汞胁迫下雪衣藻的生理活性及其藻源性有机物分析

汞(Hg)可显著影响藻类生长增殖,但藻类对汞胁迫的响应特性尚不清楚。本研究以雪衣藻为材料,将其暴露于不同浓度Hg^(2+)中96 h,考察其在汞胁迫下的生理活性及其藻源性有机物(algal organic matter,AOM)特性。结果表明,雪衣藻对Hg^(2+)的耐受浓度为1 mg·L^(-1),随着Hg^(2+)浓度增加,雪衣藻生物量和生长受到显著影响。溶解性有机碳释放速率增加,胞外类蛋白质和类腐殖酸的含量升高,胞内类蛋白质先增高后降低,类腐殖酸先降低后升高;胞外有机质对Hg^(2+)亲和力表现为富里酸>类蛋白质,胞内则相反。雪衣藻生长、胞内外有机物含量和结构组成显著受汞胁迫的影响,AOM的动态变化是细胞对汞胁迫的响应,可增强自身耐受能力,缓解汞的毒性。本研究结果有助于理解藻类细胞对汞的解毒机制,认识AOM在藻类对抗汞胁迫中的作用。

水华鱼腥藻源有机物混凝去除特性研究

混凝工艺对水中的藻类去除规律的研究有助于对混凝工艺的理解和应用。文章利用引黄河水库水与水华鱼腥培养液混合配制了模拟高藻水,研究不同条件下其消毒副产物的生成特性,探讨藻源有机物及其消毒副产物混凝去除规律。结果表明:模拟高藻水的有机物主要包括微生物代谢产物、腐殖酸、酪氨酸和色氨酸;不同成分模拟高藻水均会生成三卤甲烷和N,N-二甲基亚硝胺(N-Nitrosodimethylamine,NDMA),且含胞内有机物的模拟水样有更高的三卤甲烷和NDMA生成潜能;混凝对模拟高藻水有机物的去除效果一般;而对不同类型消毒副产物前体物去除能力不同,对三卤甲烷前体物去除率最高,为60.9%,NDMA前体物最高去除率只有28.1%;混凝对含稳定期藻源有机物的水样去除效果最好,对含藻类指数期与稳定期的水样去除机理以电中和吸附为主,衰亡期以网捕和卷扫为主。

藻源性颗粒有机物对磷饥饿微囊藻磷富集与生长的影响

以藻源性颗粒有机物为切入点,分别以正磷酸盐(K_2HPO_4)、多聚磷酸盐(Na_5P_3O_(10))、磷酸单酯(G-6-P)、磷酸二酯(卵磷脂)为参考,对比研究了不同形态的磷对磷饥饿微囊藻生长及对磷富集的影响.研究发现密度为(1.9±0.1)×10~6cells/m L磷饥饿处理的微囊藻对不能直接利用的(Na_5P_3O_(10)、卵磷脂的短期富集作用分别为2.034mg/L、1.030mg/L要明显高于K_2HPO_4的0.491mg/L、G-6-P的0.034mg/L和藻源性颗粒物的0.573mg/L,可能与这些磷素不能迅速进入细胞内,因而被大量的积聚在细胞膜与细胞壁之间有关.微囊藻通过释放碱性磷酸酶等酶系可以大量快速的利用藻源性颗粒物,藻源性颗粒物组中微囊藻生长率0.148d^(-1)稍低于K2HPO4组的0.156d^(-1),但均高于其他实验组.实验结束时微囊藻对藻源性颗粒物的利用率57.8%高于K_2HPO_4组的32.5%和卵磷脂组的24.4%.通过液相核磁分析,藻源性颗粒物中磷的组分主要为正磷酸盐、磷酸单酯,并通过计算验证了其对磷饥饿铜绿微囊藻的磷富集与生长的影响.综上,藻源性颗粒物有着极强的生物可利用性,对蓝藻的爆发和持续性有着重要影响.

