铜绿微囊藻臭氧化以及藻毒素去除研究

[目的]研究臭氧杀藻机理和藻毒素去除效能,探索富营养化水体藻类处理的可行技术。[方法]采用臭氧氧化技术,针对太湖蓝藻中典型的产毒株——铜绿微囊藻(FACHB-912)进行了杀藻、藻毒素去除效果研究。[结果]臭氧杀藻能够破坏铜绿微囊藻细胞壁,导致胞内物质流失,很少量的臭氧就能够对藻细胞造成损伤,抑制其正常生长代谢。臭氧氧化可以去除藻毒素(MC-LR、MC-RR),10min去除率,LR为82.25%,RR为74.28%。臭氧去除藻毒素受溶液TOC影响,在同样条件下,对分离纯化后藻毒素的去除率LR为95.68%,RR为86.03%。[结论]臭氧化去除铜绿微囊藻效果显著。臭氧对于MC-LR、MC-RR去除效果明显,LR的臭氧降解效率要高于RR。     

高效液相色谱法测定蓝藻发酵液及堆肥中微囊藻毒素含量

建立了高效液相色谱测定蓝藻发酵液和蓝藻堆肥中微囊藻毒素(MC-RR、MC-LR)含量的方法.样品中的MC-RR和MC-LR用5%乙酸溶液提取,离心分离后经过SPE小柱净化、富集,在C18柱上采用梯度洗脱,流动相为甲醇+0.05 mol/L磷酸二氢钾,利用二极管阵列检测器在238 nm进行检测.MC-RR、MC-LR的检测限为0.03 μg/ml,定量限为0.10 μg/ml.在50～200 μg/kg的添加范围内,MC-RR的回收率为78.0%～90.5%,MC-LR的回收率为82.0%～92.8%.     

蓝藻堆肥中养分及微囊藻毒素含量变化

为探索和优化开放环境中脱水藻泥堆肥化处理工艺,以滇池打捞的蓝藻藻泥为原料,采用室外堆肥方法,研究米糠、麦麸、酒糟作为填充剂对蓝藻堆体的养分含量、发芽指数和微囊藻毒素(MCs)含量的影响,并对这些因子之间的相关性进行了分析。结果表明:堆肥结束后,碳素损失率为23.2%～36.2%,氮素损失率为40.7%～56.9%,总磷、总钾和灰分含量均增加;堆肥结束后,各处理的总养分含量(N+P2O5+K2O)均能满足有机肥料标准,堆肥50 d后各处理发芽指数都超过80%,MC-RR低于检测底限10μg/kg,MC-LR的降解率也达到90%以上。综合各类指标,麦麸作为填充剂的效果最好。堆肥过程中MC-RR含量和MC-LR含量间有极显著的相关性,微囊藻毒素含量与堆体有机碳和总氮含量呈显著正相关,而与总磷、总钾、总养分含量以及灰分呈显著负相关。     

中药黄连对鲢鱼消化酶和去毒酶活力及抗MC-LR作用的影响

[目的]研究中药黄连对鲢鱼消化酶和去毒酶活力以及铜绿微囊液MC-LR含量的影响。[方法]将黄连水提液作为饲料添加剂喂喂鲢鱼,检测鲢鱼的肠道消化酶(脂肪酶、胃蛋白酶和淀粉酶)和肝脏去毒酶(谷胱甘肽S-转移酶s GST及其底物谷胱甘肽GSH)活力以及铜绿微囊藻受到抑制后藻毒素MC-LR含量的变化。[结果]在普通水体中饲养,喂药组和对照组各酶活力没有显著差异(P0.05);放入铜绿微囊藻藻液饲养24 h后,脂肪酶活力升高,淀粉酶活力降低,差异极显著(P0.01),但胃蛋白酶活力差异不显著(P0.05)。喂药组与对照组肠道消化酶活力差异不显著(P0.05);喂药组鲢鱼肝脏GSH和s GST活力升高(P0.01),且高于对照组(P0.01)。120 h,黄连水提液处理组铜绿微囊藻细胞内MC-LR含量降低了82.4%,空白组的铜绿微囊藻细胞内MC-LR含量增加了39.5%。[结论]在饲料中添加黄连鲢鱼在铜绿微囊藻环境下,黄连可诱导显著增强鲢鱼肝脏去毒酶活力,在富含铜绿微囊藻的水体中饲料中添加黄连鲢鱼的生存能力有所提高。     

