典型酚类化感物质对藻类的抑制效应研究

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利用化感作用对藻类的抑制效应是治理湖泊富营养化的有效方法,有着广阔的应用前景。目前研究最多的是利用水生植物释放化感物质来控制藻的繁殖,但其具体的机制还不清楚。 本文以可疑酚类克藻物质为突破点,研究其对藻类的具体剂量-效应关系。比较研究了三种典型化感物质对一种典型蓝藻和一种典型绿藻的抑制作用。主要进行了以下四个方面的研究。 (1)化感物质对藻类的抑制效应研究 分别研究了三种沉水植物相关多酚类化合物邻苯二酚、没食子酸以及焦性没食子酸对蛋白核小球藻与铜绿微囊藻的24h、48h、72h和96h抑制效应,发现三种被试物对于铜绿微囊藻和蛋白核小球藻均有一定克藻能力,且具有明确的剂量一克藻效应关系。化合物结构与其抑藻效应关系密切,随着酚羟基数目的增多以及羧基的出现,酚类化合物的抑藻能力增强。对于同一种酚类物质来说,铜绿微囊藻对于酚类化合物的抑制效应更敏感。鉴于两种藻的差距随时间增长呈总体下降趋势,推测可能存在因为原物质发生了化学转化而降解产物的克藻效应下降造成。 (2)N、P浓度改变下藻类对化感物质的响应机制研究 分别研究了在N、P浓度改变下,对多酚类物质克藻效应的影响。研究指出在实验设置的氮、磷浓度变化下,暴露时间、暴露物质以及被试藻种的规律与第二章完全相同,即随时间延续,三种物质对两种藻类的抑制效应加强;对于同一个藻种而言,毒性由大到小的顺序是没食子酸>焦性没食子酸>邻苯二酚;铜绿微囊藻表现出更大的敏感性。统计分析结果表明在N浓度相对不足情况下,对化感物质的克藻效应有加强作用,这可能与藻细胞碳水化合物和脂肪代谢有关。另外,在N、P浓度相对过量对化感物质的克藻效应亦有加强的趋势。 (3)化感物质降解产物的分析及其克藻效应研究 邻苯二酚、焦性没食子酸和没食子酸三种化感物质在纯水溶液中的光氧化降解反应过程为准一级反应,降解率呈现焦性没食子酸>邻苯二酚?没食子酸的趋势,说明这些化感物质在实际克藻过程中不是其本身单独在起作用。在NO<,3><->离子和NH<,4><+>离子存在条件下,三种酚类化感物质的降解速度大大高于在纯水溶液的降解速度,而以焦性没食子酸的反应最为明显。气相色谱-质谱联用鉴定出邻苯二酚降解产物有3-甲基戊二酸、草酸等;焦性没食子酸降解产物有等;没食子酸降解产物有对苯二酚/间苯二酚/邻苯二酚、己二酸、3-甲基戊二酸,草酸等。部分酚类物质降解产物对苯二酚、间苯二酚、草酸对铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的克藻效应具有明确的剂量-效应关系,且同样呈现出对于两种藻不同的选择性抑制。同一个藻来说,抑藻作用呈现没食子酸>焦性没食子酸>邻苯二酚>间苯二酚>对苯二酚>草酸的趋势,即产物的克藻效应没有原酚类物质强。 (4)植物对氮磷去除效果及克藻效应研究 无论在现场还是实验室苦草和美人蕉对总氮、总磷都有明显的去除效果,且随着时间的增加,去除率也随之变大。在本实验与现场条件美人蕉与苦草对总氮和总磷的去除率之间没有显著差异。苦草和美人蕉都对两种藻类表现出显著的抑制作用,在本实验与现场条件美人蕉与苦草对两种藻类的抑制效应存在显著差异,但是二者对于藻种表现出一定的选择性抑制作用。
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