改性粘土絮凝后残留的太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)毒素变化研究

改性粘土法是一种高效、环保的有害藻华应急处置技术,可通过絮凝作用有效去除水体中藻华生物。但利用改性粘土絮凝产毒藻后,水体中胞内外藻毒素的变化情况目前尚不清楚。文章考察了I型改性粘土(MCI)絮凝典型产毒甲藻——太平洋亚历山大藻(Alexandriumpacificum)后,水体中残留藻细胞内和胞外麻痹性贝类毒素(paralytic shellfish toxins, PSTs)含量、组分的变化情况。实验结果表明, MC I对密度为6.11×10~3 cells/mL的A. pacificum 3小时去除率达62%,水体中残留藻细胞单细胞毒素含量和PSTs组分与对照组无显著差异,但水体中总PSTs含量大大降低,其中由絮凝沉降导致的胞内PSTs被去除量占水体中PSTs总减少量的90%以上。另外,针对MC I对胞外PSTs吸附效果的研究发现,低于0.5 g/L的MC I对胞外PSTs无明显吸附效果,而在利用0.2 g/L MC I絮凝去除大部分亚历山大藻后,水体中胞外PSTs含量无明显变化。由此可以推测该用量下的MC I未造成大量藻细胞破裂向水体中释放毒素。该研究结果将为改性粘土治理有毒甲藻藻华的现场应用提供科学依据。     

改性粘土絮凝法对大西洋鲑(Salmo salar)存活及生理生化的影响初探

本文以平均体重为(388.00±41.11)g的大西洋鲑(Salmosalar)为实验对象,探究了改性粘土絮凝过程对养殖水体水质以及大西洋鲑存活、组织形态和氧化应激反应的影响。在本实验条件下,添加改性粘土的实验组水质得到一定程度的改善,其中磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐浓度相较于对照组有明显降低的趋势(P0.05)。添加远高于现场可有效去除赤潮生物用量(4—10g/m~2)的改性粘土并没有导致大西洋鲑出现死亡现象,显微观察结果显示,实验组与对照组中大西洋鲑鱼鳃、消化道组织特征无明显差别。对大西洋鲑鳃、肝脏、消化道的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性测定结果表明,改性粘土未对大西洋鲑造成显著的氧化胁迫(P0.05)。本研究结果说明,在远高于现场有效用量条件下,改性粘土未对大西洋鲑产生不良影响,该研究结果将为改性粘土治理有害藻华技术在国内外养殖海域的应用提供科学依据。     

改性粘土对球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除作用

利用改性粘土去除藻华生物是目前有害藻华应急处置最常用的方法。本文研究了六种铝盐改性粘土(PAC-MC、PAFC-MC、PAFCs-MC、AC-MC、AS-MC、PAS-MC)对藻华生物球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)、东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除效率,考察了悬浮液pH、改性粘土颗粒表面电位及粒径分布等因子对去除效率的影响。结果显示:不同赤潮生物由于生物特征不同,其去除效率存在较大差异,PAC-MC、PAFC-MC、PAFCs-MC对东海原甲藻有较高的去除效率,但对于球形棕囊藻去除能力较差;AC-MC、AS-MC、PAS-MC对两种藻华生物均有较好的去除效果,但对水体酸碱扰动较大,在pH敏感水域应注意用量;对于同一种改性粘土,提高铝离子含量、增加改性粘土浓度有利于除藻效率的提升;自絮凝程度越低、表面正电性越强(或负电性越弱)、悬浮液pH值越低的改性粘土,除藻能力越强。本研究进一步为改性粘土应急处置有害藻华提供了参考。     

铁铝复合改性粘土去除藻华生物的效率与机制初探

粘土表面改性是提高粘土絮凝有害藻华效率的重要方法。本文融合铁系与铝系絮凝剂的优点,将两者复合,制备出了不同Fe含量的铁铝复合改性粘土,考察其对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)的去除效率。结果表明,铁的复合对原改性粘土去除藻华生物的效率具有提升作用,该作用随Fe含量的增加而增大,最高可达20%—30%。本研究还采用Zeta电位仪和粒子成像测速仪测定了复合改性粘土在海水中的表面特征和絮凝特性,发现与原改性粘土相比,铁铝复合改性粘土体系中,随Fe含量的增多,粘土表面电位最高可提升15%;稳定絮凝体指数(γ)降低,絮体强度增加。因此, Fe盐的引入,可以有效提高改性粘土颗粒表面正电性和絮体的抗破坏能力,从而增强改性粘土的絮凝除藻效果。     

