周丛藻类及其在水质净化中的应用

周丛藻类广泛存在于自然界水体中,具有生物量大、生态功能强、水质响应灵敏等特征.周丛藻类通过吸收代谢利用、吸附和络合等过程去除水体污染物质,用于水质净化,具有耐污能力强,N、P去除效果好,藻类细胞回收利用价值高等优点,推广应用前景广阔.近年开发的藻丛刷系统、周丛藻类 生物膜系统和周丛藻类水产养殖系统等已经成功用于畜禽水产养殖废水、生活污水处理.而周丛藻类的生存规律、对污染物浓度的生理响应机理和污染物质吸收利用的分子生物学机制仍有待进一步研究.     

伊乐藻对富营养化水体的净化作用分析

利用室内静态模拟生长体系,研究了沉水植物伊乐藻在夏季高温季节5种不同氮磷营养条件水体中的生长状况及其对水体中氮、磷的净化效果。结果表明:低氮(1.0～5.5mg.L-1)、低磷(0.3～1.3mg.L-1)营养盐水体中的伊乐藻生长状态良好,但在高浓度氮(8.0mg.L-1)、磷(2.0mg.L-1)营养盐条件下,伊乐藻生长在后期受到部分抑制。伊乐藻对水体氮磷的去除效果随水体氮磷浓度的增加而增强,与起始水体氮磷含量相比,不同营养盐条件处理50d时,各处理伊乐藻对水体总氮的去除率分别达到55.88%、85.51%、88.18%、93.57%、95.97%,总磷的去除率分别达到47.55%、74.31%、57.75%、79.23%、74.92%。可见,伊乐藻在夏季高温季节对水体氮磷有一定去除效果,且对氮的去除效率高于磷,其对高氮、高磷环境有一定的耐受能力。     

伊乐藻(Elodea nuttallii)对高浓度氮磷营养盐的耐受性

通过5个相对恒定的TN、TP浓度梯度下伊乐藻(Elodea nuttallii)的生长实验,探讨了伊乐藻对高浓度氮磷营养盐的耐受性,比较了各营养盐浓度下水体的pH值、DO、浮游藻类叶绿素a和附着藻类叶绿素a以及伊乐藻的株高、湿质量、干质量和叶绿素a含量.结果表明:在实验条件下,伊乐藻能耐受TN=10 mg·L~(-1),TP=0.4 mg·L~(-1)的胁迫,且在该营养盐水平下水体中没有出现大量的浮游藻类;而在TN=50 mg·L~(-1)、TP=2 mg·L~(-1)和TN=100 mg·L~(-1)、TP=4 mg·L~(-1)的高营养盐条件下,伊乐藻的生长受到了明显的抑制,同时水体中的浮游藻类明显增多,而附着藻类则明显减少;在高营养盐水平下,一方面水体中的某些营养盐可能对伊乐藻产生了直接伤害,另一方面水体中浮游藻类的增多,所导致的遮光作用也可能限制了其生长;对水体中营养盐的平均水平低于TN=10 mg·L~(-1),TP=0.4 mg·L~(-1)的太湖而言,沉水植被的消亡可能不是由于氮磷营养盐所产生的直接伤害和胁迫.     

五种沉水植物对富营养化水体的净化效果

为达到净化水质的目的,采用移栽沉水植物控制富营养化水体中营养盐含量和浮游藻类生物量。本研究在夏季藻类密度较高的富营养化水体中移栽5种长江中下游流域常见沉水植物,比较不同沉水植物去除营养盐和控制藻类总量的能力。研究结果:5种沉水植物对水体总氮含量去除率的大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>苦草>微齿眼子菜>菹草,对总磷去除率大小顺序为:竹叶眼子菜>黑藻>微齿眼子菜>苦草>菹草;竹叶眼子菜控制水体中藻类总量的效果最佳,苦草、微齿眼子菜及菹草次之,黑藻对水体总磷和浮游植物的去除效果均极显著(p≤0.01),而对总氮含量的作用影响不明显(p=0.209)。综合营养盐吸收作用和藻类控制效果来看,竹叶眼子菜在整个实验过程中生长状态良好并达到较为稳定的净化作用,是夏季治理浅型富营养化静水水体的理想物种之一。     

