水体颗粒物对淡水藻类生长的影响及其反馈作用

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水体富营养化是当今水环境的重大问题之一,富营养化水体中的自养型藻类在短时期内迅速繁殖会造成“水华”或“藻华”。颗粒物作为一种特殊的污染物,在水体中其对藻类生长的影响机理的报导较少。藻类及其胞外分泌物对颗粒物的絮凝沉降产生的影响更是鲜有报道。本论文通过不同浓度和不同粒径水体悬浮颗粒物对蛋白核小球藻、斜生栅藻和水华微囊藻的细胞生长,生理生化特性以及光合参数变化的影响,探讨了水体悬浮颗粒物对三种淡水藻类影响的机制。主要研究结果如下:(1)不同浓度未处理与预处理悬浮颗粒物对三种藻都存在“低促高抑”现象,即在一定浓度范围内促进淡水藻类生长,当超过了临界浓度后,随着浓度的继续增加对藻类生长产生抑制的现象。未处理50mg/L浓度组和预处理40mg/L浓度组对斜生栅藻的生长抑制作用最为明显;未处理60mg/L浓度组和预处理40mg/L浓度组对蛋白核小球藻的生长抑制作用最为明显;未处理和预处理悬浮颗粒物都是30mg/L浓度组对水华微囊藻促进作用最大,50mg/L浓度组抑制作用最为明显。(2)三种藻类受到不同浓度和粒径悬浮颗粒物胁迫后,藻类体内SOD、CAT、MDA、可溶性蛋白质含量、活性氧ROS水平、细胞周期及细胞凋亡影响较大,斜生栅藻及水华微囊藻的DNA分子完整性也受到影响,但对蛋白核小球藻基因组DNA分子完整性没有影响。(3)对于相同浓度不同粒径颗粒物,小粒径的颗粒物比大粒径的颗粒物对藻类生长影响大。未处理颗粒物使斜生栅藻生长的迟缓期延长且各粒径组对斜生栅藻都表现出对叶绿素a含量的抑制作用,而预处理颗粒物除了96-150μm粒径组叶绿素a受到抑制外,其余的粒径组均表现为促进作用;未处理75-96μm粒径组对蛋白核小球藻的生长有最强的抑制作用,而预处理颗粒物处理下的各粒径组均表现为促进作用;75-96μm粒径组对水华微囊藻的生长有促进作用,0-75μm粒径组对水华微囊藻的生长有抑制作用。(4)不同浓度/粒径的悬浮颗粒物对三种藻类的光合活性均有不同的影响,表明悬浮颗粒物对不同藻类的光合活性影响的靶位点不同,使影响光合活性的机理也不同。藻类在悬浮颗粒物胁迫下的相对电子传递速率随着时间在一定程上降低,但是这种抑制作用在藻细胞的耐受范围,藻细胞可以通过自身调节将电子传递速率恢复到正常水平甚至更高以抵抗逆境环境。但是超过藻类的自我调节能力后则无法通过自身的调节能力将损伤修复,光合活性等受到强烈抑制。(5)悬浮颗粒物扮演着氮、磷“源”和“汇”的角色,当培养液中氮、磷富足,悬浮颗粒对培养液中的氮、磷吸收,充当“汇”的角色;当培养基中氮、磷消耗,产生界面势能时,悬浮颗粒物开始向培养基中释放氮磷,扮演氮和磷“源”的角色。三种藻类对NH4-N和PO4-P的吸收符合酶促反应动力学Michaelis-Menten方程,共属于绿藻的斜生栅藻和蛋白核小球藻对NH4-N的最大吸收速率接近,而属于蓝藻的水华微囊藻则表现出对NH4-N快速吸收营养盐的特性,其最大吸收速率高于绿藻。对于NH4-N和PO4-P的吸收,三种藻类的竞争力从强到弱依次为:蛋白核小球藻>水华微囊藻>斜生栅藻。
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