饲料中添加抗氧化剂对鲫鱼抵抗藻毒素作用的影响

通过40 d的体表暴露试验,研究了饲料中添加α-硫辛酸、抗坏血酸(V_C)对鲫鱼暴露于铜绿微囊藻污染水体的保护作用。试验期间水体中微囊藻毒素-LR(MC-LR)质量浓度维持在19.40μg/L左右,试验组饲料中α-硫辛酸和V_C的添加量均为600 mg/kg,测定鲫鱼生长性能、MC-LR解毒效果和肝脏抗氧化能力。结果表明,与负对照组相比,饲料中添加α-硫辛酸组和V_C组鲫鱼增质量率显著提高(P0.05),分别提高了4.91%和3.21%;鲫鱼肌肉中MC-LR含量显著降低(P0.05),分别降低了40.72%、14.20%;肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、总抗氧化能力(T-AOC)显著提高(P0.05),分别提高了79.35%和72.53%、79.35%和72.53%、34.93%和24.43%;肝脏丙二醛(MDA)含量显著降低(P0.05),分别降低了57.26%和48.86%。可见,饲料中添加α-硫辛酸、V_C能够显著提高鱼体的抗氧化能力,减轻MC-LR对鱼体的氧化损伤,进而减少MC-LR在鱼体内的积累,减轻MC-LR对鲫鱼的毒害作用。     

UV-B辐射下叶绿素和微囊藻毒素的协同降解效应研究

[目的]探讨水体微囊藻毒素无二次污染的高效降解方法。[方法]通过开展国内富营养化水体中常见的藻毒素异构体MC-RR、MC-LR在叶绿素的添加与否条件下,研究UV-B对富营养化水体中叶绿素和微囊藻毒素的协同降解效应。[结果]2 mW/cm²的UV-B照射1 h, MC-RR、MC-LR降解率分别为29.8%和16.9%,而添加叶绿素后MC-RR、MC-LR的降解率分别高达99.8%和100.0%;2 mW/cm²的UV-B照射2 h, MC-RR、MC-LR均产生大量的光降解异构体产物,异构体产物与残余MC的色谱面积比分别为28.9%和21.7%,而添加叶绿素后MC-RR、MC-LR均被完全降解,MC和异构体产物均未检出。添加叶绿素后MC呈现出高效完全光降解,避免了常规光降解产生大量潜在毒性的异构体产物的缺点;2 mW/cm²的UV-B照射1 h,对Chla、Chla与MC-RR混合溶液、Chla与MC-LR混合溶液中的叶绿素a的降解率分别为86.7%、18.9%和70.3%。[结论]叶绿素能高效催化UV-B对微囊藻毒素的...     

典型微囊藻毒素对白菜种子发芽的生态毒性

以白菜种子为实验对象,研究了微囊藻毒素(MC-LR和MC-RR)和铜绿微囊藻提取液对白菜种子发芽率、根伸长、芽伸长和生物量的影响,探讨其对白菜种子发芽的生态毒性.结果表明,在实验浓度范围内,MC-LR和MC-RR毒性与白菜种子发芽的发芽率、根伸长抑制率、芽伸长抑制率和生物量抑制率之间存在显著的剂量-效应关系,毒性敏感高低指标为根伸长＞芽伸长＞生物量＞发芽率,MC-LR的毒性大于MC-RR,其根伸长50％抑制率浓度值(IC50)分别为3.32 mg·L-1和12.68 mg·L-1.铜绿微囊藻提取液对白菜种子发芽的生态毒性远高于MC-LR和MC-RR纯品水溶液,是否由于藻液中多种微囊藻毒素共存时产生了毒性协同作用或藻液中其他毒性污染物的存在而引起的,其机理有待进一步研究.     

