凤眼莲对铜绿微囊藻生理、细胞结构及藻毒素释放与削减的影响

通过共培养试验,研究了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长和毒素释放的影响。结果表明,凤眼莲与铜绿微囊藻共培养有效抑制了铜绿微囊藻的生长,加速了它的衰亡。凤眼莲严重破坏藻细胞的超氧化物歧化酶(SOD)系统,共培养6 d后藻细胞SOD活性降至(2.67±1.68)U/mg,导致超氧阴离子自由基未能及时转化。在凤眼莲影响下,共培养4 d时铜绿微囊藻细胞就出现萎缩现象,类囊体片层结构出现溶解,细胞ATP水平持续快速下降。与无凤眼莲空白对照相比,凤眼莲的存在使铜绿微囊藻毒素(MC-LR和MC-RR)的释放量显著降低,削减速度显著加快。

化学氧化破坏藻体及胞内藻毒素释放特性研究

借助透射电子显微镜(TEM)并利用胞内、外微囊藻毒素分析技术,研究了受污染源水中铜绿微囊藻在几种水厂常用化学氧化剂作用下的藻体破坏形态特征,探讨了胞内藻毒素的释放特性及氧化剂对藻毒素的去除效果。结果表明,氯、臭氧和二氧化氯均能引起藻体破坏及胞内藻毒素的释放,其中臭氧对藻体形态的破坏最为严重,氯的作用相对较差,二氧化氯则介于二者之间;在氧化剂低投量(0.5 mg/L)下,二氧化氯引起胞内藻毒素的释放最为显著,臭氧对藻毒素的去除效果优于二氧化氯和氯。从藻毒素的安全去除角度考虑,在水处理过程中应该首选臭氧,其次为二氧化氯,氯的使用应当慎重。

PAC改性粘土处理蓝藻水华对水环境的影响

利用改性粘土治理蓝藻水华堆积的湖泊近岸区域以及发生水华的养殖水体成为应急治理蓝藻的重要措施,然而负载有毒藻体的改性粘土沉积水体可能引发的安全性风险尚缺乏研究.选取PAC改性粘土作为研究对象,通过模拟实验,研究改性粘土处理蓝藻水华后沉积水体对负载的藻细胞结构、水体营养盐与藻毒素的释放与削减以及对其他水体功能性细菌(硝化、反硝化细菌)的影响.结果表明,PAC改性粘土的施用对低水华水体蓝藻细胞的去除率为96.04%±0.99%,高水华水体与低水华水体施用的去除率之间差异不显著,PAC改性粘土的施用能够在较长的时间内有效地控制水体中的蓝藻浓度.透射电镜结果表明,PAC改性粘土沉降蓝藻第4 d后,蓝藻细胞膜出现了一定程度的不完整,细胞内规则的类囊体片层结构出现了实质性损伤.随着粘土负载蓝藻细胞的损伤,水体中的总可溶性氮浓度迅速上升,但总可溶性磷浓度仍可在较长一段时间内维持在较低水平.PAC改性粘土施用后,水体的总细菌数与空白对照组趋于一致,但硝化、反硝化细菌数却呈显著下降趋势.PAC改性粘土施用下的藻毒素释放风险主要集中在高水华水体.高水华水体中,PAC改性粘土施用导致藻毒素MC-LR和MC-RR加速释放,其最高峰值分别达到空白对照组的1.69±0.09和2.04±0.09倍,但水体MC-LR浓度达到安全限(<1μg/L)的时间明显比空白对照组早8 d.此外,PAC改性粘土的施用并没有导致水体中Al^(3+)和Cl^-浓度超标.

凤眼莲对铜绿微囊藻生长及藻毒素与营养盐释放的影响

针对目前我国凤眼莲治理富营养化水体技术的规模化应用现状,考虑到大面积控养的凤眼莲与暴发的水华蓝藻(尤其是产毒铜绿微囊藻)会在湖湾区短期内密集共存的情况,开展了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长、生理特性、藻毒素生产与释放影响的研究,另外,也考察了短期共存下藻类营养盐释放与凤眼莲对藻毒素积累的情况.半连续共培养实验结果表明,凤眼莲能够有效抑制铜绿微囊藻的生长,促进藻细胞的衰亡.虽然凤眼莲未对铜绿微囊藻光合系统Ⅱ的电子传递产生影响,但减少了其光合系统中的藻蓝蛋白(PC)含量和藻蓝蛋白/别藻蓝蛋白(PC/APC)水平,10%和20%水体交换率处理的PC/APC水平第8 d时分别降至相应空白对照的54.93%±7.07%和55.81%±1.97%.凤眼莲对铜绿微囊藻形成了一定的氧化伤害,最终促进其抗氧化系统中超氧化物歧化酶比活显著下降,丙二醛含量显著提高,10%和20%水体交换率处理的丙二醛含量第8d时分别升至相应空白对照的2.95倍±0.074倍和2.22倍±0.086倍.凤眼莲通过促进蓝藻的衰亡和分解,加速了营养盐的释放.12 d内,可溶性总氮浓度回升到初始水平,而水体可溶性总磷的释放速度比氮营养盐更快.另一方面,凤眼莲并没有促进铜绿微囊藻毒素的生产,也没有使水体藻毒素含量显著提高.相反,和自然衰减不同,短期内显著促进了水体藻毒素的降解,第12 d时10%和20%水体交换率处理的水体藻毒素分别下降至12.07μg·L-1±0.63μg·L-1和11.36μg·L-1±0.04μg·L-1.而凤眼莲整株的藻毒素短期积累量(FW)仅为5.95 ng·g-1±0.76 ng·g-1.增加水体交换率能够在一定程度上减缓凤眼莲对铜绿微囊藻的伤害,减缓营养盐的释放速度,但对水体藻毒素消减的影响不显著.

低剂量UV-C/H_2O_2联用灭活铜绿微囊藻及影响因素

以我国典型水华蓝藻铜绿微囊藻为研究对象，考察低剂量UV—C／H2O2联用工艺的快速除藻效果并与单独H2O2处理进行对比，通过测定藻细胞光合活性及胞内氧化压力以分析杀藻机制，通过测定胞外MC—LR浓度以评价藻毒素释放风险，并考察了水中存在的有机物及还原性无机物对低剂量UV—C／H2O2杀藻效果的影响。结果表明，20mJ／cm^2的UV—C与≥100μmol／L的H2O2联用具有6h内快速杀藻效果，藻细胞灭活率〉1-lg，UV—C和H2O2表现出协同效应，所需H2O2剂量显著低于单独H2O2处理的。低剂量UV—C／H2O2处理引起光合活性降低及胞内氧化压力升高，应是藻细胞死亡的重要原因。快速杀藻过程中伴随胞外MC—LR浓度升高6～9倍的风险。水中的有机物及还原性无机物将显著削弱低剂量uV—C／H2O2的除藻效果。