利用藻类荧光检测雾霾的生物毒性研究

雾霾中污染物成分复杂,单一评价某类污染物无法评估其综合毒性。为了快速、准确和全面地评价雾霾的综合毒性,选用微藻叶绿素荧光法进行生物毒性评价。以蛋白核小球藻和铜绿微囊藻为实验藻,以供暖期的雾霾为研究对象,分别使用溶液吸收法和滤膜称重法采集雾霾吸收液和总悬浮颗粒物(TSP)。利用水样荧光检测仪检测微藻在受到雾霾吸收液和总悬浮颗粒物浸出液胁迫时的各荧光参数(Y(Ⅱ),NPQ,qP,ETR,F_v/F_m)的变化情况,并进行对比分析。结果表明,蛋白核小球藻在受到外源性雾霾暴露时表现较敏感,荧光参数下降明显,尤其是参数NPQ在重度污染两天的雾霾吸收液的影响下分别下降46.3%和40.2%,而铜绿微囊藻只有在总悬浮颗粒物浸出液干扰下才有明显的表征。因此,选择蛋白核小球藻的NPQ参数作为雾霾生物毒性的指标是可行的。

藻类叶绿素荧光技术检测水中三嗪类除草剂的研究进展

介绍了环境中残留的三嗪类除草剂对水生生物及人类产生的危害,阐述了藻类叶绿素荧光技术检测三嗪类除草剂的原理、发展历程及研究现状。综述了藻类叶绿素荧光技术在快速检测痕量三嗪类除草剂、分析其生物毒性上的研究进展,针对该技术检测灵敏度提升的研究也做出相关的分析;总结了藻类叶绿素荧光技术在实际应用过程中的优越性与不足之处,并提出藻叶绿素荧光技术的未来发展方向应是优化现有的检测技术条件、筛选出更灵敏的叶绿素荧光参数或是基于藻类荧光对除草剂的响应特性开发出检出限更低、灵敏度更高的新型藻类生物传感器,并能够应用于水环境的原位、在线及连续监测,以更好地实现水中三嗪类除草剂的常态化监测与风险评估。

甲乙基化植物油对藻荧光法检测三嗪类除草剂阿特拉津、扑草净与特丁通生物毒性的增敏性能研究

为了提升藻叶绿素荧光对痕量三嗪类除草剂的检测效果,以蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和斜生四链藻为试验藻种,通过水样叶绿素荧光仪(WATER-PAM-WALZ)测量四个藻叶绿素荧光动力学参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ和qP作为毒性评价指标,研究微藻对阿特拉津、扑草净与特丁通三种三嗪类除草剂毒性的响应时间和甲乙基化植物油对藻荧光法检测除草剂生物毒性的增敏效果。实验结果显示:①蛋白核小球藻、铜绿微囊藻和斜生四链藻对三种除草剂的生物毒性最佳响应时间分别为20、10和10 min;增敏效果最显著时甲乙基化植物油浓度分别为0.25%、0.5%和0.25%。②斜生四链藻对三种除草剂的响应敏感性最高,而铜绿微囊藻对除草剂的适应性和抗性较强,在20μg·L^(-1)的扑草净暴露下,实验组斜生四链藻和蛋白核小球藻的Fv/Fm抑制率均达到23%,而铜绿微囊藻Fv/Fm抑制率只达到8%。③甲乙基化植物油的作用下,Y(Ⅱ)和NPQ对除草剂的毒性响应灵敏度最高。40μg·L^(-1)的扑草净对斜生四链藻Y(Ⅱ)抑制效果达到了56%,对Fv/Fm抑制率最高达到41%,是对照组的2.5倍,而除草剂浓度至200μg·L^(-1)时,三种藻类NPQ值均提升了1.5倍以上,参数值qP的响应程度受甲乙基化植物油的增敏效果较小。实验结果表明甲乙基化植物油扩大了除草剂与藻细胞的接触面积,增强了除草剂的渗透力,提升了藻荧光对除草剂的毒性响应,可降低除草剂的检出限值。研究中首次将甲乙基化植物油应用于藻荧光法检测三嗪类除草剂中,并且在甲乙基化植物油的作用下,藻荧光法表现出良好的检测效果,解决了某些情况下叶绿素参数响应不灵敏的问题,为快速、灵敏地检测环境中的痕量三嗪类除草剂的生物毒性提供了一种新的方法。