水华鱼腥藻(Anabaena aquae)不同生长阶段的产嗅特征和藻源有机物特性

水华鱼腥藻(Anabaena aquae)是一种水体中常见的优势蓝藻,为水中嗅味的重要来源,且生长过程中释放的藻源有机物(AOM)对于水质有较大的影响。研究水华鱼腥藻不同生长阶段的产嗅特征和AOM特性对于藻污染控制有重要意义。建立水华鱼腥藻生长曲线,提取不同生长阶段的胞内与胞外有机物,通过气质联用分析、三维荧光扫描和液相-有机碳测试(liquid chromatography coupled with organic carbon detection,LC-OCD)等表征手段,对水华鱼腥藻生长过程中的胞内外嗅味物质和有机物的变化情况进行多维度解析。结果表明,本实验培养条件下水华鱼腥藻所产的嗅味物质主要是β-紫罗兰酮和β-环柠檬醛,主要存在于胞内有机物,平均浓度为2.90μg·L^(-1)和1.53μg·L^(-1)。其产嗅能力随着藻细胞的生长而减弱。AOM呈现出低分子亲水性的特征。三维荧光分析结果表明,胞外有机物主要含有类腐殖质物质和溶解性微生物代谢产物,胞内有机物内主要含有溶解性微生物代谢物质、络氨酸和色氨酸。生长过程中胞内有机物和嗅味物质随藻细胞的破裂逐渐泄露到胞外,胞内外有机物的组分不会发生较大变化,其浓度随生长阶段的不同会发生相应的改变。LC-OCD结果显示,AOM主要由低分子有机物构成,且溶解性有机氮含量较高。

不同生长条件对藻源有机物化学特征的影响

我国水体富营养化带来的问题日益凸显,对给水处理带来了严峻的挑战。针对这一问题,根据目前已有的研究结果,详细总结分析了氮磷浓度、生长周期、不同碳源和其他微量元素等因素对藻源有机物化学特征的影响,并进一步分析和展望了其中的有效卤代活性成分对消毒副产物的生成势影响趋势。

蓝藻藻源有机物分泌的影响因素研究进展

水体富营养化导致的蓝藻水华给水环境带来了严重的威胁,藻细胞在生长代谢过程中除了本身还有分泌的藻源有机物都会使得水体生态失去平衡,造成环境和经济上的损失。综述了其在生长代谢过程中,从非生物和生物方面来研究影响蓝藻藻源有机物分泌的因素,通过多种影响因素的探究来找寻各种因子的协同作用,为后续藻源有机物的处理提供理论基础。

藻源有机质表征及消毒副产物生成潜能研究进展

随着当前水华和赤潮现象在世界范围自然水体中的广泛发生,藻源有机质(algal organic matter,AOM)对饮用水安全的影响受到广泛关注. AOM作为有机前体物生成高毒性的消毒副产物(disinfection by-products, DBPs)直接影响饮用水健康.因此,阐明AOM结构特征与DBPs的生成潜能具有十分重要的意义.本文综述了AOM表征方法,并结合其DBPs生成潜能和影响因素,探讨了通过AOM结构表征来预测DBPs生成潜能的可行性;提出未来需结合多种AOM表征方法和多因素分析来尝试预测其DBPs生成潜能.本文对于AOM提取和表征方法的规范化以及水华时期饮用水安全的保障具有参考意义.

蓝藻AOM特征与DBPs生成关系的研究进展

蓝藻水华期间,藻细胞因自然生长或受水处理工艺影响(如预氧化和混凝),会向水中释放大量藻源有机物(AOM),能够与氯消毒剂反应生成大量消毒副产物(DBPs),增加了饮用水安全风险.了解AOM的特征及其对DBPs生成的影响对于AOM的控制和饮用水安全保障至关重要.本文综述了蓝藻AOM的主要理化特征(溶解性有机碳、溶解性有机氮、亲疏水性、光学特性、分子量、化学结构)及其对饮用水处理过程中AOM的削减转化规律和DBPs生成的影响,并讨论了AOM前体表征技术在蓝藻水处理过程中追踪AOM变化和预测DBPs的应用前景,最后展望了未来的研究方向.

