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长期以来,稀土元素对藻类生长的影响及富营养化的关系备受人们关注,明确其间的作用机制对于控制水体富营养化具有重要意义。近些年来,稀土元素被广泛应用在石油、化工等工业领域以及医学、农业等多个方面,岩石圈中的稀土元素逐渐向水圈和生物圈转移,水体中的稀土量不断增加。本文在实验室模拟培养了蛋白核小球藻和铜绿微囊藻,通过对藻细胞生物量(藻密度和比增长率)、光合作用能力(叶绿素a含量和光合反应速率)、抗氧化物酶反应体系(超氧化物歧化酶SOD活性和过氧化氢酶CAT活性)、营养物质的吸收(硝态氮和总磷)、电导率、细胞膜完整性、蛋白质分析(三维荧光分析和蛋白质定量分析)以及藻细胞生物富集稀土离子的能力等方面的研究,分析了8种稀土La、Ce、Pr、Nd、Ho、Tm、Lu、Y对两种实验藻种生长状态的影响及其机理,为稀土元素对生态系统的影响提供了有力的证据,为稀土污染的防治和风险评估提供依据。从实验结果可以得出,在该实验条件下,稀土元素对两种藻细胞的生长均具有“低促高抑”的作用,但对不同藻类起促进作用的剂量范围不同,当添加稀土元素浓度低于100μg/L时对蛋白核小球藻的生长起促进作用(P<0.05),超过1000μg/L时产生明显抑制作用(P<0.05),而铜绿微囊藻对稀土元素的耐受性高于蛋白核小球藻,稀土元素浓度达到1000μg/L时仍能促进铜绿微囊藻的生长(P<0.05),超过2000μg/L时开始强烈抑制铜绿微囊藻细胞的生长(P<0.05)。进一步的研究结果指出,稀土元素的加入能够改变藻类叶绿素a的含量,影响藻细胞的光合作用效率,使藻细胞的光合作用能力发生变化,并能改变藻细胞对营养物质(硝态氮和总磷)的吸收以及培养液内的电导率值,促使藻细胞启动自身的防御机制,产生SOD和CAT以抵抗不利环境,藻细胞膜的完整性和蛋白质含量也随之发生改变。