微小亚历山大藻对黑鲷仔鱼的抗氧化酶和ATPase的胁迫影响

研究了暴露于微小亚历山大藻藻液中的黑鲷仔鱼其超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、过氧化物酶(CAT)和Na+-K+-ATPase酶活性在4d时间内的变化,结果表明,微小亚历山大藻藻液对仔鱼的GSH-PX和CAT活性诱导作用明显,尤其对处于染毒时间2d内,这种作用较强,但随着实验时间的延长又表现出抑制作用。微小亚历山大藻藻液对SOD也有强烈的诱导作用,这种作用可持续3d,但随后则表现为抑制作用。仔鱼的3种酶活性与染毒的藻液均符合较明显的剂量-效应关系,即实验藻液浓度越大,对酶活性的抑制率越低,对生物毒性越大。但藻液对于Na+-K+-ATPase酶却表现出强烈的抑制作用,显示出浓度-效应关系。其与上述3种酶的活力变化可以一起作为水体中藻液污染的生物指示器。     

超声改性对不同粘土去除藻华生物效率的影响

粘土表面改性方法是提高改性粘土絮凝有害藻华效率的关键。本文研究了超声改性法对粘土去除藻华生物效率的影响,对比分析了粘土颗粒在改性前后的粒度分布、扫描电镜图像以及表面电位等理化特征变化,进而初步探讨了超声改性的作用机制。结果显示,超声改性处理可以有效提高本研究中所试验五种粘土去除藻华生物能力。超声改性导致粘土颗粒粒径进一步减小,且超声时间越长,颗粒粒径越小;超声处理后的粘土粒度分布集中、颗粒均匀,延长超声处理时间可以有效提高增效效果。同时发现,超声改性后粘土颗粒的表面电位负电性变弱,降低了粘土颗粒与表面负电性藻细胞之间的静电斥力,从而提高了粘土对藻华生物藻细胞的絮凝去除能力。本研究探索了提高粘土去除藻华生物效率的新方法,为进一步增强改性粘土去除能力提供了参考。     

改性粘土对球形棕囊藻的消除研究

球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)暴发藻华时多以囊体形态出现,但迄今缺乏囊体消除方法研究。本文在球形棕囊藻藻华暴发水域取样进行实验,比较了原土及不同改性材料制备的改性粘土对囊型球形棕囊藻的消除效果,并考察了水体pH、溶解有机碳(DOC)、溶解无机磷(DIP)等在治理前后的变化。结果表明:粘土经表面改性后对球形棕囊藻消除能力明显提高,对囊体亦有一定破碎作用,且改性粘土浓度越高,其除藻破囊效果越好;在有效消除囊体细胞情况下,添加改性粘土对水体中pH及DOC含量影响较小,但可以导致DIP水平降低。     

改性粘土絮凝法对太平洋牡蛎(Crassostrea gigas)稚贝的影响

本实验以太平洋牡蛎稚贝(Crassostrea gigas,～0.2cm)为对象,研究了HDTMA有机改性粘土和PAC无机改性粘土絮凝法治理赤潮时对海洋底栖生物的影响。96h急性毒性实验中二者对牡蛎稚贝的半致死浓度(LC50)分别为4.62g/L和2.67g/L。在能够有效去除赤潮微藻的浓度条件下(0.10g/L),经慢性毒性实验发现改性粘土对牡蛎稚贝成活率无影响,牡蛎生长速度较对照组没有明显差异,滤食率比培养实验初始时升高了3～4倍,同时在牡蛎超微组织结构中未发现机械损伤。通过模拟改性粘土去除赤潮生物(Heterosigma akashiwo和Prorocentrum donghaiense)过程中对生物体的影响,发现改性粘土絮凝法通过去除赤潮藻能显著提高牡蛎的存活率,所以HDTMA有机改性粘土和PAC无机改性粘土絮凝法在赤潮生物防控中可以作为一项有效的应急措施。     