藻源消毒副产物的生成势特性研究

以铜绿微囊藻源有机物为研究目标,研究了藻源有机物(AOM)不同组分消毒副产物生成势特性,探讨了Br^(-)、DOC等因素对其的影响,为水厂工艺控制提供理论依据。结果表明铜绿微囊藻AOM以小分子量和亲水性组分为主,相对分子质量<1 kDa和疏水性组分的三卤甲烷前体物(TCMFP)、二氯乙酸前体物(DCAAFP)和二氯乙腈前体物(DCANFP)生成量最高。随着Br^(-)浓度和DOC浓度的增加,溴代消毒副产物(Br^(-)DBPs)增加明显,DBPs生成总量呈现出上升趋势。

预氧化耦合超滤工艺净化处理含藻水研究进展

湖库等水源地藻类暴发问题依然突出,严重威胁着居民的饮水安全。超滤可以有效截留藻细胞,但在含藻水净化时仍面临着溶解性有机物去除率低、膜污染等瓶颈。为提升净化效率,氧化预处理耦合超滤工艺在含藻水处理领域受到了越来越多的关注。基于此,文章系统地分析了超滤工艺净化含藻水的效能,综述了氯、臭氧、紫外、过硫酸盐和高锰酸盐耦合超滤工艺净化含藻水的研究进展,对氧化预处理耦合超滤工艺净化含藻水的应用前景进行了总结和展望。

混凝对藻源有机物的去除及其消毒副产物的控制

以聚合氯化铝（PAC）为混凝剂，研究了混凝处理对藻源性有机质（AOM）及其典型含氮和非含氮消毒副产物（DBPs）的去除效能。结果表明，AOM主要由分子质量较小、芳香结构较少的有机质组成，经混凝处理后沉淀性能较差，当PAC投加量为15～25mg／L时，对其溶解性有机质（DOC）的去除率为46．8％～51．5％。混凝对不同DBPs前体物的去除能力有较大区别，在混合阶段转速为100r／min、搅拌时间为30s的条件下，随着PAC投加量从10mg／L增加至30mg／L，对1，1-二氯丙酮、1，1，1-三氯丙酮、二氯乙腈和三氯硝基甲烷的去除率都有不同程度的提高，但三氯甲烷在PAC投量为10和30mg／L时的生成量反而高于不投加PAC时的。剧烈的搅拌不利于对DBPs的消减。

秋季聚积蓝藻打捞对蓝藻生长及水质影响的原位实验

在巢湖西北半湖近岸设置3组小型围隔模拟秋季湖岸带蓝藻聚积,并用单片鳃式过滤器原位打捞蓝藻,研究秋季打捞对蓝藻生长的影响及其对营养盐、藻源性有机物的控制效应.初始围隔水体叶绿素a浓度为309.5±3.7μg/L,总氮和总磷浓度分别为3.32±0.14和0.30±0.04 mg/L.蓝藻衰亡分解释放的藻源性有机物为水体溶解性有机物的主要来源,荧光有机物以类蛋白物质为主.经过打捞,浮游植物生物量削减了41.7%,解除了蓝藻生长'密度制约',24 h细胞分裂频率及原位生长速率均增大,说明打捞在短期内增强蓝藻细胞生长活力,减缓藻源性有机物的释放.与秋季蓝藻衰亡趋势一致,实验周期内围隔中叶绿素a浓度逐渐降低,秋季打捞不会造成蓝藻水华再次暴发.打捞通过削减蓝藻生物量,使水体初级生产力、氮、磷、高锰酸盐指数得到显著控制;而且打捞还可以控制藻源性有机物的释放,使藻源性大分子有机物更易降解为小分子有机物.因此,在秋季对湖岸带聚积蓝藻进行物理打捞,不仅可以控制蓝藻生物量,还可以有效控制营养盐和有机物的释放,降低生态风险.