微囊藻毒素降解菌EMB分离鉴定及其降解特性

以藻毒素提取液作为唯一碳源和氮源,从太湖蓝藻堆积点底泥中分离筛选高效微囊藻毒素降解菌。结果表明:经过驯化筛选得到1株高效降解菌EMB。在培养温度30℃、pH值为7时其降解毒素效率最高,培养21h内可将初始浓度为2.99 mg/L和2.15 mg/L的MC-RR和MC-LR完全降解,此外菌株EMB可以将太湖水华样品中的MC-RR和MC-LR在2周内降解到安全饮用水标准范围内。形态、生理特性和16 S rDNA序列分析表明,菌株EMB属于芽孢杆菌属(Bacillus.sp.),与已报道的B.subtilisB-FS06在进化树上距离最近。     

C/N对蓝藻好氧堆肥腐熟及无害化进程的影响

为探索和优化脱水蓝藻藻泥好氧堆肥无害化处理工艺参数,利用堆肥反应器,研究了C/N分别为5(T1)、15(T2)和25(T3)的处理对蓝藻藻泥腐熟进程及微囊藻毒素(MC)降解速率的影响.结果表明,堆肥过程中各处理间的pH、总碳量及其形态、总氮量及其形态、总磷含量、总钾含量、种子发芽指数差异显著.与蓝藻自然堆置相比,添加辅料增加堆体C/N可提高蓝藻的腐熟速度.堆肥35d后,T2和T3处理的堆肥成品均已满足有机肥行业标准,种子发芽指数均高于80％;但MC-LR和MC-RR仍有较大的降解潜力,从无害化的角度考虑,蓝藻高温堆肥时间不应少于50d.C/N过高增加了氮素的损失,如何进一步降低氮素的损失,提高堆肥过程中MC的降解将是今后蓝藻堆肥研究的重点.     

养殖尾水循环渠中底泥微囊藻毒素含量与水化指标的相关关系分析

近年来,随着池塘养殖业的不断发展,富营养化引起的蓝藻水华已成为一个严重的问题,蓝藻水华产生的微囊藻毒素污染因其毒性效应而引起了人们的广泛关注。为研究底泥中微囊藻毒素与关键水化指标间的相关关系,本试验在蓝藻爆发盛期循环水养殖系统的养殖尾水循环渠中,设置3个采样点,每2 d采样1次,共进行10 d,分别分析底泥中微囊藻毒素(MC-RR、MCLR)含量和水化指标(TN、TP、COD)。结果表明,试验期间水中TN、TP、COD含量的变化范围依次为0.26～0.66,0.23～0.60,6.23～7.86 mg·L~(-1);MC-RR、MC-LR以及MCs含量的变化范围依次为0.53～0.86,0.01～0.68,0.87～1.34μg·g~(-1);MC-RR与TN、TP、COD正相关,与N/P负相关,MC-LR与TN、TP、COD、N/P负相关,MCs与TP正相关,与TN、COD、N/P负相关,其中除MCs与TN相关关系显著(P0.05)外,其他相关关系均未达显著水平(P0.05)。     

