（环境科学与工程专业论文）铜绿微囊藻过度繁殖的控制及机制的研究.pdf

上海交通大学博士学位论文 者的影响存在较大差异在于：磷和铁限制促使了不同特异蛋白产生， 分子量分别为1 6 2 k d a 和2 0 4 k d a 产生，都可能是p si i 系统中的c p 4 3 蛋白或其他某种特殊色素蛋白，特殊蛋白可以作为铜绿微囊藻受相应 营养元素限制的一种标志。藻细胞中能量分配重新调整和结构的调整 程度不同：铁限制时藻细胞中光合系统能量分配的变化和色素含量比 例的差异都远远大于磷限制的状态。以上结论表明磷和铁限制对铜绿 微囊藻的影响机制不同，因此降低磷或铁含量以控制铜绿微囊藻水华 的机制不同。 本文通过研究微藻代谢的非必要元素银对铜绿微囊藻的生理生 化过程的影响，掌握银对铜绿微囊藻的致毒机制，以探索新的控藻手 段。银的致毒机理是：抑制藻细胞正常生长繁殖、破坏类囊体和气泡 等结构，使细胞功能衰退；胞内蛋白质和碳水化合物的单位细胞含量 降低，生化物质的合成受到抑制；超氧化歧化酶和过氧化物酶活性受 到抑制使铜绿微囊藻抵抗外界不良环境能力降低；胞内色素组成间比 例失调，并随银浓度的上升程度增加；胞内光合系统p si 系统的能量 分配向p s 系统的转移，藻细胞自动调节光合系统大小或天线大小来 优化二者之间电子传递过程。 通过研究影响银毒性的因素表明：在一定范围内，p h 值上升银 的致毒作用增强；螯合) i e d t a 在降低银对铜绿微囊藻的毒性作用方 面起着重要作用，螫合剂柠檬酸或土壤浸出液对银的致毒作用没有明 显影响，重金属铜和锌对银的致毒作用影响不同：在一定范围内银半 数致死浓度和微藻初始浓度问存在一定相关性。故银若作为一种控藻 n 上海交通大学博士学位论文 剂施加到自然水体中，底泥的浸出水和水体中其他重金属离子的浓度 对银的控藻效果存在不同影响。故银在自然水体中对铜绿微囊藻的毒 性作用将会受螯合剂和其他重金属离子等多种因素的影响。同时试验 结果表明，银在施加到培养液中2 4 小时至1 j 9 6 4 , 时之间，银的浓度降到 环境标准规定范围以下；表明银若作为灭藻剂施加入水体后，短时间 内在水中的残留量处于安全范围内。因此，利用银对铜绿微囊藻的毒 性，向小区域景观水施加银可作为铜绿微囊藻水华控制措施之一。 关键词铜绿微囊藻，营养盐，银，生理生化，机制 i i i 上海交通大学博士学位论文 s t u d yo nf a c t o r sa n d m 匝c h a n i s m sc o n t r o l l i n g 眦o v e r g r o w t ho f 埘c r o c s 刀s 爿e r ( ，g 正a 4 a b s t r a c t i nt h i ss t u d y , s o m ee v i d e n c e so f t h em i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ab l o o m d o m i n a n c ei nc e r t a i nc o n d i t i o n sw e r ee x p l o r e db ys t o d y i n go nt h ee f f e c t s o f n u t r i e n t sl i m i t a t i o na n do t h e re n v i r o n m e n t a lf a c t o r so nt h eo v e r - g r o w t h o f m a e r u g i n o s a t h em e c h a n i s m so f c o n t r o l l i n gma e r u g i n o s ab l o o m w e r eo b s e r v e db yr e s e a r c h i n go nt h ep h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a l c h a n g e so f m a e r u g i n o s au n d e rp h o s p h o r u so ri r o nl i m i t a t i o n a tt h e s a m et i m e t h ee x p e r i m e n t so nt h em e c h a n i s m so f s i l v e rt o x i c i t yo n 必 a e r u g i n o s aw e r et a k e ni nt h ef o l l o w i n gr e s e a r c ht oc o n t r o lma e r u g i n o s a b l o o mi ns o m el a n d s c a p ew a t e r a l lo f t h e s ep r o v i d e dt h es c i e n t i f i cb a s i s f o rp r e v e n t i n ga n dm a n a g i n gm