乌梁素海全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征

为监测乌梁素海全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征, 研究了乌梁素海2016年4—11月和2017年1月的不同形态氮磷和藻类的浓度变化。实验结果表明: 总氮浓度秋季最高, 总磷浓度冬季最高, 应加强对河套灌区农事行为的管理以减少氮磷等营养盐排入; 对乌梁素海12个监测点浮游植物镜检知共监测到浮游植物6门69属, 全年以硅藻、绿藻种群占优势; 乌梁素海各采样点浮游植物丰度在6.88×107—96.66×107 cell•L -1间变化, 浮游植物各种群丰度表现为春冬季低, 夏秋季高; 空间采样点丰度值由大到小顺序为南部明水区和出水口、N13（芦苇区）、进水口附近点位和Q10（旅游区）。掌握全季不同形态氮磷及浮游植物分布特征对各季度有针对性地治理湖泊水体意义重大, 为乌梁素海以及寒区富营养化湖泊的进一步修复提供理论支持与参考。     

青藏高原天然湿地水环境特征和水质净化能力分析

研究以拉萨市拉鲁湿地及其相连干渠和茶巴朗湿地水体为研究对象, 分别于2020年8月(夏季)和2021年4月(春季)各采集22个水样, 测定水体氮磷营养盐和高锰酸盐指数, 分析了夏季和春季湿地的水环境特征和水质净化能力。结果表明, 拉鲁湿地和茶巴朗湿地由于流域人为污染水平不同进水水质存在差异, 拉鲁湿地进水水质主要受氮磷营养盐影响, 茶巴朗湿地水质主要受耗氧有机物影响。两湿地对水质都具有净化作用, 不同季节湿地对不同污染物的去除效果也有所差异。夏季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的最大去除率分别为75.0%、65.2%、89.5%、82.2%和35.3%。茶巴朗湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的去除率分别为60.7%、73.5%、12.7%、35.9%和5.0%。夏季两湿地对COD_Mn均未表现出去除作用。春季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的最大去除率分别为35.2%、65.9%、56.8%、59.5%、62.3%和17.9%。茶巴朗湿地的水质净化效果较差, 对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的去除率分别为2.2%、10.2%、11.3%、11.3%、9.0%和26.0%。湿地水生植物、湿地结构、特殊的水动力特征及水污染负荷都可能影响高原湿地的水质净化能力, 春季高原湿地较低的水温、植物丰度和水文条件可能会降低湿地对污染物的去除效果。     

高州水库氮磷营养盐变化特征及水质管理对策

通过2012-2013 年对广东省高州水库氮磷营养盐的趋势变化进行分析, 探讨了水库中氮磷浓度的变化特征,并从水库管理与水动力学两方面对水库水质管理对策进行了讨论。研究结果表明: 高州水库总氮、总磷浓度均表现为丰水期高, 说明受强降雨的影响, 农业面源污染携带大量的氮磷随地表径流进入库区, 致使库区氮磷营养盐含量升高。其次, 入库河流是库区氮磷营养盐的主要来源。氮磷比分析结果表明, 高州水库流域内部分水体在时空上处于氮限制与磷限制交替出现的状态, 且氮磷比与总磷呈现显著地正相关, 进一步反应了高州水库水体主要处于磷素限制状态。水库上游集雨区人口分布集中, 大量的生活排污与农业面源污染的输入是库区营养盐的主要来源; 合理处理上游居民生活垃圾并严格控制工业污染, 是降低库区营养盐的主要途径。此外, 人为改变高州水库的出流方式, 可以抑制浮游植物及藻类的生长, 从而减少水库富营养化的可能。     

