯或臭氧进行预氧化时,如投药量不当,会使藻细胞破裂,反而析出较多的毒素到水中.蓝-绿藻毒素的最佳去除工艺是臭氧和活性炭相结合的生物活性炭法.

特殊风场条件对太湖蓝藻水华迁移的影响研究

在高温、微风气象条件下,适宜蓝藻水华形成。在特殊非均一风场的驱动下,太湖蓝藻水华迁移过程与被均匀风场驱动有所不同。选取太湖典型风向进行分析,并采用三维水动力水质模型对表面非均一风场条件下的风生流流场及水质进行模拟,结果表明,在特殊非均一风场的驱动下,当太湖蓝藻浓度较高时,容易在西部湖区特别在竺山湖、梅梁湾湾内、岸边及湾口聚集,形成水华暴发,这有助于研究太湖污染物及蓝藻水华的输移及空间分布和机理。

基于DYRESM模型的太湖全年水温模拟及其在水华预警中的应用

水温是湖泊生态系统的重要驱动因子,太湖蓝藻水华暴发过程与湖泊全年水温变化密切相关。本文从水温角度出发,运用澳大利亚西澳大学水研究中心开发的一维DYRESM水动力学模型模拟了太湖2005全年的水温变化状况,并通过太湖2005年水温实测值进行了验证,模型结果较好的反应了2005年太湖逐日水温的变化情况。另外从水温角度对太湖蓝藻水华暴发阶段作出分析,为太湖蓝藻水华暴发的预测预警研究进行了方法上的准备和探索。

湖库水华治理的微电流电解抑藻技术研究

相比于现有的水华末端治理方式,采用以预防为主的思路进行水华防控,避免水华发生带来的不利影响,是更为经济有效、生态友好的水华治理措施。详细阐述了控制藻类"种源"的微电流电解抑藻技术,对微电流电解抑藻技术的最佳应用时机、技术原理、应用效果等进行了分析,深入探讨了微电流电解技术抑制湖库藻类生长的机理,同时开展了技术应用研究。结果表明,移动式微电流电解对湖泊藻类生长具有良好的抑制效果,2 h的处理可使50 m3水体中85%的藻类失活。

饮用水源蓝藻水华的生物防治研究进展

综述了蓝藻水华生物防治的各种方法,提出了太湖饮用水源防治蓝藻水华的设想。

利用陆基高光谱遥感捕捉太湖蓝藻水华日内快速变化过程

受蓝藻自身垂直迁移和频繁风浪扰动影响,太湖蓝藻水华漂浮混合和迁移堆积等变化迅速,在传统的湖面定位和断面监测中总感觉蓝藻水华有些“来无影、去无踪”,限制了对其形成过程、驱动机制和防控治理的深入认识.卫星遥感可以实现蓝藻水华空间分布同步观测,但由于观测频次的限制很难捕捉蓝藻水华快速动态变化过程.本文利用与杭州海康威视数字技术股份有限公司联合自主研发的陆基(地基、岸基或者平台、船舶、桩基等能固定安装的均可)高光谱多参数水质遥感监测仪,架设于中国科学院太湖湖泊生态系统研究站(简称太湖站)水上观测场,通过对叶绿素a浓度及其他关键水质参数秒分钟级的连续观测,有效捕捉了一天内蓝藻水华短期突然和快速变化过程.研究结果显示,在微风和小风条件下蓝藻容易在表层水体漂浮,盛行西北风驱动湖面开敞水域蓝藻水华快速漂浮集聚到太湖站岸边,短短半小时内表层水体叶绿素a浓度可以由10μg/L快速攀升到100μg/L以上,一天内会出现多个叶绿素a峰值,清晰展示了蓝藻快速日内动态变化过程.受蓝藻快速日内变化影响,透明度、总氮、总磷和高锰酸盐指数等水质参数也呈现出快速日内变化,叶绿素a浓度与透明度存在极显著负相关,与总氮、总磷和高锰酸盐指数存在极显著正相关,叶绿素a能解释总氮、总磷80%以上的变化,说明蓝藻短期内的漂浮和集聚深刻影响到湖泊水质.