a e r u g i n o s ab l o o m i nf r e s h w a t e r t h ec o n d i t i o n se x p e r i m e n t a l l yw e r ec h o s e na st h el i g h t ：d a r kc y c l e s ， as e r i a lo f d i l u t e db g l lm e d i aa n dn ，pa n df e - l i m i t e dm e d i a c h a n g e s o nc e l lm o r p h o l o g ya n dl i f eh i s t o r y , c e l ln u m b e r ，c e l lc o l o ra n dc e l la r e a o f m a e r u g i n o s aw e r ea n a l y z e dq u a n t i t a t i v e l y t h ee x p e r i m e n t s i n d i c a t e dm a e r u g i n o s ab l o o md o m i n a n c ed e t e r m i n e db yt h er e v i v i n g u n d e rt h ea d v e r s ec i r c u m s t a n c e st h r o u g ht h es p e c i a ld i v i s i o n ，t h eb r o a d r a n g eo f a d a p t i v el i g h tt i m e ，t h ev a r i o u sn i t r o g e nr e s o u r c e sa n dt h el o w e r i v 上海兜邋火学博士学位论文 k i n e t i c so f p h o s p h o r u sa n di r o nt h a nt h a to f m o s to f o t h e ra l g a e w ec h o s eo t a eo f m a c r o n u t r i e n t sp h o s p h o r u sa n do n eo f m i e r o e l e m e n t si r o nt or e s e a r c hl h r t h e rt oe x p l a i nt h em e c h a n i s m so f m a e r u g i n o s ab l o o md o m i n a n c e 洒a c c o r d a n c ew i t ht h ea b o v er e s u l t sa n d w ep u tf o r w a r dt h en e w v i e w p o i n tu s i n gt h ed e p e f i o no f m i e r o e l e m e n t s a n dm a c r o n u t r i e n t st oc o n t r o lf r e s h w a t e rb l o o m t h ep h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a le h a n g e so f m a e r w g i n o s au n d e rp h o s p h o r u sa n di r o n l i m i t a t i o nw e r er e p o r t e di nt h i sa r t i c l e 。t h e r ew e r es o m es i m i l a re f f e c t so n t h ec h a n g e so f m a 8 r u g # 1 0 3 ( 1u n d e rp h o s p h o r u sa n di r o nl i m i t a t i o n ， w h i c hr e v e a l e dt h a tn u t r i e n tl i m i t a t i o nd e c r e a s e dt h en o r r n a lg r o w t ho f m a e r u g i n o s aa n dr e d u c e dt h ea b i l i t yo f r e s i s t i n gt h eh a r m f u lc o n d i t i o n 。