蓝藻水华是一个世界性的水环境问题,它的大规模爆发会严重影响水生态系统。浮游细菌在生物地球化学循环中发挥着重要作用,研究蓝藻水华发展不同阶段浮游细菌群落结构的演替有助于对蓝藻水华过程有更深刻理解与认识。蓝藻大规模爆发期间,机械打捞是一种及时有效的治理措施,在我国已被广泛应用。蓝藻打捞后进行藻水分离,产生大量藻渣,易对环境造成二次污染,因此对蓝藻生物质进行无害化处理的同时,寻求一种有效的资源化利用方法,使其变废为宝,是十分重要的。另一方面,分离产生的尾水中仍然包含一些单个蓝藻细胞或小的藻细胞聚集体,需要进一步处理。针对以上问题,本论文在生态调研以及大量的试验研究的基础上,系统分析了蓝藻水发爆发前、中、后期细菌群落结构的变化,成功发展了一种用于藻水分离后尾水中藻细胞去除的絮凝剂,深入探究了蓝藻生物质的资源化利用方法,包括蓝藻生物碳电极在生物电化学体系中的应用和核黄素的电化学检测。主要研究内容如下:1.利用高通量测序技术解析了典型富营养化湖泊巢湖蓝藻爆发前期、中期与后期浮游细菌群落结构变化的特点,结果表明在蓝藻爆发不同时期,浮游细菌群落结构发生了明显的改变,总的与较丰富的浮游细菌群落在不同水华期间展现了相似的变化趋势,而稀有细菌群落结构的变化趋势则存在明显差异。蓝藻水华期间,浮游细菌群落结构多样性最低。水华后期,总的与较丰富浮游细菌群落结构有一定程度的恢复,主要归因于属于变形菌门、拟杆菌门、放线菌门以及厚壁菌门的OTUs变化。通过经典对应分析识别了引起浮游细菌群落差异的相关环境因子。2.提出了一种可有效絮凝沉淀蓝藻细胞的新颖方法。以铜绿微囊藻为模型,用水解尿液作为絮凝剂,可以在6小时内将97%以上的藻细胞沉降去除,同时尿液中的氮磷营养物通过鸟粪石形式沉淀回收。镁离子的投加可以促进藻细胞的絮凝效率、营养物的去除以及鸟粪石的收益。钙离子通过形成磷酸钙也可以强化藻细胞去除效率。絮凝过程中未观察到明显的藻细胞破损。3.利用打捞的废弃蓝藻生物质,通过热解获得生物碳(Biochar)材料,生物碳沉积ITO玻璃表面作为生物阳极(Biochar/ITO阳极),与ITO电极相比,Biochar/ITO阳极展现了较好的生物兼容性、较低的电荷转移阻抗、对氧化还原媒介更强的电化学响应与吸附能力,将它用于微生物电解池展现了优越的产电能力,最大电流密度是分别高于ITO与石墨阳极5.4与4.1倍。通过原位吸附方式将核黄素修饰到蓝藻生物碳电极表面,循环伏安测试证实了修饰成功且核黄素不易解析。蓝藻生物碳/核黄素复合电极应用于生物电化学系统的阳极可提高电极表面细菌的附着,明显强化生物电流的产生。4.制备了电化学法检测核黄素的蓝藻生物碳电极。循环伏安分析表明蓝藻生物碳电极对核黄素的电化学响应强度具有pH依赖性,其中pH 2.16时电化学响应最为强烈。差分脉冲伏安法用于核黄素定量分析,其检测线性范围为5 nM～4μM,最低检测限为5 nM。维生素、离子、葡萄糖对测核黄素并无明显干扰,该方法可以较好地确定食品、药品中的核黄素含量。