金鱼藻和狐尾藻对铜绿微囊藻生长及藻毒素释放的影响

通过加入金鱼藻(Ceratophyllum)、狐尾藻(Myriophyllum)与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共同培养的实验方式,测定其过程中藻密度、总氮和总磷、藻毒素含量的变化,研究金鱼藻、狐尾藻对微囊藻生长及藻毒素释放的影响.结果表明,金鱼藻、狐尾藻不仅能很好地抑制铜绿微囊藻的生长,吸收水中的氮磷元素,还能在一定程度上抑制微囊藻毒素的释放.其中狐尾藻对铜绿微囊藻密度的抑制率能高达91.19%,对氮和磷的吸附率分别为66.84%和53.75%,对藻毒素MC-LR的抑制率达到44.23%.     

水体氮浓度对狐尾藻和金鱼藻片段萌发及生长的影响

为了厘清水体氮浓度对沉水植物片段萌发及生长的影响,通过模拟控制试验,设计了水体总氮浓度分别为0 (CK)、 0.5 mg/L (N1)、 2 mg/L (N2)、 8 mg/L (N3)和12 mg/L (N4）共5个处理,研究了水体不同氮浓度条件下狐尾藻 (Myriophyllum spicatum) 和金鱼藻 (Ceratophyllum demersum)片段(3节)萌芽数、 萌发位置、 芽长和生物量的差异。结果表明, 水体氮浓度对不同沉水植物片段萌发的影响存在差异,较高的水体氮浓度不利于狐尾藻片断萌发,而对金鱼藻片段却有一定程度的促进;氮浓度处理促进了狐尾藻顶端优势,却抑制了金鱼藻的顶端优势。狐尾藻以0.5 mg/L处理的芽长较长,生物量以2 mg/L处理最大;而金鱼藻以8 mg/L处理芽长最长,生物量以2 mg/L处理最大。由此可见,不同沉水植物对水体氮适应性存在差异,水体氮浓度较低时,沉水植物断枝可以进行萌发和生长, 而当氮浓度超过2 mg/L时,对沉水植物断枝萌发及生长反而有抑制作用;金鱼藻片段比狐尾藻对水体氮浓度的耐受性强。     

Application of a new sediment contact test with <Emphasis Type="Italic">Myriophyllum aquaticum</Emphasis> and of the aquatic <Emphasis Type="Italic">Lemna</Emphasis> test to assess the sediment quality of Lake Skadar