藻类叶绿素荧光对除草剂生物毒性响应特性的研究

以蛋白核小球藻、铜绿微囊藻、斜生栅藻为敏感藻,研究了莠去津、敌稗、敌草隆、灭草松四种除草剂及其混合剂对藻类光合特性的影响规律,实验同时确定了三种微藻荧光对除草剂的最佳响应时间。实验结果表明,除草剂显著降低了藻细胞类囊体膜中光系统Ⅱ的最大光合效率(Fv/Fm)、实际光合效率(Y(Ⅱ))、绝对电子传递速率(ETR)和光化学猝灭系数(qP),而非光化学猝灭系数(qN)呈现上升趋势,400μg·L^(-1)敌草隆使蛋白核小球藻Fv/Fm参数值下降了41%。实验选用的三种实验藻在四种除草剂单独和混合胁迫下均发生了不同程度的光抑制效应,表现出光合效率、电子传递速率、光合活性的降低和光保护能力的增强,藻类自身具有一定的光保护机制可以降低除草剂的影响。除草剂能够影响藻细胞叶绿素荧光强度,其中灭草松对蛋白核小球藻的影响最为显著,在400μg·L^(-1)灭草松影响下蛋白核小球藻的叶绿素荧光强度下降了44%。

6种赤潮甲藻对荧光标记藻类的吞噬行为研究

选取6种在中国沿海广泛分布的赤潮甲藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)和锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea),采用经5-(4,6-二氯三嗪基)氨基荧光素(DTAF)标记灭活的荧光饵料藻进行投喂,观察目标甲藻是否存在吞噬行为,研究光照、营养盐条件对目标甲藻的吞噬行为的影响。结果发现,链状亚历山大藻能吞噬旋转海链藻(Thalassiosira curviseriata),东海原甲藻能摄食球等鞭金藻(Isochrysis galbana),但其摄食概率非常低,且不受光照和营养盐条件的影响。实验中,未观测到米氏凯伦藻、海洋原甲藻、微小原甲藻和锥状斯氏藻的吞噬行为。在黑暗中培养48-72h后,目标甲藻均出现不同程度的死亡,尤其是东海原甲藻和链状亚历山大藻。虽然东海原甲藻和链状亚历山大藻具吞噬行为属于混合营养生物,但光合自养是目标甲藻获取营养、维持生长最主要的方式。

光照及营养盐对3种赤潮甲藻吞噬营养行为的影响

通过在室内批量培养实验中添加活体藻类及荧光标记藻类(Fluorescent Labled Algae,FLA)的方式,研究不同光照及营养盐条件下3种赤潮甲藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)、链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)及东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的吞噬营养行为;通过现场船基围隔实验,研究2010年春季,东海原甲藻赤潮发生时其对荧光标记的球等鞭金藻(Fluorescent Labled Isochrysis galbana,FLIg)和骨条藻(Fluorescent Labled Skeletonema sp.,FLS)的摄食行为。结果表明,米氏凯伦藻、链状亚历山大藻和东海原甲藻均具有吞噬营养行为,属混合营养甲藻。米氏凯伦藻能摄食活体球等鞭金藻;链状亚历山大藻摄食荧光标记的旋转海链藻(Fluorescent Labled Thalassiosira curvis-eriata,FLTc)。在围隔实验前期,东海原甲藻可对FLIg、FLS进行摄食,但该摄食行为随培养时间的延长近乎消失。无论是在黑暗或是在营养盐胁迫的条件下,仅发现极个别目标甲藻存在摄食行为,发生摄食的概率极低;在围隔现场,东海原甲藻对FLA的摄食概率仅为0.4%～1.4%,表明吞噬营养并非3种目标甲藻的主要营养方式,它们属于主要依赖光合自养获取营养的种类。