饲料中添加叶黄素对金鱼体色的影响

为考察饲料中添加叶黄素对金鱼体色的影响,在基础饲料中分别添加0、50、100、150、200和300 mg·kg-1叶黄素,饲喂平均体质量(7.8±0.3)g文种金鱼10周,用色差计(WSC-S)对金鱼体表三刺激值进行测定.结果表明:饲料中添加叶黄素对金鱼增质量率无显著影响,但添加300 mg·kg-1叶黄素显著增大了饲料系数(P0.05);饲料中添加叶黄素0~150 mg·kg-1时,金鱼体表+a*值(红色)随叶黄素添加量的增加而增加,L*值(亮度)随叶黄素添加量的增加而降低;当叶黄素添加量大于150 mg·kg-1时,+a*和L*值基本保持稳定;与对照组相比,叶黄素添加量为200和300 mg·kg-1时,+b*值(黄色)显著增加(P0.05);随叶黄素添加量从0增加到150 mg·kg-1,金鱼鳞片、皮肤、肌肉和尾鳍中的叶黄素含量也增加,当添加量大于150 mg·kg-1时,上述各部位叶黄素含量达到最高并基本稳定;添加100、150、200和300 mg·kg-1叶黄素均可显著提高金鱼血清酪氨酸酶活力(P0.05).上述结果表明,在金鱼饲料中添加叶黄素150 mg·kg-1可有效改善金鱼体色.     

太湖水体微囊藻毒素变化及其与理化因子的关系

2009年5～10月间采集太湖3个位点的水样,分析水体理化因子和微囊藻毒素的含量及种类。在整个采样周期,3个位点的胞外微囊藻毒素含量变化范围为ND(未检出,<0.02μg/L)至0.67μg/L,只检测到MC-RR和MC-LR两种微囊藻毒素;胞内微囊藻毒素含量变化范围为ND～53.34μg/L,MC-RR和MC-LR是主要的微囊藻毒素种类,在2009年10月的2号位点水体检测到多达6种微囊藻毒素。CODMn和叶绿素a与水体中胞内微囊藻毒素含量呈现显著正相关。在不同采样位点,胞内、胞外微囊藻毒素与理化因子的关系不完全相同,应根据不同区域开展环境条件对太湖水体中胞内、胞外微囊藻毒素含量影响的评估。     

太湖激浪鱼内脏中藻毒素降解菌的筛选及其特性研究

针对蓝藻分泌的微囊藻毒素引起的水污染问题,从太湖激浪鱼内脏中筛选出1株能够降解藻毒素的菌株,命名为JZ-4。采用实验室分离纯化的藻毒素作为惟一碳源、氮源,考察了菌株降解MC-LR的特性及其动力学模型;并通过生理生化、16S r DNA基因序列分析及其系统发育树分析对菌种进行鉴定。降解试验表明,菌株JZ-4能够在分离提纯的藻毒素混合液中生长,并且具有较强的降解藻毒素的能力,7 d内能把初始浓度为13.98μg/L的MC-LR降解到1.43μg/L,降解率为89.77%;菌株JZ-4对MC-LR降解符合一级反应动力学模型,其方程式为Se=S0exp(-0.301 6t)。经16S r DNA基因序列及其系统发育分析表明,该菌与杀鲑气单胞菌(Aeromonas salmonicida)的相似性最高,达98%。     

太湖夏季蓝藻水华期间产毒蓝藻基因型组成和种群丰度研究

采用基于mcyA基因的PCR-DGGE和定量PCR分子技术,研究了太湖夏季蓝藻水华期间不同湖区水柱和表层底泥中产毒蓝藻基因型组成和种群丰度,同时利用高效液相色谱(HPLC)法测定了水体中微囊藻毒素(Microcystin,MC)3种异构体(MCLR、MC-YR、MC-RR)的浓度,为太湖蓝藻水华治理及其生态风险评估提供基础资料.结果表明,太湖产毒蓝藻有12种主要的基因型,不同湖区水体和底泥中基因型组成及其丰度存在差异,水体中基因型多样性高于底泥,所有样品中占优势的基因型是一致的,富营养化水平对产毒蓝藻群落结构有一定的影响.同时发现,水体中不同湖区产毒藻细胞种群丰度差异显著,富营养化水平高的湖区种群丰度也较高,底泥中产毒藻细胞种群丰度波动较小.水体中微囊藻毒素3种异构体中MC-LR浓度最高,其所占比例在湖区间有一定的差异,总微囊藻毒素浓度范围为0.54～1.08μg·L-1,部分湖区微囊藻毒素浓度超过WHO推荐的安全浓度阈值(＜1.0μg·L-1),必须引起足够重视.     