基于周丛藻类的雅鲁藏布江流域水生态系统健康评价

为评估雅鲁藏布江流域水生态系统的健康状态, 研究于2013年10月、2014年4月和2014年7月, 在雅鲁藏布江流域干流及其4大支流上设置了26个采样点, 先对河流每个点位的海拔、坐标、河道底质类型及构成比例、河岸植被类型、水电工程等环境数据进行收集, 随后采集周丛藻类群落数据, 并在此基础上构建了周丛藻类生物完整性指数(P-IBI)评价指标体系, 结果显示: 调查期间, 雅鲁藏布江流域干支流共观察到周丛藻类7门10纲23目34科70属(种), 硅藻门(35.71%)、绿藻门(32.86%)和蓝藻门(20.00%)为前3个优势门类, 周丛藻类的优势种均属于硅藻门, 该水域属硅藻-绿藻-蓝藻型水体。周丛藻类Shannon-Wiener多样性指数的变幅为4.84—9.41, Pielou均匀度指数的变幅为2.41—4.80, 则表明雅鲁藏布江流域整体为轻污型-清洁型水体。周丛藻类的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与P-IBI评价指标体系共同说明: 雅鲁藏布江流域干流上下游及其4大支流水生态系统的健康状态优于雅鲁藏布江流域干流中游的健康状态。研究雅鲁藏布江流域水生态系统周丛藻类的群落特征和水环境的健康状态, 一方面能为西藏土著鱼类食性、摄食机制等的研究提供饵料数据基础, 另一方面能对河流水生态系统的健康状况进行科学评价, 从而保障西藏水生态安全。     

高温强太阳光照条件下蓝藻水华形成的实验研究

富营养化和藻类水华尤其是蓝藻水华在全世界范围内的湖泊中都有发生,但富营养化和水面藻类水华出现之间没有等同关系.目前人们对水华形成机制还不是很了解,对水华的具体形成过程也不是很清楚,因此若能通过一定的途径使没有形成水面水华的富营养水体出现水面水华就对水华形成机制的研究很有意义.实验选用高温季节里,于2007年8月28日将室外塑料蓝桶中培育的浮游植物丰富的天然水体-其中含有类颤藻鱼腥藻但其并不占据优势,引入到无色透明玻璃瓶中.实验初始水体的chl-a、TN和TP依次为 615.20mg·^-3、9.144mg·L^-1和0.453mg·L^-1.2007年8月29日对各处理进行营养盐的梯度添加,添加的营养盐为KNO₃和KH₂PO₄.共有4个营养盐添加梯度,添加的N/P(质量比)为7:1,其中添加的N的梯度为(mg·L-1):0,0.5,1.0和2.0.实验过程中测定了水温、光合有效辐射、氮磷营养盐、叶绿素a和浮游植物种类的数量变化.结果表明实验过程中各处理的营养盐和chl-a含量均比开始时有下降,同时各处理中水面出现了类颤藻鱼腥藻水华,且类颤藻鱼腥藻的数量随处理中营养盐添加量的增多而升高.这说明了含有少量鱼腥藻的高chl-a含量的天然水体在高温季节引入到透明玻璃容器中后能形成水表面鱼腥藻水华,玻璃容器中的高温强光照条件和营养盐的添加能促进鱼腥藻在竞争中取得优势.本实验利用小玻璃容器,排除了鱼类、风浪、底泥等多个因素的影响,集中关注营养盐添加和高温强光照因子,成功重现了蓝藻表面水华的发生.营养盐添加水平与浮游植物种间竞争并导致水体表面水华发生之间的关系在此实验中得到很好的体现.虽然本实验不能揭示蓝藻水华形成的具体机制,但为蓝藻水华形成机制研究提供了便捷的途径而很有意义.     