预氧化强化混凝去除藻类的影响因素

富营养化导致的饮用水源中藻类的大量繁殖给饮用水厂运行和水质安全带来了负面影响。常规的混凝工艺去除藻细胞的效果并不理想,预氧化常被用来强化混凝除藻的效果。该文详细讨论了影响预氧化强化混凝去除藻类的影响因素,如氧化剂种类、藻细胞性质、天然有机物(NOM)、藻源有机物(AOM)和混凝剂种类等,通过对这些影响因素的探讨,为提高水体中藻类的去除率和优化混凝剂与预氧化的搭配提供了参考,并为预氧化强化混凝去除水体中藻类的应用提供一定的指导。

秋季连续打捞蓝藻对水 气界面温室气体通量的影响

在巢湖西北半湖近岸带设置大型围隔研究秋季连续打捞蓝藻对湖泊温室气体通量的影响,应用YL-1000型大型仿生式水面蓝藻清除设备进行原位打捞蓝藻,通过便携式温室气体分析仪静态箱法对大型围隔内水气界面CH 4、CO 2通量特征及其影响因素进行观测.结果表明:对比未打捞区,蓝藻连续打捞下打捞区水体中叶绿素a(Chl.a)、悬浮物(SS)浓度不断下降,两者削减率分别为72%、85%,Chl.a、SS浓度分别下降到29.6±2.5μg/L、12.5±1.2 mg/L,打捞对围隔内颗粒态物质去除效果十分明显;打捞过程中水体溶解性有机物(DOM)中微生物代谢类腐殖质(C1)、类蛋白(C3)显著下降趋势,打捞区C1、C3组分(0.18±0.02、0.06±0.01 RU)强度明显低于未打捞区(0.26±0.05、0.12±0.03 RU),打捞能有效控制藻源性溶解性有机质释放.同时,打捞区水气界面CH 4通量呈显著下降趋势,未打捞区CH 4通量平均值(17.473±1.514 nmol/(m 2·s))为打捞区(7.004±4.163 nmol/(m 2·s))近2倍,CH 4通量与Chl.a、C1、C3组分均呈显著正相关,水体中藻源性溶解态有机质对CH 4通量具有促进作用;打捞区CO 2释放通量呈显著上升趋势,打捞区CO 2吸收通量(-0.200±0.069μmol/(m 2·s))明显低于未打捞区(-0.344±0.017μmol/(m 2·s)),CO 2通量与Chl.a、温度均呈显著负相关.秋季打捞对CH 4、CO 2综合日平均通量减排量值为0.275±0.076 mol/(m 2·d)(以CO 2当量计).研究结果揭示了巢湖秋季连续打捞蓝藻过程对水气界面温室气体具有显著减排作用,且能在一定程度上减缓蓝藻水华与湖泊富营养化、气候变暖之间的恶性循环,为湖泊碳循环和蓝藻水华灾害防控提供科学数据支撑和理论参考.

聚积蓝藻不同打捞强度下藻源污染物释放特征研究

通过室内培养(35℃、6000 lx)模拟夏季环境条件下湖湾带高密度(~1.3×10^(11)cells·L^(-1))蓝藻聚积.实验设置了未打捞组及3种打捞强度组,分别为低、中和高强度组,其对藻密度的去除率可分别达到60.57%±0.09%、88.49%±0.52%和94.23%±0.00%,并以湖水组(Lw)作对照,研究了聚积蓝藻在不同打捞强度下的藻源污染物释放特征.结果表明:蓝藻聚积36 h内是打捞的"窗口期",在此期间打捞效果最佳,而后蓝藻死亡、叶绿素a(chl.a)下降.蓝藻聚积过程中,氨氮(NH_4^+)和磷酸盐(PO_4^(3-))分别为溶解性氮磷(DTN、DTP)的主要形态.氮磷营养盐和藻源有机物(AOM)均在窗口期后5 d或8 d内快速释放,而后降低并进入内源循环.因此,窗口期后5 d内为打捞的"有效期",在此期间应增加打捞频率及强度确保对污染物的控制效果.不同打捞强度下藻源污染物的释放特征差异显著,低强度打捞未能遏制蓝藻死亡降解,而中、高强度打捞解除了蓝藻生长密度制约,延缓藻细胞死亡,减缓藻源污染物的释放.打捞强度越大,藻源污染物释放速率越低,对污染物的控制效果越明显.当达到中强度打捞时,AOM的释放得到基本控制,因此,中强度打捞是控制水体AOM的必要强度.