不同类型化感物质抑制蓝藻效益比较及联合抑藻效应评述

世界范围内的蓝藻水华持续威胁着水生生态系统功能和人类健康,化感物质凭借其环境安全和对微藻有特异毒性等特征可以短期抑制蓝藻水华的暴发和生长。文章分别概括了酚类化合物、含氮化合物、脂肪酸/酯类、萜类化合物四类化感物质及其衍生物对蓝藻的杀藻效果、潜在机制及特异作用靶点,并依据高效抑藻化感物质(EC_(50)<10 mg/L)的经济成本进一步预估其实际应用潜能。结果表明,单独胁迫下的各类化感物质具不同抑藻特性:脂肪酸/酯类的性价比最优,能以较少剂量对蓝藻产生极强毒性,对蓝藻多样的作用靶点是其具有极强抑制效果的关键,可在0.015-52.95 mg/L浓度范围内将目标蓝藻抑制50%;酚类化合物总数最多、活性普遍较高,半数效应浓度(EC50)为0.05-162.53 mg/L,可通过抑制光合作用、破坏细胞氧化应激平衡和损害细胞壁/膜结构等多种机制抑制蓝藻生长,但高效杀藻酚类化合物的理论成本差异较大,性价比次于脂肪酸位于第二位;含氮化合物对蓝藻生长存在特异性和均匀高效的杀藻作用, EC50集中于0.3-8.14 mg/L,主要通过破坏蓝藻的光合作用、阻断电子传递和破坏细胞结构(包括超微结构)而对蓝藻造成不可逆转的严重损伤,但成本较高、性价比最低而难以广泛实际应用;萜类化合物杀藻作用弱于其他三个类别的化感物质,主要集中于多途径破坏蓝藻细胞的光合功能,但EC50高达25.3-228 mg/L,实际应用也受限。为减少各种化感物质用量、降低经济成本并实现更高效的杀藻效果,文章总结归纳相同和不同类型化感物质联合作用方式和特点,指出化感物质所产生的联合作用效果取决于混合化感物质的数量、作用靶点、混合比例和混合物含量四个因素。综述还提出抑藻靶点多样且互补的化感物质混合(“多靶点组合”)可产生协同杀藻作用,且在混合物中应增加具有高杀藻活性化感物质的比例(“新木桶效应”协同效应)。同时指出依据植物实际分泌物的种类、含量及比例进行多元混合抑藻更易出现协同杀藻作用,为科学、综合、合理地选择和应用化感物质并优化其配比以控制蓝藻水华提供新见解。

有效微生物群(EM)抑藻效应研究

通过细胞液体培养系统地考察了有效微生物群(EM)对3种常见"水华"藻类生长的抑制作用及适宜条件。实验结果表明:EM能显著抑制衣藻、四尾栅裂藻和盘星藻的生长,培养7d时,3种藻类生物量平均降低率分别达46 80%,99 07%和97 17%;培养温度、培养时间、EM投加量及培养基pH等对EM的抑藻作用均有不同程度的影响。EM发挥良好抑藻作用(绿藻)的适宜条件:培养温度为30℃,培养时间≤5d,EM投加量(V(EM)∶V(源水))为1∶1000～1∶10000,培养基pH为6 0～8 0。

陆生植物化感作用抑制有害藻应用研究进展

植物化感物质由于对藻类抑制的高效性和选择作用性,以及对环境无污染等特点而备受关注,有望成为具有应用价值的安全性生物抑藻技术。文章探究了利用植物化感作用抑制有害藻类生长的进展,从藻细胞密度、叶绿素含量、超微结构及生长代谢、抗氧化酶活性等方面分析了化感抑藻作用效果的评价方法,重点阐述了陆生植物对水华藻、赤潮藻主要藻种的抑制作用,包括草本植物中一些农作物和药用植物以及木本植物中的常见树木,同时对这些陆生植物中所含抑藻物质开展了探索与分析,为开发新的抑藻制剂提供理论指导,深入讨论了陆生植物化感物质抑制丝状藻的潜在价值,实现了抑藻对象的多元化,提出了陆生植物化感抑藻研究中存在的主要问题,并对其应用前景进行展望。

3种沉水植物水培液中抑藻活性物质的分析

以华南地区常见的对蓝绿藻具有显著抑制作用的马来眼子菜Potamogeton malaianus、黑藻Hydrilla verticillata和苦草Vallasneria asiatica水培液为研究材料,利用乙酸乙酯提取浓缩后,使用气质联用色谱(GC-MS)技术对其中的化学物质进行了检测,并分析了其中具有抑藻活性的成分.结果表明,3种植物的水培液中可检出的化合物有40多种,主要为多元醇、脂肪酸、酚酸和羟基酸等成分,含量最多的是脂肪酸类,其次是羟基酸类;马来眼子菜水培液的亚麻酸、对羟基苯甲酸、对羟基苯丙烯酸、反式阿魏酸和半日花烷型二萜化合物,黑藻水培液的顺乌头酸和顺阿魏酸,苦草水培液中的2-甲基乙酰乙酸乙脂可能具有抑藻活性.

