论文部分内容阅读
近年来，随着水体富营养化和全球温室效应加剧，国内外多处水源地都出现了以丝状产嗅蓝藻伪鱼腥藻（Pseudanabaena sp.）为主要优势种的蓝藻水华。伪鱼腥藻在生长过程中会产生大量2-甲基异莰醇(2-MIB)，其在极低剂量下(10ng/L)就会使水体产生浓重的土腥气味，引发消费者对供水质量的强烈不满，对供水安全构成严重威胁。
向水体投加抑藻剂来控制藻类的生长是目前常用的水源地控藻方法，这种方法操作简便、成本低且抑藻效果好，但有些常用的抑藻剂如硫酸铜等会造成水体的二次污染。因此，选择一种无二次污染、对水体生态环境影响小的抑藻剂至关重要。
本研究首先将天然水体和伪鱼腥藻培养液混合以模拟伪鱼腥藻水华，并在模拟自然水体不同水层的光照条件下，利用过碳酸钠(SPC)抑制伪鱼腥藻生长，探明了SPC抑制伪鱼腥藻效果及藻细胞破损规律，并研究了氧化过程中水质的变化情况。最后，探究了SPC对实际伪鱼腥藻水华水主要优势藻种以及真核微生物群落结构的影响规律和机制。
本文的主要结论如下:
(1)SPC能够有效去除水中的伪鱼腥藻，尽管低光照会降低SPC的氧化作用，但3mg/L或以上SPC均能在36小时内去除90％以上的伪鱼腥藻。过碳酸钠氧化伪鱼腥藻的机制是通过氧化藻细胞连接处造成藻丝断裂，以及H2O2分子与其产生的自由基穿过细胞壁和细胞膜氧化藻细胞内部，导致伪鱼腥藻死亡。
(2)随着伪鱼腥藻细胞的损伤和死亡，细胞外溶解性有机碳增加8.17％-18.96％，腐植酸类物质有明显增加。总2-MIB浓度由于SPC的氧化而略有减少，但胞外2-MIB明显增加。因此，该方法适用于水华初期，藻类细胞数量较少时使用，从而最大限度地降低嗅味物质等有机物的释放对水质产生的危害。
(3)在实际水源地伪鱼腥藻水华水中，过碳酸钠能够选择性抑制蓝藻，而对绿藻和硅藻密度影响不大。SPC对不同种类的蓝藻氧化效果也不同，SPC氧化原水中蓝藻优势种速率排序如下:伪鱼腥藻＞弯头尖头藻＞拉氏拟柱孢藻，不同种类蓝藻对SPC不同的敏感性可能归因于其形态和特性。
(4)基于18S rRNA基因测序技术明确了3.0mg/L SPC对水库表层和底层水真核微生物群落结构影响不大，而6.0mg/L SPC会对水体真核微生物产生明显影响，尤其对于表层水体真核微生物。
综上所述，过碳酸钠可以作为伪鱼腥藻水华的一种抑藻剂，且在一定浓度下不会对水体中真核微生物群落结构和多样性造成明显影响，有助于在有效抑制水体蓝藻水华暴发的同时，避免水体生态系统的恶化和崩溃，将抑制蓝藻过度繁殖和保证水生态系统健康稳定二者有机统一。
向水体投加抑藻剂来控制藻类的生长是目前常用的水源地控藻方法，这种方法操作简便、成本低且抑藻效果好，但有些常用的抑藻剂如硫酸铜等会造成水体的二次污染。因此，选择一种无二次污染、对水体生态环境影响小的抑藻剂至关重要。
本研究首先将天然水体和伪鱼腥藻培养液混合以模拟伪鱼腥藻水华，并在模拟自然水体不同水层的光照条件下，利用过碳酸钠(SPC)抑制伪鱼腥藻生长，探明了SPC抑制伪鱼腥藻效果及藻细胞破损规律，并研究了氧化过程中水质的变化情况。最后，探究了SPC对实际伪鱼腥藻水华水主要优势藻种以及真核微生物群落结构的影响规律和机制。
本文的主要结论如下:
(1)SPC能够有效去除水中的伪鱼腥藻，尽管低光照会降低SPC的氧化作用，但3mg/L或以上SPC均能在36小时内去除90％以上的伪鱼腥藻。过碳酸钠氧化伪鱼腥藻的机制是通过氧化藻细胞连接处造成藻丝断裂，以及H2O2分子与其产生的自由基穿过细胞壁和细胞膜氧化藻细胞内部，导致伪鱼腥藻死亡。
(2)随着伪鱼腥藻细胞的损伤和死亡，细胞外溶解性有机碳增加8.17％-18.96％，腐植酸类物质有明显增加。总2-MIB浓度由于SPC的氧化而略有减少，但胞外2-MIB明显增加。因此，该方法适用于水华初期，藻类细胞数量较少时使用，从而最大限度地降低嗅味物质等有机物的释放对水质产生的危害。
(3)在实际水源地伪鱼腥藻水华水中，过碳酸钠能够选择性抑制蓝藻，而对绿藻和硅藻密度影响不大。SPC对不同种类的蓝藻氧化效果也不同，SPC氧化原水中蓝藻优势种速率排序如下:伪鱼腥藻＞弯头尖头藻＞拉氏拟柱孢藻，不同种类蓝藻对SPC不同的敏感性可能归因于其形态和特性。
(4)基于18S rRNA基因测序技术明确了3.0mg/L SPC对水库表层和底层水真核微生物群落结构影响不大，而6.0mg/L SPC会对水体真核微生物产生明显影响，尤其对于表层水体真核微生物。
综上所述，过碳酸钠可以作为伪鱼腥藻水华的一种抑藻剂，且在一定浓度下不会对水体中真核微生物群落结构和多样性造成明显影响，有助于在有效抑制水体蓝藻水华暴发的同时，避免水体生态系统的恶化和崩溃，将抑制蓝藻过度繁殖和保证水生态系统健康稳定二者有机统一。