Goal, Scope and Background  Situated in the transboundary belt between Montenegro and Albania, Lake Skadar is the largest freshwater reservoir in Southeastern Europe. Because of the wide range of endemic, rare or endangered plant and animal species it supports, Lake Skadar and its extensive adjacent wetlands are internationally recognised as a site of significance and importance (Ramsar site). Within the last 10 to 20 years, Lake Skadar was exposed to intensive pollution. For the assessment of the ecotoxic load of the sediments sampled in Lake Skadar, a triad approach was recently applied. Overall, a complex spectrum of ecotoxic loads was elucidated. The aim of the present study was to use plant-based bioassays for assessing the sediment quality of Lake Skadar in order to facilitate and complement the triad test battery. The newly developed sediment contact test with Myriophyllum aquaticum and the aquatic growth inhibition test with Lemna minor were applied to native sediments and pore water, respectively, allowing the investigation of different toxicity-effects caused by particle-bound pollutants as well as pollutants in the interstitial water. This investigation is the first application of the novel sediment contact test with Myriophyllum aquaticum to lake sediments. Methods  Sediment samples were taken from nine selected sites at Lake Skadar and investigated by the sediment contact assay with Myriophyllum aquaticum. The pore water was extracted from these sediment samples to be analysed in the aquatic growth inhibition test with Lemna minor. The results of the sediment contact tests were compared with each other and with those of the aquatic growth inhibition test. Results and Discussion  Both applied macrophyte biotests revealed distinct changes in the growth behaviour of the two macrophytes subsequent to the exposure to the investigated natural sediments of Lake Skadar. The Myriophyllum sediment contact test revealed significant toxicity in the sediment samples from Radus and Kamenik, whereas the aquatic Lemna test showed inhibition effects for the samples from Sterbeq, Plavnica and Kamice. Data obtained with the newly developed Danio rerio contact test and the Arthrobacter globiformis contact test confirmed the Myriophyllum results. Analyses of the heavy metal content in the sediments revealed low or moderate contamination levels. Correlation analyses between the content of heavy metals in the sediments and growth inhibition of Myriophyllum aquaticum showed a significant correlation between Cr concentrations and growth inhibition. Comparable findings are available for a German river system. In contrast, no significant correlation between inhibition rates and concentration of metals could be observed with Lemna minor. Conclusions  It was shown that the newly developed sediment contact test with Myriophyllum aquaticum is applicable to lake sediments. In both the sediment contact test with Myriophyllum aquaticum on whole sediments and the aquatic growth inhibition test with Lemna minor on pore water, plant growth was influenced by the natural sediments and its components. Therefore, both test systems were found to be suitable for the detection of phytotoxic effects upon exposure to sediments. Myriophyllum aquaticum as test organism of the contact test grows directly in the sediment without an additional water-layer. Thus, it is able to detect toxicity caused by particle-bound phytotoxic substances as well as pore water-related contamination, while the floating Lemna minor can only detect effects emanating from pore water. Significant differences of the results were observed between these two test systems and, accordingly, the two different exposure scenarios. Hence, none of the tests can replace the other one and, as a consequence, both should be included into a test battery for the assessment of sediment toxicity. Recommendations and Perspectives  Both plant assays were shown to be reliable tools for the evaluation of the eco-toxicological risk potentials of pore water and solid-phase sediment. They should become a complement to the standardised test battery generally used for comprehensive hazard assessment. ESS-Submission Editor: Dr. Ulrike Kammann (ulrike.kammann@ifo.bfa-fisch.de)     

上庄河污染河水原位生物修复试验

采用渔网、浮水植物(李氏禾Leersia hexandr,粉绿狐尾藻Myriophyllum aquaticum)和生物漂带构建软隔离区,结合人工增氧对浙江省温州市上庄河经雨水管排放污水进行原位处理。结果表明:污水化学需氧量、氨氮、总氮和总磷分别为100.20~178.80,10.50~17.89,12.15~21.47和2.19~3.17 mg·L-1,处理后主体河段溶解氧、化学需氧量和总磷平均为5.50,34.3和0.29 mg·L-1,达GB 3838-2002《地表水环境质量标准》之Ⅴ类水标准;氨氮和总氮平均为3.41和4.43 mg·L-1。软隔离区内氮的去除主要为植物吸收氨氮,氨氮和总氮的平均去除率达70.26%和71.41%,曝气区好氧微生物的硝化作用使氨氮和总氮进一步下降20.51%和5.74%;总磷的去除主要通过软隔离区内植物的吸收作用和曝气区微生物的同化作用,原位修复处理后总磷平均降至0.29 mg·L-1,去除率达88.1%。     

超声-纤维素酶法提取狐尾藻抑藻成分的工艺优化

研究了超声波-纤维素酶法和水浸提法提取狐尾藻抑藻成分对铜绿微囊藻的抑制作用。以提取液对铜绿微囊藻的生长阻碍率为评价指标,通过单因素和正交试验获得超声波-纤维素酶法提取狐尾藻化感物质的最优工艺条件:酶解时间为4 h,最适pH为3.0,温度为30℃,酶用量(纤维素酶质量/藻粉质量)为21%,超声波功率为120 W,超声时间为1 h。超声波-纤维素酶法所得狐尾藻提取液对藻细胞的生长阻碍率远远高于水浸提法,两者存在显著性差异(P0.05)。随着反应时间延长,超声波-纤维素酶提取液对铜绿微囊藻的生长阻碍率持续降低,在提取液浓度为40 g/L,反应时间为24 h时,其对铜绿微囊藻的生长阻碍率为271.74%,反应时间为13 d时,对铜绿微囊藻的生长阻碍率仍达20%以上,显著高于其他组别(P0.05)。     