凤眼莲浸出液对东海原甲藻生长的抑制作用

研究了凤眼莲浸出液对赤潮藻东海原甲藻生长的影响。浸出液浓度以单位体积溶液中所含凤眼莲鲜重表示。结果显示,在浸出液浓度大于2g·L-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻的生长都有明显的抑制作用。在浸出液浓度达到8g·L-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻都具有杀灭作用,东海原甲藻全部死亡出现的时间分别为培养后的第4t和第5t。经121℃高温处理20min后的活体凤眼莲浸出液对东海原甲藻的抑制作用仍然存在,抑制作用并没有显著减弱。研究结果表明凤眼莲的抑藻物质具有用来控制赤潮生物东海原甲藻的潜在价值。

水生植物对藻类的化感作用研究进展

随着经济和社会快速发展,水体富营养化是面临的主要生态环境问题之一,会引起蓝藻水华等生态系统的异常响应。利用化感物质抑藻是较为生态高效的抑藻措施之一。总结了具有抑藻作用的沉水植物、挺水植物和浮水植物的种类及其能抑制的藻类。并从水生植物抑制藻类生长的作用方式出发,总结出抑藻方式主要有水生植物与藻类共培养、水生植物种植水作用于藻类、水生植物提取物或纯化后的化感物质作用于藻类这3种。并对今后水生植物抑藻效应及机理等方向的研究进行了展望。

6种沉水植物对富营养化水体化感抑藻效果研究

将6种沉水植物:狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、苦草(Vallisneria natans)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、菹草(Potamogeton crispus)和伊乐藻(Elodea Canadensis)种植于以绿藻和硅藻为优势种群的富营养化水体中,对比研究其化感抑藻效应.结果表明:在自然状态下,苦草、轮叶黑藻和狐尾藻针对富营养化水体中的浮游藻类具有明显且稳定的抑制效果,化感抑藻效应更具广谱性,可优先考虑应用于实际工程中.

4种水生植物对海河蓝藻的抑制作用研究

[目的]研究4种水生植物对海河蓝藻的抑制作用。[方法]选择了荇菜(Nymphoides peltatum)、苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata(L.f.)Royle)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)4种在天津地区常见的水生植物,在富营养化水环境中构建水生植物与浮游藻类共培养系统,通过监测水体中蓝藻密度、叶绿素a、p H、溶解氧等指标的变化,研究不同水生植物对蓝藻的抑制作用及对水环境的影响。[结果]4种水生植物对富营养化水体中蓝藻均具有抑制作用,穗状狐尾藻、荇菜、黑藻、苦草对蓝藻的抑制率分别为70.09%、67.52%、59.83%、58.12%,所在水体中叶绿素a与对照组相比分别下降了78.70%、81.49%、79.32%、65.77%,其中穗状狐尾藻和荇菜具有较好的抑藻效果。水生植物对水体中的p H、溶解氧、温度的变化具有调节作用。[结论]该研究可为海河水生态修复、蓝藻水华控制提供理论依据。

米氏凯伦藻抑藻菌的分离鉴定及抑制效应

从有毒赤潮藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)藻液中筛选分离获得一株对米氏凯伦藻具有高效抑制作用的抑藻菌,通过16S rRNA序列分析,抑藻细菌鉴定为海杆菌属(Marinobacter sp.)D-2.研究了抑藻细菌D-2对米氏凯伦藻细胞的抑制作用及抑藻方式.结果表明,D-2对米氏凯伦藻具有高效的抑制作用,抑藻作用方式为通过分泌胞外活性物质的间接抑藻,抑藻效果呈现出时间与浓度依赖性.在1%和3%作用浓度,处理时间3天时,海杆菌D-2对米氏凯伦藻的抑制率达到95%以上,随菌液浓度的升高抑藻效果更加明显,且达到最大抑藻效果的时间随菌液浓度的增加而缩短.该研究将为探究藻-菌相互关系及抑藻菌对米氏凯伦藻的抑制机制奠定良好的基础.