浮游动物调控对浮游藻类的影响

浮游动物可以通过牧食作用来抑制浮游藻类的增长, 同时浮游动物排泄的营养盐又可以促进浮游藻类的增长,二者的强弱是浮游动物控制浮游藻类的关键。通过人为去除处理组水体中的浮游动物, 研究浮游动物生物量和群落结构的不同对富营养水体中浮游藻类的影响。研究结果显示处理组浮游动物总生物量低于空白组, 且缺乏大型枝角类溞属(Daphnia sp.); 去除浮游动物显著降低了水体中的总氮和总磷浓度以及浮游藻类生物量(叶绿素a), 同时增加了附着藻的生物量; 并且影响了浮游藻类群落结构: 对照组是空星藻(Coelastrum sp.)为优势种而处理组则为湖丝藻(Limnothrix sp.)和四集藻(Palmella sp.)。结果表明浮游动物排泄营养盐产生的上行效应大于牧食作用产生的下行效应。     

柳树新无性系(A42)对富营养水体不同浓度磷的吸收和净化机制

磷是评价水体富营养化的因子之一,也是植物生长必需营养元素,研究速生木本植物对富营养水体中磷的吸收具有重要意义.本研究以旱柳新无性系A42为对象,于2017年7—9月在温室大棚中进行浮床水培试验,研究了旱柳对不同磷营养水平水体(低磷0.1、0.2 mg·L^-1;中磷1.0、2.0 mg·L^-1;高磷10.0 mg·L^-1)的吸收和净化机制.结果表明:旱柳能有效净化水体中的磷营养(21 d达到79%以上),去除量与水体磷浓度呈正相关,但去除率随水体磷浓度增加呈先升高后降低趋势.旱柳可于7 d内将磷浓度为0.1～1 mg·L^-1的富营养水体中磷浓度降低至富营养阈值(0.016～0.032 mg·L^-1).旱柳富集同化的磷含量占水体磷总输入量的29.0%～66.9%,富集同化量与富集同化率分别与水体磷浓度呈正相关和负相关.旱柳在不同磷浓度水体中均能正常生长,根冠比随水体磷浓度下降而显著增加.氮、磷在旱柳体内积累均表现为茎>叶>根,旱柳的氮、磷转运系数均大于3,在高磷浓度水体中,氮磷营养在旱柳的茎部大量积累,氮、磷转运系数分别显著增加至4.53±0.24和4.92±0.62.表明旱柳在不同磷浓度富营养水体中均能正常生长且有良好的净化能力,能够通过富集转运磷营养至地上部来减少二次污染.实际应用中,对于低磷浓度水体,适合做短期净化;对于高磷浓度水体,适合做长期净化.     

钝顶螺旋藻SP1(Spirulina platensis)对集约化养殖尾水氮磷的去除效果

针对集约化养殖模式后期硝酸盐氮和磷酸盐浓度较高的问题,实验设置生物絮团养殖尾水(BFW)和BG11培养液(BGW)两种水体环境,并以池塘常见优势微藻——绿色颤藻OC1(Oscillatoria chlorina)作为对比,研究分析了钝顶螺旋藻SP1(Spirulina platensis)对集约化养殖尾水氮磷的去除效果...     

西湖湖西浮游与着生藻类季节变化及相互关系

2014年11月至2015年8月调查了西湖湖西沿岸带浮游藻类和不同基质(植物、石块和底泥)上着生藻类的群落结构及季节变化, 分析了着生丝状藻与浮游丝状藻的相互关系以及它们与环境因子的相关性, 探讨湖西生态修复过程中季节性暴发的丝状藻水华的原因。结果表明浮游藻类和植物、底泥、石头上着生藻类中均以硅藻门种类数(分别占52.5%、60.4%、86.7%和72.7%)最多, 蓝藻门(分别占10.1%、8.9%、6.7%和15.2%)和绿藻门(分别占26.3%、19.8%、5.6%和10.6%)次之, 其他门类相对较少, 浮游藻类与着生藻类优势种季节差异较大。附植丝状藻密度显著高于附泥和附石丝状藻, 且狐尾藻上着生丝状藻密度与浮游丝状藻密度呈显著正相关, 表明狐尾藻着生丝状藻可能是浮游丝状藻较重要的来源之一, 该结果可为西湖丝状藻水华的控制提供一些参考。相关性分析表明, 着生藻类和丝状藻与各理化因子(水深、透明度、溶解氧、水温、pH、TN、SRP、TP等)均无显著相关性。     

氮、磷营养对雨生血球藻绿色细胞生长的影响

采用BBM培养基,以雨生血球藻(Haematococcus pluvialis CG-11)为研究材料,通过测定细胞生长速率、叶绿素和类胡萝卜素含量、生物量和虾青素含量,探讨氮、磷营养对雨生血球藻营养细胞生长的影响.结果显示:H.pluvialis CG-11生长的适宜氮源形式是NaNO₃和NH₄NO₃;适宜H.pluvialis CG-11生长的氮浓度为41.2mg·L^-1,磷浓度为5.3～53.3mg·L^-1.     