氮负荷升高对苦草（Vallisneria natans）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长的影响

为研究在浅水湖泊的外源污染源控制工作中控氮(N)的必要性,通过室外模拟实验,探究了N负荷升高对浅水湖泊沉水植物生长的影响。实验设置低N组(输入氮磷比为5∶1)和高N组(输入氮磷比为100∶1)两个N负荷水平,同时选择不同生长型的两种沉水植物——莲座型苦草(Vallisneria natans)和冠层型穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)作为实验对象。结果表明:N负荷升高对苦草生长产生了明显的抑制作用,表现为高N组苦草的相对生长率、生物量、根长、株数和叶片数等指标均显著低于低N组。与苦草不同,N负荷升高对穗花狐尾藻的胁迫作用不显著,两种N浓度下穗花狐尾藻的生物量、相对生长率、节间距、株高和株数均无明显差异。总体而言,N负荷升高显著降低了沉水植物的总生物量,实验结束时高N组沉水植物的总生物量(115.86 g?m~(-2))是低N组(321.98 g?m~(-2))的36.0%。研究表明,N负荷升高会对沉水植物的生长产生胁迫,但是不同沉水植物对N负荷升高的响应具有种间差异。从湖泊管理和生态修复的角度,本研究支持外源N、P均需要控制的观点。     

不同功能型沉水植物对溶解氧影响及环境效应

为探明增氧处理下粉绿狐尾藻植株的氮磷吸收特征,该研究以粉绿狐尾藻为研究材料,设置5个不同增氧水平（增氧时长）,即CK（0 min）、JO₁（4 min）、JO₂（6 min）、JO₃（8 min）、JO₄（10 min）,系统分析了不同增氧水平下粉绿狐尾藻幼苗期（7月10日—9月15日）、生长旺盛期（9月16日—12月22日）生理指标的变化规律,明确了植株N、P含量、 N/P和叶绿素含量、底泥各形态氮磷含量之间的关系。结果表明：增氧8 min时,t₁、t₂取样时期（9月15日、10月10日）粉绿狐尾藻的氮、磷吸收量及t₅取样时期（12月22日）的氮吸收量最高;增氧6 min时,t₃、t₄取样时期（10月27日、11月16日）粉绿狐尾藻的氮、磷吸收量及t₅取样时期的磷吸收量最高;增氧有利于粉绿狐尾藻在t₁、t₂、t₃时期对氮的吸收,t₄时期对磷的吸收,表现为t₁、t₂、t₃时期粉绿狐尾藻的植株氮磷比分别增加5.27%~36.57%、9.04%~63.07%、3.50%~73.45%,t₄时期的N/P降低1.38%~34.05%;增氧使t₂、t₅时期粉绿狐尾藻叶片叶绿素a、b及叶绿素总含量降低,t₄时期叶绿素含量增加同时,使t₁、t₂时期底泥氮磷比值（sediment total nitrogen/phosphorus,STN/P）分别降低64.84%、54.76%,t₄、t₅时期STN/P分别增高138.97%、47.02%;层次聚类分析及多元线性回归分析结果进一步表明,增氧6 min是增氧促进粉绿狐尾藻氮磷吸收利用的理论满意方案,增氧降低t₁时期叶绿素a、b含量、t₅时期底泥碱解氮含量（sediment alkali-hydro nitrogen,SAHN）和t₄时期铁结合态磷（Fe-P）含量同时,促进了粉绿狐尾藻t₅时期氮磷的吸收。增氧调控粉绿狐尾藻叶片叶绿素形成和底泥氮磷的形态转化,促进其对底泥氮磷吸收,同时提高了粉绿狐尾藻氮磷的吸收利用效果,可抑制甲烷和氧化亚氮、CO₂等温室气体的排放。

