水体富营养化所导致的有害蓝藻水华暴发,不仅造成了水环境的污染,而且对社会经济及人们的日常生活造成了负面影响。化感物质来源于自然界植物的次生代谢产物,具有高选择性、易降解和环境安全性等优点。因此,利用化感物质抑藻被认为是一种极具前景的蓝藻水华防治的有效策略。近年来,具有抑藻效能的藻源化感物质也逐渐被发现,这为应用化感物质防治蓝藻水华提供了更多的可能。本文致力于研究不同藻种之间的化感作用,甄别藻间化感物质;探讨有效化感物质的作用效能及其影响因素;明确化感物质的作用机理;探讨有效化感物质在天然原水中的作用效能及安全性能。论文的成果发掘了一种高效、新型、绿色的除藻材料,为高藻水体环境的治理和应急控制、水厂含藻水的应急处理提供理论依据和技术支持。具体研究内容及结论如下:(1)研究了 3种绿藻(四尾栅藻、斜生栅藻、小球藻)与3种蓝藻(水华微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻)之间的竞争途径,发现了四尾栅藻对水华微囊藻有较强的化感抑制作用,取其培养液滤液进行成分鉴定,确定对叔丁基邻苯二酚(4-tert-butylpyrocatechol,TBC)为抑制水华微囊藻生长的化感物质,并有较强的抑藻活性。(2)考察了TBC在不同初始投加浓度、水温、酸碱度、蓝藻初始生物量对4种常见淡水蓝藻(水华微囊藻、铜绿微囊藻905,铜绿微囊藻469及水华束丝藻)的增殖的影响,发现TBC对四种蓝藻的抑制效能排序为:铜绿微囊藻905>铜绿微囊藻469>水华微囊藻>水华束丝藻。TBC在水体pH=5.5-9.5时,有较好的抑藻效能;在水体pH=10.5时或水温较低(15℃)时抑藻效果不佳。初始藻生物量直接决定TBC的量是否超过藻细胞的耐受阈值,当初始藻生物量较高,使TBC量低于藻细胞的耐受阈值时,TBC的抑制效能受影响。(3)探讨了 TBC对两种微囊藻的抑制机理,发现TBC促进微囊藻细胞内超氧阴离子自由基(O2·-)的产生以及能使藻细胞内丙二醛(MDA)含量增加,同时使藻细胞内超氧化物歧化酶(SOD)的活性增大,使还原型抗坏血酸(AsA)含量增加。表明TBC是通过引起细胞膜脂质过氧化,从而使细胞膜结构和功能受到破坏,导致藻细胞死亡;也同时TBC使藻细胞的抗氧化能力增强以便及时清除过量的自由基,用于“应对”TBC引起的细胞损伤。当微囊藻细胞接触到TBC时,藻细胞也会通过释放出多糖类、蛋白类物质保护细胞免受TBC的侵害。(4)通过半抑制浓度的计算,比较了 TBC与3种化感物质(邻苯二酚、盐酸小檗碱、龙胆酸)的抑藻效果,结果表明,四种化感物质对水华微囊藻的抑制能力排序为:TBC(96h·EC50=0.035 mg/L)>邻苯二酚(96h·EC50=1.202 mg/L)>龙胆酸(96h·EC50=2.414 mg/L)>盐酸小檗碱(96h·EC50=3.618 mg/L);四种化感物质对铜绿微囊藻的抑制能力排序为:TBC(96h·EC50=0.099mg/L)>邻苯二酚(96h·EC50=1.607 mg/L)>盐酸小檗碱(96h·EC50=4.691mg/L)>龙胆酸(96h·EC50=4.557mg/L)。四种化感物质对铜绿微囊藻的抑制作用都优于水华微囊藻。(5)研究了 TBC在天然原水中的应用效能及安全性,结果表明,TBC在天然原水中的抑藻作用存在一定的选择性,对蓝藻具有较强的抑制作用,而对绿藻没有抑制作用或有轻微促进作用。TBC能引起天然原水水质的变化,具体表现为含蓝藻水体的浊度会有明显减低,腐殖质类物质的浓度随着TBC浓度的增大而增大,多糖类物质的浓度在TBC投加后短暂升高后逐渐降低。天然原水中的蓝藻能有效缓解TBC对斑马鱼和大型溞的毒性,蓝藻占比越大,缓解力度越强。在以蓝藻为主要藻属的中心湖水样中,TBC对斑马鱼和大型溞的安全浓度分别为0.626 mg/L和0.979mg/L。TBC在以低初始浓度(1.0 mg/L)投加至偏酸性且含蓝藻的天然原水时,降解速度快,半衰期短。