s o e l i m i n a t i n gt h en u t r i e n to f p h o s p h o r u so ri r o nn o to n l yw a so n eo f c o n t r o l l i n gb l o o m ，b u ta l s ow a sas u p p l e m e n t a r ym a n a g e m e n t h o w e v e r ， t h e r ew e r em o r ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h ee f f e c t so f p h o s p h o r u sa n di r o n ! i m i t a t i o n + p h o s p h o r u sa n di r o nd e f i c i e n c yi n d u c e dt h ep r e z e n c eo f u n i q u ep r o t e i n1 6 。2 k d aa n d2 0 。4 k d ar e s p e c t i v e l y ；i ti n d i c a t e dt h a tt h e u n i q u ep r o t e i nw a sc p 4 3o ra n o t h e rp i g m e n t 缸p si i s y s t e m t h er e s u l t s w e r eo fs i g n i f i c a n ti n t e r e s tt oi n v e s t i g a t et h en u t r i e n tu p t a k ed y n a m i c s a n d o f a n o v e r a l lg o a l o f o b t a i n i n g i n d i c a t i v e m a r k e r s f o r p h o s p h o r u so r i r o ns t r e s st h a tm a ys e r v ef o re n v i r o n m e n t a l m o n k o r i n g t h el e v 。e l so f p h o t o s y n t h e t i c 鳓e r g yt r a n s f e ra n dm o d u l a t e dc e l l u l a rc o m p o s i t i o nu n d e r i r o nl i m i t a t i o nw e r e h i 曲e rt h a nt h e s eu n d e rp h o s p h o r u sl i m i t a t i o n m o s t v 上海交通大学博士学位论文 o f e f f e c t so f p h o s p h o r u sa n di r o nl i m i t a t i o no np h y s i o l o g i c a la n d b i o c h e m i c a lc h a n g e so f m a e r u g i n o s aw e r ed i f f e r e n t ，s ot h em e c h a n i s m s o f m a n a g i n g b l o o mw e r ed i s t i n c t a tt h es a m et i m e ，w es t u d i e dt h em e c h a n i s m so fs i l v e rt o x i c i t yo n t h eg r o w t ho f m a e r u g i n o s aa n de n v i r o n m e n t a lf a c t o r so ns i l v e rt o x i c i t y i nt h ef o l l o w i n gr e s e a r c h i ti st h es c i e n t i f i cb a s i so f n e wm a n a g e m e n to f b l o o m u n d e rt h es i l v e rt r e a t m e n tt h eo v e r a l lc e l ls h a p ew a ss l i g h t l y c h a n g e d ，v a c u o l e sw e r ed i f f u s e d ，n u m e r o u ss m a l ls t a r c hg r a n u l e sf o r m e d b e t w e e nt h et h y l a k o i dm e m b r a n e sa n dt h et h y l a k o i dm e m b r a n e sb e c a m e t h i n n e ri n d i c a t i n ga na d v e r s ee f f e c to nl i g h tu t i l i z a t i o nb yp h o t o s y n t h e s i s a sar e s u l to fs i l v e rt o x i c i t y ，p h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a