硫氰酸红霉素原位杀藻的生态学效应

为明确杀藻剂作用下生态围隔内蓝藻及微囊藻丰度、底泥微囊藻毒素(MCs)含量及关键水化学指标的动态变化规律,在蓝藻水华暴发期的淡水鱼类养殖尾水循环渠中,开展了硫氰酸红霉素原位杀藻的生态学效应研究。试验设置4个浓度(0.25、0.5、1、2 mg/L)的硫氰酸红霉素处理组和1个未添加硫氰酸红霉素的对照组,每组设3个平行,试验共进行10 d。结果表明:硫氰酸红霉素对生态围隔内蓝藻及微囊藻具有强烈的抑杀效应,试验结束时对蓝藻及微囊藻抑杀率均达99%以上;硫氰酸红霉素作用过程中生态围隔内底泥MCs含量呈现明显的先升高后降低趋势,最高值出现在第2天,MC-RR含量为2.58μg/g,MC-LR含量为3.39μg/g;使用硫氰酸红霉素应急抑杀蓝藻后,水体中NO_2~--N、NO_3~--N、NH_4~+-N及COD_(Mn)含量短时间内均有不同程度地提高,其中尤以NH_4~+-N与COD_(Mn)含量升高较为明显。综合考虑杀藻效果、底泥中MCs储积量及关键水化学指标变化规律,建议养殖生产中使用≤0.25 mg/L硫氰酸红霉素应急杀灭蓝藻,并在抑杀蓝藻后及时增氧、泼洒解毒剂及微生态制剂。     

夏秋季太湖4个控藻区鳙体内微囊藻毒素累积分析

为探讨微囊藻毒素(Microcystin,MCs)对水产品食用安全性的影响,于2015年6月向太湖4个控藻区(竺山湖、月亮湾、三国城、乌龟山)水体中投放规格约3 g/尾的鳙Aristichthys nobilis幼鱼,8—11月每月中旬从各控藻区固定采集鳙样本15尾,分别测定水体、鳙不同组织和器官中MCs的含量,并结合各控藻区的水质指标分析了MCs在鳙体内的累积规律及影响因子。结果表明:4个控藻区鳙不同组织和器官中总MCs含量依次为肌肉肝胰脏血清,且肌肉、肝胰脏中累积的总MCs极显著高于血清(P0.01);肌肉、肝胰脏和血清中MCs的累积在不同控藻区间均无显著性差异(P0.05);鳙肌肉、肝胰脏和血清中MCs的累积月份间有极显著性差异(P0.01);水温和藻类胞内MCs含量对血清、肝胰脏和肌肉中MCs的累积均有极显著影响(P0.01),体长对血清、肝胰脏中的MCs累积也有极显著影响(P0.01);蓝藻爆发期间,MCs含量较高,据世界卫生组织(WHO)建议的MC-LR日允许摄入量,4个湖区中每日人均可摄入鳙肉229.62~977.20 g,并不会给人类健康造成危害。本研究可为微囊藻毒素在鳙体内不同组织、器官的积累效应和水产品食用安全风险评估提供理论依据。     

凤眼莲对铜绿微囊藻生理、细胞结构及藻毒素释放与削减的影响

通过共培养试验,研究了凤眼莲对产毒铜绿微囊藻生长和毒素释放的影响。结果表明,凤眼莲与铜绿微囊藻共培养有效抑制了铜绿微囊藻的生长,加速了它的衰亡。凤眼莲严重破坏藻细胞的超氧化物歧化酶(SOD)系统,共培养6 d后藻细胞SOD活性降至(2.67±1.68)U/mg,导致超氧阴离子自由基未能及时转化。在凤眼莲影响下,共培养4 d时铜绿微囊藻细胞就出现萎缩现象,类囊体片层结构出现溶解,细胞ATP水平持续快速下降。与无凤眼莲空白对照相比,凤眼莲的存在使铜绿微囊藻毒素(MC-LR和MC-RR)的释放量显著降低,削减速度显著加快。     

