水华鱼腥藻过度繁殖机制及几种化学物质对其毒性效应研究

摘要

水华是我国目前以及今后相当长一段时期内的重大水环境问题。鱼腥藻是淡水蓝藻水华中除微囊藻之外的常见优势种群，迄今国内针对蓝藻水华的研究重点主要集中在微囊藻水华及其产生的肝毒素上，对于鱼腥藻等其他水华种类的研究较少，为了探究水华鱼腥藻过度繁殖的原因和形成水华后如何治理，本文研究了以下几个方面。 1.研究氮源、磷源、铁盐浓度、光强、温度和pH值对水花鱼腥藻生长和生理的影响。结果表明，氮浓度为247mg/L，磷浓度为21.6mg/L时水华鱼腥藻的生物量及比生长速率都达到最大，水华鱼腥藻受到氮限制的影响比磷限制的影响小。低光照(10001x)和较高的温度(30℃)有利于水华鱼腥藻的生长。不同的铁盐浓度和初始pH值对水华鱼腥藻的生长无明显影响。当水华鱼腥藻处于低磷水平(0.054mg/L)时，单细胞叶绿素含量上升，碱性磷酸酶活性最高，随着光照强度的增加，类胡萝卜素含量明显上升，受低温影响，细胞降低光合色素含量以保持低水平的光合作用过程。这些都是水华鱼腥藻对不良环境的适应。 2.为了研究水华鱼腥藻的竞争优势，比较了水华鱼腥藻、栅藻和衣藻的氮磷吸收动力学，结果表明，三种微藻对氮磷的吸收过程符合米氏方程。水华鱼腥藻对氮的最大吸收速率比衣藻和栅藻高，对磷吸收的半饱和常数比衣藻和栅藻高，磷可能是水华鱼腥藻生长的主要限制因子。 3.比较了钾和硫酸铜、酚酸及磺酰脲类除草剂这三种常用的化学物质对水华鱼腥藻生长的抑制效果，结果表明，当抑制水华鱼腥藻叶绿素a50％时，求得KCl的EC50为402mmol/L，CuSO4的EC50为9.52mg/L，对苯二酚的EC50为262mg/L，单嘧磺隆的EC50为193mg/L，钾的半致死浓度最高。 4.将钾对水华鱼腥藻的毒性效应和单嘧磺隆进行比较，结果表明，K+对水华鱼腥藻异形胞的分化有抑制作用。荧光光谱分析表明钾可降低水华鱼腥藻细胞光系统II的生理活性，使藻胆体处于解离状态，进而阻碍了光合作用的顺利进行。高剂量(100mg/L)的单嘧磺隆也能够导致藻胆体的破坏和光系统II活性的降低。 K+诱导的钠离子缺乏会导致胞内pH值的升高，从而导致ATP含量的下降。K+和单嘧磺隆都能够抑制水华鱼腥藻叶绿素a的合成，抑制了其碱性磷酸酶的活性，K+抑制了水华鱼腥藻对氮磷的吸收，可能使得水华鱼腥藻生长所需的磷严重不足，从而抑制了水华鱼腥藻的生长。较高的KCl浓度下，水华鱼腥藻的SOD活性受到抑制，MDA的含量的大量升高，表明了在钾离子的胁迫下，水华鱼腥藻受到自由基伤害的程度很高。单嘧磺隆对水华鱼腥藻超氧化物歧化酶活性和MDA含量均无明显影响。虽然钾在对水华鱼腥藻的毒性效应钾的半致死浓度最高，但是仍有可能作为一种优良的化学方法来治理水华鱼腥藻。

目录

文摘

英文文摘

声明

绪论

1.1水华简介

1.2水华的危害

1.3环境因子与水华

1.3.1化学因子

1.3.2物理因子

1.3.3生物因子

1.4水华的治理方法

1.4.1物理方法

1.4.2化学方法

1.4.3生物方法

1.5藻类的毒性机理研究

1.5.1细胞结构

1.5.2固氮作用

1.5.3光合作用

1.5.4活性氧及抗氧化系统

1.5.5遗传物质

1.6本文研究目的及意义

1.7研究内容

第一章环境因子对水华鱼腥藻生长生理的影响

1.1引言

1.2材料

1.2.1藻种

1.2.2试剂

1.2.3仪器

1.2.4培养基

1.3方法

1.3.1藻种培养方法

1.3.2接种藻液的准备

1.3.3生物量的测定

1.3.4比生长速率的计算

1.3.5叶绿素a含量的测定

1.3.6类胡萝卜素的测定

1.3.7藻蓝蛋白含量的测定

1.3.8碳水化合物的测定

1.3.9可溶性蛋白的测定

1.3.10干重的测定

1.3.11硝酸还原酶活性的测定

1.3.12碱性磷酸酶活性的测定

1.4结果和分析

1.4.1水华鱼腥藻培养基的选择

1.4.2不同营养盐的影响

1.4.3光照、温度及pH值的影响

1.5讨论

1.5.1水体营养盐与水华鱼腥藻的关系

1.5.2光照、pH值和温度对水华鱼腥藻的影响

1.6小结

第二章 水华鱼腥藻、栅藻和衣藻对氮磷的吸收动力学比较

2.1引言

2.2方法

2.2.1藻种及培养方法

2.2.2水体总氮含量的测定

2.2.3水中总磷含量的测定

2.3结果与分析

2.3.1水华鱼腥藻、衣藻和栅藻对氮的吸收动力学比较

2.3.2水华鱼腥藻、衣藻和栅藻对磷的吸收动力学比较

2.4讨论

2.5小结

第三章几种化学物的对水华鱼腥藻的抑制效果比较

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1藻种及培养方法

3.2.2除草剂及其配制

3.2.3几种药剂的药效对比

3.2.4数据处理

3.3结果与分析

3.3.1四种化学物对水华鱼腥藻生长的影响

3.3.2四种化学物质对水华鱼腥藻的半数致死浓度

3.4讨论

3.5小结

第四章钾和单嘧磺隆对水华鱼腥藻的毒性效应比较

4.1引言

4.2方法和材料

4.2.1藻种及培养方法

4.2.2异形胞频率的计算

4.2.3激光共焦扫描显微镜(LSCM)的荧光分析

4.2.4叶绿素a含量的测定

4.2.5类胡萝卜素的测定

4.2.6氮磷含量的测定

4.2.7硝酸还原酶活性的测定

4.2.8碱性磷酸酶活性的测定

4.2.9超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)的测定

4.3结果与分析

4.3.1钾对水华鱼腥藻异形胞分化的影响

4.3.2激光扫描共聚焦显微镜的荧光光谱分析

4.3.3钾离子对水华鱼腥藻培养液中pH值变化的影响

4.3.2钾和单嘧磺隆对水华鱼腥藻光合色素含量的影响

4.3.3钾离子对水华鱼腥藻营养代谢的影响

4.3.4对水华鱼腥藻抗氧化系统的影响

4.4.讨论

4.4.1钾对水华鱼腥藻异形胞分化的影响

4.4.2激光扫描共聚焦显微镜的荧光光谱分析

4.4.3对水华鱼腥藻光合色素含量的影响

4.4.4钾离子对水华鱼腥藻营养代谢的影响

4.4.5对水华鱼腥藻抗氧化系统的影响

4.5 小结

第五章结论

1.环境因子对水华鱼腥藻的生长生理的影响

2.水华鱼腥藻、栅藻和衣藻对氮磷的吸收动力学

3.几种化学物的对水华鱼腥藻的抑制效果比较

4.钾和单嘧磺隆对水华鱼腥藻的毒性效应比较

本论文的特色及创新

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

个人简历