la b i l i t i e so f m a e r u g i n o s ah a v eb e e nr e d u c e d p i g m e n tr a t i o sw e r ec h a n g e da n d c e l l u l a r c o m p o s i t i o n so f p sia n d p si ic o u l db em o d u l a t e dt oa d a p tt h es t r e s so f s i l v e r t h e s er e s u l t sw e r es i g n i f i c a n tp a r to f b i o g e o e h e m i s t r ya n d e c o t o x i c o l o g yo f s i l v e r t h ea m b i e n te x p o s u r ew a t e rs u c ha sp h ，o r g a n i cs u b s t a n c e sa n d m e t a l sd e t e r m i n i n gt h es i l v e rb i o a v a i l a b i l i t yw a so b s e r v e di nt h i ss t u d y t h es i l v e rb i o a v a i l a b i l i t i e sa c t u a l l yi n f l u e n c ea c u t et o x i c i t yo nf r e s h w a t e r a l g a ma e r u g i n o s a i n t h e p hr a n g e ( 8 2 - 1 1 6 ) t h es i l v e r t o x i c i t yo n t h e a l g ai n c r e a s e da l o n gw i 血t h ep hr i s e t h es i l v e rt o x i c i t yi na d d i n ge d t a m e d i u ma l m o s td i s a p p e a r e db u tw a sc l e a ri nt h em e d i a a d d i n gc i t r i ca c i d a n ds o i le x t r a c t t h er e s u l t sa l s oi l l u s t r a t e dt h a tt h et o x i c i t i e so f c o p p e r 上海交邂大学蹲士学位论文 a n ds n v c ro nt h ea l g aw e r ei n d e p e n d e n tf r o me a c ho t h e r , b u tt h e r ev v e r e t h ez o x i c i t yc o u n t e r a c t i n gb e t w e e nz i n ca n ds i l v e r i nt h er a n g eo f a l g a l c e l ld e n s i t yt h e r ei sc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ei n r i a ld e n s i t y o f a l g a lc e l l s a n d h a l f c o n c e n t r a t i o n o f l 戡h a l d o s e o f l v e r i t w a sc o n c l u d e d t h a t m a n y e n v i r o n m e n t a lf a c t o r sw o u l da f f e c ts i l v e rt o x m t yw h e ns i l v e rw a su s e da s ak i n do f a l g a e e i d e f u r t h e r m o r e ，e x p e r i m e n t sr e v e a l e dt h a tt h e c o n c e n t r a t i o no f 蝌l v e ra d d e di nt h em e d i ah a dg o n ed o w nb e l o wt h e v a l u eo f e n v i r o m n e n t a lr e g u l a t i o n2 4h o u r sl a t e r i ti n d i c a t e dt h a ts i l v e r r e t e n t i o ni nw a t e re n v i r o n m e n ta f t e rb e i n ga s s i m i l a t e d b ya l g a lc e l l sw