UV/Fenton/TiO_2光催化氧化降解微囊藻毒素的研究

[目的]研究UV/Fenton/TiO2光催化氧化降解供水水源深水湖库水体中微囊藻毒素MC-RR和MC-LR的效果。[方法]以Fen-ton-TiO2作为光催化剂,考察不同反应时间、初始pH值、H2O2浓度、Fe2＋浓度、TiO2投加量、光照强度、藻毒素起始浓度对UV/TiO2/Fen-ton多相光催化氧化降解微囊藻毒素的影响,并对多相光催化氧化与UV光分解对藻毒素的去除效果进行比较。[结果]在H2O2起始浓度为0.1mmol/L、[H2O2]/[FeSO4]为15∶1、pH值为4.0、反应液距UV灯管1cm、TiO2投加量为0.05g/L和反应温度为（16±2）℃的条件下,反应3min后,浓度为0.35mg/L的MC-RR和浓度为0.29mg/L的MC-LR去除率可分别达到91.5%和90.2%。[结论]UV/Fen-ton/TiO2光催化氧化法能高效降解微囊藻毒素。     

微囊藻毒素对水稻种子萌发和幼苗生长的胁迫作用

为了明确微囊藻毒素污染的农用灌溉水对水稻生长的潜在威胁,研究了微囊藻毒素MC-LR对水稻种子萌发和水稻幼苗生长的影响。结果显示:低浓度MC-LR(0.05~1.00μg/ml)对水稻种子萌发无显著影响,高浓度MC-LR(5.00μg/ml)则显著抑制种子萌发(P0.05);水稻种子淀粉酶活性随着MC-LR处理浓度的升高而逐渐降低(P0.05);随着MC-LR处理浓度的升高,MC-LR在水稻幼苗体内的累计量逐渐升高,但生物富集系数逐渐降低,水稻幼苗地下部分的MC-LR累积量高于地上部;MC-LR处理显著抑制水稻幼苗的生长(P0.05),且水稻幼苗的长势与其体内累积的MC-LR量呈显著负相关(P0.05);0.05μg/ml的MC-LR处理不影响水稻幼苗体内MDA含量和抗氧化酶(SOD、CAT、POD)的活性,而0.10~5.00μg/ml的MC-LR处理则导致上述生化指标的显著上升。表明,MC-LR胁迫能够抑制水稻种子萌发,并在水稻幼苗体内显著累积,诱导氧化损伤,抑制幼苗生长。     

裂殖壶藻发酵粉对南美白对虾生长性能和肌肉营养成分的影响

在南美白对虾基础饲料中分别添加0、0.2%、0.5%、1.0%和1.5%的裂殖壶藻发酵粉,研究其对南美白对虾生长性能和肌肉营养成分的影响。实验在30个网箱(1m×2 m×1 m)中进行,每个网箱放虾180尾,实验时间为60d。结果表明:0.5%裂殖壶藻发酵粉能有效提高个体增重和降低饲料系数,但裂殖壶藻发酵粉对南美白对虾增重率、成活率和饲料系数没有显著影响(P0.05);裂殖壶藻发酵粉对南美白对虾肌肉灰分和粗脂肪含量无显著差异(P0.05),但能显著影响肌肉中蛋白质的含量和粗脂肪中DHA的含量(P0.05),1.0%组蛋白质含量最高,0.5%组粗脂肪中DHA的含量最高。实验条件下,裂殖壶藻发酵粉能改善南美白对虾的生长性能,提高肌肉的营养品质,推荐添加量为0.5%。