The influence of phosphorus and nitrogen on millet and clover growing in soils affected by salinity

Summary The growth of foxtail millet and clover in soils of varying degrees of salinity (0.5 to 13 mmhos/cm), treated with nitrogen and phosphorus, was studied. Salinity levels were achieved by addition of sodium chloride. Nitrogen (10 to 60 ppm N) and phosphorus (6.4 to 44.8 ppm P) were added as NH₄NO₃ and H₃PO₄, respectively. The growth of millet decreased sharply with increase in soil salinity, when N-P treatments were not applied. The development of this plant altered under saline conditions, however, when nitrogen and phosphorus were added; various N-P combinations affected plant growth in saline soil differently. Phosphorus, when applied at relatively high rates, significantly improved plant growth. Increased rates of nitrogen in the N-P treatments generally had no significant effect on growth; it was reduced when the N/P ration was highest. Clover ceased to grow when the salinity of the soil exceeded 7 mmhos/cm and no N-P was added. Phosphorus enhanced the growth of clover, and at high rates of its application in the N-P combinations, clover grew even at the highest salinity level tested (13 mmhos/cm). Nitrogen increase had no marked effect on plant development. Comparing enhancement of growth at high salinity levels, clover was somewhat less affected by the N-P treatment than millet. The top/root ratio of clover generally increased with increase of phosphorus in the N-P combinations. This research (Parts I and II) was supported in part by a grant from the U.S. Department of Agriculture under P. L. 480.     

空间层次及人工基质对着生藻类建群特性的影响

为全面了解着生藻类在建群中群落变化的生态学特性,揭示着生藻类的建群规律,在以丝状藻类为优势藻的生态塘中,采用花岗岩和瓷砖为附着材料,设置水体底部和中部为附着位点,进行频次为10d的采样分析。结果表明,生态塘中共检出8门73属117种着生藻类,其中以硅藻、蓝藻、绿藻为优势类群。同时不同人工基质和不同空间层次条件下着生藻类的建群特征较一致,早期以单细胞硅藻如舟形藻(Navicula sp.)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、曲壳藻(Achnanthes sp.)等为优势,后期以丝状藻类如鞘丝藻(Lyngbya sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等为优势;研究结果发现不同人工基质(花岗岩和瓷砖)对着生藻类的种类组成、细胞密度、生物量和藻类多样性无显著影响,花岗岩和瓷砖上附着的着生藻类具有较高的相似性;但不同的空间层次对着生藻类建群特征影响明显,水体底部具有更多的硅藻种类数,中部具有更多的绿藻,随着建群时间的发展,蓝藻比例不断增加;就生物量而言,底部的着生藻类叶绿素a显著高于水体中部,但两者的细胞密度无显著性差异;随着建群过程的发展,水体底部的着生藻类生物量达峰值所需的时间比中部更长。通过相关性分析,生态塘中着生藻类的生长主要受总磷的影响。     

Responses of a eutrophic pond community to separate and combined effects of N:P supply and planktivorous fish: a mesocosm experiment