a s l o w , s oi tc o u l dn o tp o i s o nf u r t h e ro t h e ro r g a n i s m sa tl e a s ti n4d a y s i n c o n c l u s i o n ，w os u g g e s t e dt h a ta d d i n gs i l v e rw o u l db eu s e dt oc o n t r o l 嬲 a e r u g i n o s ab l o o mi ns o m el a n d s c a p ew a t e r k e yw o r d s 2 d i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a , n u t r i e n t ，s i l v e r , p h y s i o l o g ya n d b i o c h e m i s t r y , m e c h a n i s m s 一 ：海交通大学学位论文昝辩狭淡 0 r 年6 月n 日 黼沸蠢旆故 挺，西；” j 。t ：n 。r s d ；( 1 “s j l 。d um g o , d s i e 1 州l 口j 1 ：i c o j l c h ；d e r b p e r ) a s p ? 2 0 0 5 一 2 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 敢咱明 日期：2 0 0 5 年0 4 月2 0 日 v i 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密目 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名： 欧暇嵋 日期：2 0 0 5 年0 4 月2 0 日 将嚣孓 日期：2 0 0 5 年0 4 月2 0 日 上海交避尖擎博圭拳垃语文 1 1 文献缫遴 繁一章绪论 i 】赣羹藻黪麓舞 辙囊藻楚徽囊藻耩筑简拣，隶孺子藕藻门，是谖糟辩个蔑耍蒋，常见种娄翦 铜绿微囊藻( 腻a e r u g i n o s a ) ，水华微囊藻加s - a q u a e ) ，鼎缘徽囊藻( 埘：m a r g i n a t a ) ， 不定微囊粼腻t n c e r t a ) ，错色微囊藻( 腻v l r i d s ) 盈何家婉程太湖采集到的我困新发琉 的蓝藻承华懿魏类蓉瓯裁囊蕊f 缝w e s e n b e r g i o 等。镉壤徽囊菝翼毒蓝蒹门鹩一般 特征：浚商蹈擞棱帮龟寨体等纲旎器，在壤照的中史只箨一个鞍疆鞠的区域，内窘 递传物质。但谣核l 二和膜，称为中央体，鞠当于核；没鬻灏鬣的液泡，襻在潍多细 夺不规则酶伪空潍袋气泡乏外，它蜘具有爨身的特点，即挺物体霉为雾翻照群体， 成不规则的形状，或成球形、近球形、长椭圆形。群体腔被均璜无色，往往呈分散 的粘餍状。纲臆塔黪，矗时略椭圆形，搏戮疑密。缅臆壁浅蓝恕、巍蓝绿色、擞麓 绿色，常存颗鞍鞠伪空逡。绷熙可在器个方氲繁殖，在群体戆黪尉累密。哥馘在瀚 璃的纛瀛辛惹冬g l 。 铜绿微鼗藻属于浮游蓝藻类型，几乎豫子地球的每一个湖泊。它在长期的进化 过程中形成了一套独特的生理机制和透威特褫，以适应各种不同的生态环境，包括 授端瑟劣妁鼋：境条谗。与罄楚豹永生蔫豢鞠魄，铡绿镟囊藻其窍定静竟挚甓势b 矗 1 ，在环蕊条静邂窿静绪况下宅撬使逮熬堡妖，当这蘩一寇熊物鬣时在球髀髓裘霭i 大 量聚集，形壤承蟀嚣花辩生态景躐，即为激爨藻水华( w a t e rb 枷o m ) 。我筐秘徽囊藻求 华以有毒锅绿微囊藻为主。 近年来水藏窥测的富关瓷辩，澍产生虢市河湖和浅水湖泊承华的浮游藻粪群落 的组成进行分析表明，其优势种群为徽囊蘸。警徽囊藻球牮靛生时污染拳体、影响 景蕊、造成永黉源疑虢，零环境锫护籀埭罐姆题已成势辍臻8 爨涛霜持缨发鼹曲麓臻。 1 2 徽囊蔫永举豹露鬻 近几卜年来，髓着世界人口的增加，工农业的加速发展，向自然环境中排放备 种污染物的潼逸速蠼热，犬囊承倦都受副蛮营葬仡的威胁。滚隶蓝藻毒水圭簪在美匡、 上簿交避太学搏士学位谴文 搬拿大、蜀p 本、裔非、南美、印壤爱敞溯等两家帮地区均释帮常见，为诧，引起水 华的常见藻类，妇 锕绿徽囊藻f 妊a e r u 曹i n o s a ) 、水华徽囊藻( m ：f l o s - a q u a e ) 及水华鱼 腮藻翻n b a e n a f l o s a q u a e ) 等生长、发育及垒璃诸方蟊的研究逐渐得至i 重视和发耀i l 。l 。 【盖徽囊藻为主的瘩举在我国淡水湖泊中缝常发生，铡如，攒溯凡学年都形成戳锶 绿徽囊藻为璺兰的承华，当隶牮暴发对，狁如槛永爱上形成了一屡绿漆，髑撼产重聪 霹达末城面糕戆半。云南的滨池媳趱蠛了羼挥抟情况，藻袭太羹繁豌，永俸溶解 氧降低，水截发硝，透明度“f 洚，且藻娄被飙袄副岸后，宵时铵形成几鼹米的“水 华”层，腐败分解靥发出恶臭，严熏破坏了该湖的水功能藏刷嘲环境【6 。水华暴发懂 末睡生态歪绕姥掺设环、浓壤生态功能受冲击，生套系统婚任何一个要素缺少， 都霹栽会g j 起爨淼系统结椽麓纯或臻遵铯。