利用小麦秸控制赤潮生物生长的研究

以球形棕囊藻为研究对象,探讨了小麦秸用于赤潮生物控制的可行性,研究了微生物、吸附作用在抑藻效应中的可能作用,运用扫描电子显微镜观察了小麦秸对藻细胞形态的影响,对小麦秸抑藻机理进行了分析和讨论。结果表明,小麦秸是一种比较理想的抑藻材料,无需微生物的降解,适度切割后能够吸附藻细胞、释放出抑藻活性物质,从而有效控制赤潮生物———球形棕囊藻的生长。抑藻活性物质的释放是小麦秸抑藻的主要机制。

两种海洋细菌对赤潮藻的细胞生物量的影响研究

在实验室培养条件下 ,研究了两种海洋杆菌属细菌S7 (Bacillusmegaterium)和S10(B.halmapulus)对赤潮藻 (Alexandriumtamarense(Lebour)Balech)的细胞生物量 (细胞密度及叶绿素含量 )的影响。结果显示 ,细菌滤液对藻细胞增殖的影响与细菌浓度、细菌的种属特性以及藻细胞自身的生长阶段有关。其中 ,细菌浓度较高的C1 处理 (2×1010个/ml)对藻细胞生物量具有明显的抑制作用 ,而浓度较低的C2 和C3 处理 (2×109,2×108 个/ml)则显示了一定程度的促进作用 ;对于同一种赤潮藻 ,S10 在抑制或促进的程度和倾向上均比S7 的更为明显。不管是抑制或促进作用 ,在藻细胞的生长前期 (10d)时比后期 (18d)的更为明显。

大麦秆提取液对铜绿微囊藻生长的影响研究

大麦秆提取液是无害、高效的抑藻剂.未过滤大麦秆提取液对铜绿微囊藻的生长有显著的抑制效果,投加比例在10mL.L-1以上时,抑制效果与大麦秆提取液投加浓度之间无明显相关关系,6d后的抑制率均在95%以上,且培养液澄清透明;而通过0.22μm滤膜过滤后的大麦秆提取液对铜绿微囊藻的抑制效果不显著.在投加未过滤大麦秆提取液的培养液中发现大量原生动物,推测原生动物的吞食作用是大麦秆提取液抑制铜绿微囊藻生长的主要原因之一.

不同酸掺杂聚苯胺防污添加剂的制备及其在防污涂料中的应用

通过化学氧化合成法制备了分别以盐酸、硫酸、磷酸、十二烷基苯磺酸和单宁酸掺杂的聚苯胺材料(PANI-HCl、PANIH2SO4、PANI-H3PO4、PANI-DBSA和PANI-TA),通过红外光谱仪、紫外光谱仪、X射线衍射仪及扫描电镜对它们的结构与形貌进行了表征。以聚苯胺材料作为防污添加剂,与丙烯酸树脂制成涂料并在玻璃板上刷涂防污涂层。用在室内藻液中挂板7 d的试验研究了酸掺杂聚苯胺涂层对海洋污损生物的抑制作用。结果表明,PANI-DBSA涂层有最优的抑藻作用,抑藻率达到51.74%。有机酸掺杂聚苯胺涂层表现出优于无机酸掺杂聚苯胺涂层的抑藻效果。

噬藻原生动物的分离及噬藻性能的研究

通过野外实地采样,考察南京本地富营养化情况,在对混合培养体系进行生态观察的过程中,找了两种本地的抑藻原生动物,并描述了这种抑制关系。实验结果表明:原生动物对藻类生长的抑制有两种方式:牧食和寄生,但是没有证据能够证明寄生作用能够直接导致藻类的死亡。两种抑制方式不是普遍同时存在的,牧食现象较为普遍,在整个实验的三个批次中均有出现,而寄生现象则仅出现在第一批次,培养基中富含有机碳源的情况下。原生动物的牧食作用在实验室微生态环境中能够很好抑制藻类的生长,但在自然条件下,则很难取得预想的效果,水流的湍流度可能是其中重要的控制因素。

菖蒲干体提取液对两种水华藻类生长的影响

通过不同浓度的提取液添加试验,研究了水生植物菖蒲的干体提取液对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻生长的影响.结果表明:菖蒲干体提取液中含有抑藻活性的化感物质.高浓度的提取液(>40ml.L-1)对两种低接种密度藻的生长有显著的抑制作用(P<0.01),最高抑制率分别为98.66%和92.38%;而低浓度的提取液(<30ml.L-1)能促进蛋白核小球藻的生长,第7天最低抑制率为-49.52%.但两种浓度的提取液对高密度藻的生长并无显著影响(P>0.05).对比提取液的半连续添加和一次性添加试验发现,提取液中的抑藻组分较易分解,表明自然水体中化感物质的持续分泌可能是菖蒲对浮游藻类产生抑制作用的重要因素.