We conducted an outdoor mesocosm experiment of factorial design consisting of three levels of nutrient supply (no nutrient addition and additions of nitrogen and phosphorus in ratios of 10:1 and 45:1) cross-classified with two levels of bluegill (Lepomis macrochirus) (presence and absence). Nutrient supply significantly affected total phosphorus (TP), total nitrogen (TN), TN: TP ratio, turbidity, Secchi depth, phytoplankton chlorophyll, filamentous blue-green algae, periphyton chlorophyll, Asplanchna and non-predatory rotifers. The presence of bluegill significantly increased TP, turbidity, diatoms, unicellular green algae, colonial blue-green algae, filamentous blue-green algae, periphyton chlorophyll, Asplanchna and non-predatory rotifers, and decreased Secchi depth, cladocerans, cyclopoid copepodids, copepod nauplii and chironomid tube densities. Nutrient supply and fish effects were not independent of each other as shown by significant nutrient × fish interaction effects for TP, Secchi depth, filamentous blue-green algae, periphyton chlorophyll, Asplanchna and non-predatory rotifers.     

凉水和帽儿山地区低级溪流生境和水质状况

为研究不同植被景观土地利用下低级溪流的生境状况和水质差异,对凉水国家级自然保护区红松原始林内和帽儿山国家森林公园境内天然次生林植被和农田背景下各3条溪流生境和水质状况进行调查。对溪流生物特性（悬浮藻、附着藻）和理化性质（温度、混浊度、溶解氧（DO）、pH、NH4^＋-N、NO3^-N、PO4^3-P、总氮（TN）和总磷（11P））以及细小颗粒有机物质（FPOM）和粗大有机物质（CPOM））进行测定。研究结果表明,凉水地区原始林溪流的生境状况好于帽儿山地区的次生林,帽儿山地区农田溪流生境最差。原始林溪流具有稳定的溪底生物生活基质,稳水区和急流区均匀分布,稳水区尺度变化大,受淀积物沉降干扰小,河道较弯曲,河岸稳定,河岸植被覆盖度高;次生林溪流以急流区为主,稳定基质相对较差,并受到一定程度的淀积物沉降干扰,河岸尚稳定,有一定程度的人为干扰;农田溪流基质不稳定,受到强烈淀积物沉降影响,渠道化严重,河岸带植被严重破坏。3种景观背景下溪流总磷（11P）、溶解氧（DO）、混浊度、温度、氮磷比值（N／P）（P〈0．05）存在显著差异。原始林溪流NH4^＋、DO、TP、TN、悬浮藻浓度和pH较高、附着藻数量较多,温度较低、FPOM和CPOM的数量较少;次生林溪流的NO3^--N、N／P和TDIN较高。 浊度较低;农田溪流浊度、温度、PO4^3--P较高,DO和pH较低,附着藻数量较少。景观尺度上的土地利用对溪流生境具有深刻的影响,同时决定溪流的水质状况。     

无机碳供应与光照条件对坛紫菜光合功能的影响

海藻群体密度过大常引起海水中CO_2供应和光照强度降低,为探讨这两种环境条件对坛紫菜光合作用的影响,在4种条件下培养坛紫菜,即390μL·L^-1(正常空气)+全日光、20μL·L^-1(低CO_2供应)+全日光、390μL·L^-1+低日光(光照强度为全日光的20%)、20μL·L^-1+低日光,测定藻体的碳酸酐酶活性、光合速率,以及不同温度下开放状态光系统Ⅱ最大量子产量(F_ v'/F _m').结果表明:低CO_2供应和低日光下生长的坛紫菜具有较高的碳酸酐酶活性,并且低日光能够提高海藻最大碳饱和光合放氧速率(V _max).在低日光下,生长在低CO_2海水中的坛紫菜V _max显著低于正常CO_2海水中生长的海藻V _max;在全日光下,低CO_2下生长的海藻V _max却高于正常CO_2下生长的海藻V _max.生长在低CO_2和低日光条件下的海藻在低温(10℃)和高温(30℃)下,藻体的F_ v'/F _m'变化不明显;而生长在390μL·L^-1+全日光环境中的海藻在高温环境下200 min后,藻体的F_ v'/F _m'相比40 min时的F_ v'/F _m'降低76.4%.低CO_2和低日光提高坛紫菜光合无机碳利用能力以及适应短期温度变化的能力,而低CO_2对海藻光合速率的影响与海藻所处光照环境有关.