搬巢菜一魂麟突垒丧失，裁尝菠生悫 系统功髓遭罄涮l 环。擞囊藻鲍细旎壁抖嚣案有大量胶被，肖辩程群体蚧述确共赫豹 睦被，难以被纳物滤食和消化。破坏了生态系统的食榴链，擞懑系统的墩食和被取 食过程被高度俺往，生穆的多样性从鬟杂燮为简单t t ；实验袭明，锕艨擞囊藻可接滤 食性浮游动铷的滤食速率下降。宥搬遂，当激囊藻浓度达到定麓时，滤食鱼类不 仅不自生长，传煎反而常常下降，翁碍惫粪燕常生长。群旗瞎鞫发生0 逆程演替； 生鸯轰壤鳓自我调带受蟊极大瘘害。徽囊夔簪覆亵富营葵住酶瀚溜中生长，还可戳 在供永麴储水嚣中生长，造成承潦鹃二旋污染。在巴嚣靛擞的一起严重血透析撬程 的毒素感染事件，就是蓄水池受到蓝藻污染所致。 因此，镦髂嚣化日趋严重，已成为制约区域经济发熳和始响人们生活的主要环 境海遂。砑究富藩聱纯翦发生橇剩鼍控制黠繁，为隶环境整酒挺供翳学禳蠢，已成 鸯我萄蓑戳戮辩领域蠡特解凌掬重大群学闺耀。 1 1 3 微囊藻水牮盼控制对策 富营葬他的按期整球污染治迸、酶派枣华现象发生酶燕键所纛，是个十分瓣 手而又代价昂贵的网难问题。这圭襄是因为静致水体富营券他的氮、磷营养物矮既 有天然源，又霄a 为澡；既商， 源，叉簿内漂；既煮点髹，疑密霞漾，给控g 污絷 潺带亲了筮赡。水华隧治工替是一个黎统王耩，禹薷竣鸯经键零一躺生物喾、键掌 和物理措施髓够渤戚有效去除隶中的氦、穗簿营养物质。菜黢魅耀猎照在理论上或 者往一定的条件下可行，但是在实际上或者猩太范围内，划往往然不到预期的效果， 各种处理技术都存在一定的局限性。臣前，防治水华的具体攒施有啦下尼种： 上海交通火学博士学位论文 1 13 1 物理方法 驱使藻类群落物种更替有地质水文学上的原因，也有生态学原因。当某一藻类 物种水华时，磷和其他营养物质被吸收；当该藻类水华消失时，营养物质就又被释 放回水体或底泥，成为下一个藻类物种的营养来源。营养物通过藻类种群的演替和 更换，在水体中被不同藻类反复利用，使得藻类在少有或没有外源营养物输入的情 况下，仍然能够得以很好地生长。所以，用机械的方法收获藻类，或者用生物捕食 的方式( 浮游生物或鱼类) 来控制藻类，就可以切断营养物在藻类物种演替过程中 的传递途径：1 彻底清塘消毒和加注不带蓝藻的新鲜水，由于蓝藻比其它藻类具有更 强的竞争力，因此控制措施以预防为主、防重于治。彻底清塘消毒可有效杀灭蓝藻， 压低基数，减少大规模发生的可能。2 对于含有较多蓝藻的池塘，经常大量换新鲜水， 可稀释蓝藻浓度，同时也稀释了蓝藻分泌的毒物浓度，促进其它藻类的生长，保持 整个生态系统的动态平衡。3 人工收取水华藻，微囊藻水华俗称湖靛，巢湖年发生量 达亿吨( 粥状湿重) ，严重污染了水体，影响了景观。利用湖靛干化工艺，可以制造 藻粉，为生产肥料或饲料提供原料，在食品、医药和化工领域也有着广阔的应用前 景，实施该项目既能减轻污染变废为宝，一举两得。 1 132 生物方法 放养一定数量滤食性鱼类虽然蓝藻不易被消化，但由于其颗粒较大，更容易 被滤食性鱼类摄食到体内，在一定程度上延缓、阻碍了蓝藻生长。可供选择的鱼类 有白鲢、花鲢、白鲫等，被称为“食藻鱼”。它们属滤食性鱼类，以滤食浮游植物( 蓝 藻) 为主要食物，且生长速度快。通过循环放养和重复养殖，鱼可深入到湖区各部， 调控湖泊中生物之间的食物链关系，降低藻类现有量，再通过成鱼捕捞，取走水体 中的营养物质，从而达到减轻湖泊污染负荷、改善水质的目的。据了解，生物操纵 治理湖泊营养化，早在2 0 世纪七八十年代国内外均已作了大量研究与实践，取得了 显著效果。实践表明，尾重2 0 0 9 以上的白鲢对蓝藻有明显抑制作用，每0 0 6 7h a 总量 达到1 0 0k g 时，基本不会爆发蓝藻。武汉市东湖的微囊藻消失已有1 4 年，就与东湖“食 藻鱼”达到一定的密度( 4 0 - 5 6g m 。) 有关。此后，该项工程又由中国科学院水库渔业 研究所和安徽省巢湖鱼管会在巢湖通过试验，取得较好效果，明确了“结合巢湖实 际情况、生物操纵治理和发展渔业养殖结合起来”基本工作思路。 投放漂浮水生植物如浮萍，不但可以吸收水体的营养盐和有机物，减少形成 水华的风险，还可以通过漂浮的特性，随蓝藻一起在水面漂浮盖住聚集的蓝藻颗粒 上海交通失学博士学位论文 层狙碍其生长，瓣接促进其它藻粪生长。 圳种水生维管柬植物维管柬植物能宵效吸收水体中营养盐蹙，进肖较强1 | ：| 匀净 化水质作用，但要防止植物人量死亡引起的“二次污染。芦苇、水徘蓼都是很好的 选择。 引进或培养铳懿藻类引进某些对蘸藻有掐抗柞爝黪饶矗藻类掷制蓝藻生长。 调整蕊体的甄磷讫也罐凝改善藻叠静种嚣站擒。氯辩龇为2 对，篮藻可阻。夫量袋垡， 当氢磷比提高到5 时绿藻大量繁殖成为优势种群。 引进食藻原生劝物许多蓝藻是廪生动物的良好食物源，蓝藻的许多属可为纤 毛鱼类的n a s s u l a ，鞭毛虫娄的o c h r o r a o n a $ 和变形虫娄的a c a n t h a m o e b a ，m a y o r e l l a 和 n u o l e a r l a 捕蠹。 剥罔蓝藻鹣生卷学特点进行基因治藻基因工程、昆虫控制帮现代日e 料在农造 上的应用曾引导了绿色革命，使农业产壁大幅度地提高。