检索历史 清除

摘要三峡水库蓄水后支流频繁发生的水华现象，给库区水环境安全带来严重影响。有不少观点认为，三峡水库蓄水导致的支流库湾水文水动力变化应是水华暴发的主要诱因，但水动力条件如何影响优势藻类生长并最终诱发水华仍未有明确的结论。尽管对三峡水库支流流态的初步分析认为，支流水体总体仍处于紊流状态，但是典型水华优势藻生理活性与营养物代谢特征是否受到库区支流紊流环境的影响并不明确。<br>　　本文以库区支流常见的优势藻种——水华鱼腥藻（Anabaena flos-aquae）为实验对象，采用连续流反应器对藻体进行恒化培养，得到处于稳定状态的不同生长速率（0.1d-1、0.3d-1、0.6d-1）的藻体。研究稳定生长条件下水华鱼腥藻藻不同紊流环境中（紊流耗散率的变化梯度在0-3.03×10-2m2?s-3之间）的生理活性变化，探讨分析水华鱼腥藻在紊流环境下的营养物代谢特性，为进一步明晰藻类在自然水体各种复杂因素共同作用下生理变化机制以及藻类水华暴发的机理提供基础研究支持，为富营养化水体的水华防控提供新思路。<br>　　研究获得以下主要结论：<br>　　能量耗散率在0-3.03×10-2m2?s-3内，<br>　　①在一定的紊流强度下，紊流扰动促进水华鱼腥藻的细胞分裂生长。在较高的生长速率下（0.6d-1），紊流扰动对水华鱼腥藻生长的影响越显著；<br>　　②在一定的紊流扰动强度下，紊流扰动影响藻细胞的光合放氧，扰动强度越大，最大放氧速率（Pm）越高；<br>　　③生长速率为0.1d-1时，随着扰动强度增大，藻细胞暗呼吸速率（Rd）呈变大趋势，饱和光强（Ik）无显著变化，当扰动强度达到3.03×10-2m2?s-3时光合效率（a）显著高于对照组；生长速率为0.3d-1时，随着扰动强度增大藻细胞Rd呈变大趋势，当扰动强度增大至1.54×10-2m2?s-3时，Ik显著大于对照组，a值只有在扰动强度为1.5×10-2m2?s-3时显著低于对照组；生长速率为0.6d-1时，Rd和a均先增加后减小，且都在ε=1.54×10-2m2?s-3处达到最大值，当扰动强度增大至3.03×10-2m2?s-3时，Ik显著大于对照组；<br>　　④紊流扰动不影响水华鱼腥藻光合策略的重要酶——CA酶（碳酸酐酶）和Rubisco酶（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶），也不影响藻细胞光合活性；<br>　　⑤在不同的紊流环境下，水华鱼腥藻尺寸与形态均发生改变。稀释速率为0.1d-1时，藻丝长度随着扰动强度增加而减小，稀释速率为0.3和0.6d-1时藻丝长度随着扰动强度增大而增大。藻细胞比表面积随着扰动强度的变化呈现单峰变化，先增大后减小，依次分别在0.71、1.54、0.71×10-2m2?s-3时达到最大值；<br>　　⑥在紊流环境下，水华鱼腥藻细胞内C、N、P含量产生了显著变化。C含量随着扰动强度增大而减小，细胞大分子有机物（糖、脂质）合成减少是主要原因；N、P含量基本呈现先增大后减小趋势，紊流扰动促进N、P营养盐的吸收，同时也促使细胞“N、P库”减小，当存储减少程度大于吸收增加效果时，细胞 N、P含量减小，反之亦然；<br>　　⑦结合同期细胞内生物大分子的分析结果，可认为紊流扰动主要通过营养盐的吸收及分配，改变了细胞内糖、蛋白、脂质等有机物的合成。随着紊流扰动强度的增大，藻细胞总糖含量呈下降趋势，藻细胞总蛋白含量呈上升趋势，低生长速率（0.1d-1、0.3d-1）藻细胞总糖脂质含量呈下降趋势，高生长速率（0.6d-1）藻细胞总糖脂质含量呈上升趋势。<br>　　综合上述结果，研究认为，紊流扰动对水华鱼腥藻生理活性的影响，并非通过直接影响细胞的光合活性和固碳策略，而主要是通过影响营养盐的吸收及分配，改变了细胞内糖、蛋白、脂质等有机物的合成，从而引起了细胞尺寸及形态、光合放氧的改变，细胞尺寸及形态的改变反过来影响营养盐的吸收。不同生长速率下藻的形状、大小和生理结构的差异，导致了紊流扰动对处于不同生长速率藻细胞生理影响的差异。