     

不同浓度养殖污水对狐尾藻营养价值的影响

[目的]研究不同浓度污水对狐尾藻营养价值的影响,为狐尾藻资源化利用及高效处理畜禽污水提供数据支撑。[方法]选取长势一致的狐尾藻经过预培养后,每筐称取300 g,置于7个不同浓度(稀释10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、100倍、200倍)畜禽污水中,每组3个重复,生长20 d后,刈割水上部分,检测其生物量和营养成分含量。[结果]稀释20倍污水中的狐尾藻的生物量与稀释10倍、40倍、50倍、100倍、200倍中狐尾藻的生物量差异均显著(P0.05),与稀释30倍污水中的狐尾藻生物量差异不显著(P0.05)。稀释20倍污水中生长的狐尾藻其粗蛋白(21.65%)、粗脂肪(4.6%)、磷(0.36%)的含量最高,而粗纤维(32.64%)的含量最低。稀释20倍和10倍污水中的狐尾藻粗蛋白含量差异不显著(P0.05),与其他浓度差异显著(P0.05);稀释10倍、20倍、30倍中的狐尾藻粗脂肪含量最高,且与其他浓度污水差异显著(P0.05)。粗纤维含量稀释10倍、20倍、30倍组间差异不显著(P0.05)。磷含量以稀释10倍、20倍最高,与其他浓度组差异显著(P0.05),稀释30倍、40倍、50倍间差异不显著(P0.05)。[结论]从生物量和营养成分含量来看,狐尾藻在稀释20倍浓度污水中的营养价值最高。     

大鳍鱊对4种沉水植物的选择性摄食

有关杂食性鱼类对沉水植物的影响研究目前多集中在个体较大的种类（如鲤、鲫）,对小型个体研究较少,小型杂食性鱼类主要以沉水植物为食,其对不同沉水植物的选择性摄食目前尚不清楚。通过受控实验研究了大鳍鱊(Acheilognathus macropterus)对4种沉水植物轮叶黑藻（Hydrilla verticillata）、密刺苦草（Vallisneria denseserrulata）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）的选择性摄食,分析大鳍鱊对这些沉水植物生长的影响。结果显示（：1）大鳍鱊显著增加了水体营养盐浓度,降低了水体pH值（;2）大鳍鱊对穗花狐尾藻和金鱼藻具有较强的选择性,2种植物占鱼类肠含物的比例分别为75%和17%,大鳍鱊对密刺苦草的牧食较少(8%),内含物中未出现轮叶黑藻（;3）大鳍鱊显著抑制了穗花狐尾藻和金鱼藻的相对生长率(RGR),而对轮叶黑藻和密刺苦草的RGR有促进作用。研究表明,大鳍鱊对不同沉水植物有明显的摄食选择性,其摄食活动可显著降低沉水植物的生物量。大鳍鱊或者其他小型杂食性鱼类(如麦...     

绿狐尾藻生态湿地处理污染水体的研究评述

当前,解决我国农业农村日趋严峻的水污染问题是美丽乡村建设重中之重的任务。本文总结了近年来中国科学院亚热带农业生态研究所研发的农业农村水污染生态处理与资源化利用综合技术体系的研究进展。其中,以绿狐尾藻湿地技术为核心,重点介绍了绿狐尾藻的生理生态特征和生态竞争力,从绿狐尾藻的氮磷吸收能力及绿狐尾藻湿地系统中功能微生物群落结构特征等方面阐明了绿狐尾藻湿地中氮磷和有机污染物的主要去除机理;结合绿狐尾藻的营养特征及动物(鸡、鸭、猪等)生长试验,分析了其饲料化技术的可行性,并探讨了其肥料化和能源化等途径的发展前景;最后,对后期的研究工作包括绿狐尾藻和附生微生物的协同作用机理、绿狐尾藻湿地治理技术的集成与优化以及资源化利用设备研发等进行了展望。