其寓，避三种方向在藻类 水华的治理和控制上也会产牛革命_ i ! l ：的嚣响。墨实现摹困治豫和囊物挎制，酋先耍 对蓝藻本身有足够的认识和理解。可e 上施嗣对蓝藻有特异性馒染、裂解的病毒、细 菌、真菌等微生物。瘸毒是藻类驰最魏。一般两言，瘸毒静特异 生缀强，容易获褥 较理想的辩类，冒卦已有摄道发现丁雌簸藻为特异寄主豹瘸毒。囊癔毒进入到毒生 的毓盏鲴施中时，密髓档将它的逢髂瓣矮馋逮刊藻类体雨。一旦被澈活进入关键阶 段，新的病毒形成，杀死藻类，进而浸染其他藻类。病毒这种能够在不同寄生物种 间传递遗传物质的本钡，受到了治藻专家的青睐。最近十年来。美西环境研究图家 中心启动了一个称为s t a r 鳆计划澍箕进簿了鬟统研究。1 9 9 8 年6 嚣整挪威鞠b e r g e n 召卅= 了露一瑶藻类瘸毒骚游会，2 0 0 0 年s 嚣叉在爱笨兰麴g l y 穗舞了豁二次藻类瘸 毒研讨会。与会者相信，寄生在藻类二的病毒可以在气候控制、生物地球化学循环 和藻类动力学中起蘑要作用。专家认为虽然对藻类病毒的研究还处在初期阶段， 但已有的生物化举和纂困研究成粜却醴令人刮目相看。病毒作为有害藻娄( 主要是 甲藻类) 生物挪裁剃孵工程应用，搓固可特。这些研究和控剃方法报懂得蓝藻治理 学习帮倍鉴，箕中有不少成栗在每淡承盛藏治理移植帮嫁接。去年在爱尔兰会议上， 就有研究寄生在蘸骧病毒的生态行为舶论文。可戳蔼计，在不远的锦来，我们可 以用基因工程技术来魏变蓝藻的巢蟪特性( 例如改变蓝藻气泡生长) ，用病毒来抑 制蓝藻的生长。细菌、真菌的特异性则救麓，效率也较低。但不管哪种特异微生物， 都应考虑其瓣池塘生杰系统的生物的棒潮，特* g 应防止“二次污染”。 上海交翅戈学薄学位论文 13 3 他盛伟掰 所谓他感作用，就是竞争者通过释放化合物抑制或健进其他物种生长的效应m j 。 对f 微囊藻他艨作用，主掣研究一蝗常见水生植物在其裳长中分泌的化音物对微囊 藻的生长的抑制作用。在水草如苦擎、金鱼藻、眼子菜等抽滤液对微囊藻、栅藻的 生长效应及箕参数中可戳褥出结论懈，程承俸书种植这些嫩孳，不覆可虢让匏们破收 术棼- | tf ! | 电纛橇营棼盐。还能够逯避势泌黪撺裁毂囊藻生艮逸劐渗溪承华豹鏊静。搀 抗是一种生物韵代谢产物抑制它种物种生长的现象。例如蠲慝栅藻的分泌物可抑制 短辩盘星藻和赫宦几种藻的细胞分裂撼至成活；微囊藻的分泌物能抑制星杆藻、空 球藻、小球藻等生长毗。这样可以在个生态系统中利用藻类种群之间的关系治理 菜奉 藻炎黥承肇。g 口黼溃藻绍莹和缔选蠛蘸藻体感染的糟p 繁瘸臻。也n f 以达剿减 少藻细臆释游灭细蔷瀚目的1 9 1 。麦秸的好戴降解产物是效聚较好的广诺杀藻裁，主要 通过释放毒藻索，其汝是激发食藻生物静簸殖来灭藻；对麓藻、绿藻，能在保持细 胞形态下杀鼎细胞，对较复杂、大型的高等植物的抑制很小【1 1 ，1 2 , ”1 。一些研究认为 可能是罔为细菌猩分解麦秸的过程中除蜜了承体r ”的磷，同时也有助于食藻的无脊 椎动物的生长 1 4 ”j 。据称此法效率甚商，n e w m a n 和b a r r e t t 健计每两葵亩f o 8 1h a ) 承面放簧三期4 9 磅( 1 3 1 6 k g ) 静大麦拇，就藐去豫9 5 觞镞绿微囊藻藻毒素。 1 1 3 4 化学方法 化学技术指用化学药剂( 称杀藻剂，a l g c i d e ) 杀灭藻类，这是晶简便的解决方 法，目前已合成和筛选出的杀藻剂有：松香胺类、三连氯衍生物、有机酸、醛、酮 跌爱季获化套物等香枫黪，镊盐( 硫酸铜、氧化镯) 、藏链酸锷、磷豁沉淀刘( f e 2 + 、 f 。等，答无瓤鐾。p r o w s 翥m e a lm y 乏较了1 0 0 0 0 耪霸税健台物岳，认为 p c h l o r o p h e n y lt h i e n y l i o d i m e h l o r i d e 对控制藻类生长板有效，但尚无广泛韵应用报道。 除草剂中可供选的有西玛三嗪、敌鼙魔、扑荦净等，它们作用的主要特点是抑制光 台作崩。西玛三兰嗪能有效地抑制光音俺用，能柠制浮游生物而对鱼类无害的安全浓 度是0 5n a g t 扩t 可有选择缝杀死蓝藻。敌革隆、扑草净捧剿搬食作用的效果也较好， 对鱼类的毒性鞍小。无毒、高效、经济豹杀藻裁鳇开发扔赴荨：探索发暴之中。 盎蔼元素对焦物体的影响可癸为必器托素翱菲必需嚣素两种情况 。”。对于非必 需元黄，当浓度低于一定值时，盎属吉量对生物体生陡投膏黪响。但当苴高于某一 值时，生物体的生长量将下降直到死亡。而对于必需元素，则有一个晟适宜的生长 浓度范围，过黼或过羝的金属浓度都姆岱对生物体的生长最带来不帮g 影响。据掇遵， 上海交邂太学薄士学位论文 无飙铃 p b ”) 可以押带海藻的光台作用和虢细菌国氮，还翔锩i 真谪韵孢子萌发和菌丝 生长：爱锌严煎污絷的土壤中细菌、嘏蠖葡，真菌总数丈为减少。蓝照拄其生长、 繁鹕过程- 巾不仅需要c 、i i 、0 、n 、p 婶大量元素，f c 、m n 、c u 、z n 等元素也是其 生长必需的微量冠素。尽管需要的基较少，但它们在维持细臆燕常的生理、生化功 能上起着至关震爱簖作餍。如镭离子澉艘镁小范围内的变纯就会骥显影响藻类党合 挣埔能力；豢铜离子浓寝避低对，国哥瘦俸蓝囊台藏受阻蹲羲糍物盎舟捧蠲能力降 低：当铜离子浓度过高对，则导致铜中毒。研究表明，c o 、n i 、c u 、z n 等金属离子 在其浓度大于1 0 4m g l “浓度时即可明显地影响光能由藻胆体向叶绿素的传递，从 而降低藻类细胞的光台作用效率，进丽影响细胞的分裂和生长。 应掰辩广泛的藻章咚嘲裁是硫酸铜，美国、涣夫携亚滟饿用承潦痰钵串常用。 一 般单独使焉硫酸铜，颓i om g - l 1 豁土才缝存效控割藻类生长。蓝藻比其它藻类对铜 离子更敏感，因此钢制荆常用作抑藻、系藻剂。将硫酸铜与粘土联合使用可降低粘 土位片j 量，减轻铜的危害口q 。铝盐呵吼与嚣机磷或颗粒磷产生沉淀，硪少水体中磷 的吉量。据称，一次施放能够保持2 _ 3 年的效用呻i 。其他杀藻剩的使用太多都处于 研究阶段，往往豳予成零闯题或是冀露舞骚效果，而实鼗效果不明显丽缺乏大趣模 使厨的掇告资辩。水雠p h l o 可翔剁浮游植物的光合昔擘蔫，毽戴投热西痰( c a ( o h 3 2 ) 提商p h 有勘于抑制藻囊生长，侗喜等龊。z h a n g 等 曜湖篮藻、筏藻郭缘藻舳些种 试验后认为加入c a ( o 均2 后叶绿素a c wa ) 减少主要是通过和碳酸钙一起沉淀的藻细 胞穆出透光区，而非p h 急剧升高造成因此弗不减少浮游楗物的生物量。上述差异 可能足球痿不瞳的缩果。c a 、p 静滚灌帮p h 影确总磷沉淀瓣鬃，加八c o h h ，蓉 p h i o ，总磷浓度年降糗；p h l o 对，总磷浓度粥不持续一f 降，霹管攒如c a ( o l ) 2 并不能在短期内去陆水中的磷，却能增自n 沉积物- 水界面的c a 浓度、减少底泥中磷 的释放，c a ( o h h 处理含铜绿微囊藻的承体，其中沉淀的细胞彤悉宛接，不释放藻毒 素 1 ”。 。13 5 萁毽方法 骶氨磷眈窍别于蒇藻进行固氮髂阕，离氮磷毙则有巅子绿藻繁藏。国外一些 学者诅为“，氮磷戳接近或尊于2 0 ：1 隧膏效控制固氨蘸藻静燎发。 生化综合试荆将化学试剂球加到水体中，来杀灭微囊藻。在滇池蓝藻应急治 理的可行性研究和部分洽理试验中，获得了突破性进展。综合抑制剂在某草海中的 矗 上海变通大学博士学位论文 抑藻效果嘲持续半年之久，根据国家辩技攻关成采帮霸际上最先进镌技术，采用“生 化综合除藻法”即利用自制投放系统，将一些具有枣础能的台寄生物和化学的复合 成分撺藻剂喷洒副承体中，适当堆调节永体的营莽缝特，增强嚣抻藻毪裁，并持续 的作用于藻类，有效的控制其异常鬻殖。综合抑制剂在滇池现场一年多的小试和围 隔斌验审鞭掰明显效果，生辫生存环境锝到较大改善，对拳环凌攒青产生任轲甭利 影畸1 2 1 ，2 m 。 另一个需要措是豹是，现俄辩攀技术豹发展，无德是褒磁或遥感监测还是计算 机模拟绒数据传递，都已经具备对水体营养物本平进行适时控制和对湖泊环境进彳亍 数字能镣臻的筹髀。上遮各种涟理肯洼各鬻其特点，健在使用上也都寄局隈性。趣 果我们能够更好地了解和掌握各类萤养物质在各种条件下的生物地球化学性质和变 纯过程，恰到好处缝使用上述各种方法，将水律营养蜘水平和溱类生长撩割在一定 的范围内是可能实现的。 1 | 冀末零产生的褫疆 114 羚皤i 境条悻 1 、过商的营养负荷 研究认为脚j ，水体中磷元素浓腹常常先予其他营养元素降到零点，因此磷被认 为是浮游楗物尘橙盼首要凝制厦子，郢隶悻中黪磷浓度对藻类生长拘影晌鞍为直接。 张宣辉等b ”在塞内培养条件下用不间浓度的磷酸赫对塔玛亚历t f 太藻避行一次性培 养时发现，在磷浓度为4 0 积4 5 泌l o l 一一时藻缨赡叶绿素宙量较离，弗能维持较高速度 增殖；而在高磷浓度( 5 0e 目m o l 。l - 1 ) 时藻细胞韵生长受到摊制，当磷源耗罄时藻体逐渐 廷亡。m a 池e z l 2 5 嗨题魏逡的m o d 煮程硬竞不圊磷浓度封藻的魄生长速率匏影噙时 也得到类似结果。此外，通过调整磷酸盐韵浓度可以球出培养菜种藻类时培养基中 添加的最佳磷浓度和限制浓度。石晓爨等【4 l 研究螺旋藻翩对磷酸盐摄取规律时发瑗， 谖藻对磷的净利阁量在o 2 0 钟8 6m m o ll - 1 之同，且与螺旋藻生长速度璺线性荧系， 蕊培养基中的磷酸盐添加盘姓1 。1 6 l ，l “挺在最为遗宣。椽罐等嘲通过一次教藻 承华的观察，认为正磷酸盐对衣藻生长的狠剖点应在0 0 6 5m g l o 左右。 根据r e d f i e l d 的假设b ”，一个典型藻类的分子式应为( c h 2 0 ) i 惭( k h 3 ) 1 6 僻3p q ) ， 这就跫说，临界的氮磷诧按元翥计应为1 6 ：l ，接重蚤计隘为7 2 ：i 。腹理论上讲，如 上海交通大学博士学位论文 果氮磷比小于该比值，氮将限制藻类的增长；如果氮磷比大于该比值，则可认为磷 是藻类增长的限制因素。在实际应用中，藻类增长所需的氮磷均为可溶性的n 0 3 。、 n h 4 + 或p 0 4 ，按照r e d f i e l d 分子式计算出来的比值并不实际。一般认为，当氮磷重 量比大于1 0 时，磷为藻类增长的限制因素 2 9 1