不同类型改性粘土去除米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)后絮体中细菌变化特点

改性粘土能通过絮凝作用去除水体中的赤潮生物,大量的微藻在短时间沉降到底层,对底层环境中细菌群落组成及其功能产生的影响尚未见报道。本研究采用16S rDNA高通量测序技术,分析了两种类型改性粘土——聚合氯化铝改性粘土（MCⅠ）和硫酸铝改性粘土（MCⅡ）处理后的米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）絮体中细菌群落随时间的变化情况。实验结果显示,两种改性粘土对米氏凯伦藻的絮凝去除过程基本在3 h内完成,并且絮体中细菌密度均随时间的推移不断增长。但不同类型改性粘土对细菌群落结构与功能产生不同的影响,MCⅠ组主要以Stenotrophomonas为主,MCⅡ组中Celeribacter占比较高。进一步分析发现两个实验组的细菌功能均以化能异养为主,但MCⅠ组中,与硝酸盐还原、硝酸盐呼吸以及固氮等功能相关的细菌有较高丰度;在MCⅡ组中,具有硫和硫化合物氧化、以及亚硫酸盐氧化等与硫转化功能有关的细菌占比较高。另外,还初步分析了改性粘土治理后底层絮体中细菌群落的变化特征与有机质含量及营养盐变化的关系,研究结果既能完善改性粘土技术的生态环境效应研究,也将为粘土的生物改性提供理论支持。     

粘土-MMH体系对赤潮生物的絮凝作用机制研究

根据粘土表面改性对其絮凝作用影响的理论模型,提出在粘土中引入ＭＭＨ（混合金属层状氢氧化物正电胶体）的改性方法,考察了ＭＭＨ浓度及ｐＨ值对絮凝作用的影响。结果表明,粘土中引和ＭＭＨ后,显著提高了对赤潮异弯藻（Ｈｅｔｅｒｏｓｉｇｍａａｋａｓｈｉｖｏ）和新月菱形藻（Ｎｉｔｚｃｈｉａｃｌｏｓｔｅｒｉｕｍ）的去除效率,二者的适宜配比为ＭＭＨ;粘土＝０．１ｇ：１ｇ,在此基础上,进一步研究了ＭＭＨ促进粘土絮凝作     

改性黏土法消除球形棕囊藻赤潮的现场实验与效果评估

球形棕囊藻是一种具有复杂异型生活史的有毒有害赤潮生物,近年来在我国近海频繁暴发成灾,形成的巨大囊体为国内外罕见。迄今还未见到有效消除囊体型球形棕囊藻赤潮的方法报道。本文通过海上围隔实验和现场赤潮消除工程跟踪监测,考察了喷洒改性黏土消除囊体型球形棕囊藻赤潮的可行性与效率,并分析了改性黏土法治理赤潮时对水体及沉积环境的可能影响。围隔实验结果表明,喷洒改性黏土可以有效消除水体中过量的微藻细胞,其中以少量多次喷洒方法的效果最好,生物量(chl a)去除率90%。在对2016年2月广西防城港附近海域球形棕囊藻赤潮消除时的跟踪监测结果表明,改性黏土法适用于工程化消除赤潮作业,能够快速消除水体中的大量球形棕囊藻囊体,随改性黏土絮凝体沉入海底的赤潮藻可以快速分解而失去活性。喷洒改性黏土对于赤潮水体的主要理化指标影响不显著,所监测的水体COD、pH和不同形态氮、磷、硅等生源要素浓度都在原有水质水平范围内波动。     

微生物复合改性粘土去除东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)初探

近年来,随着对抑藻微生物认识的深入,利用藻-菌相互作用控制有害藻华展现出极大的应用前景。在前期改性粘土治理有害藻华方法的基础上,首次将不同种类的微生物与传统的改性粘土复合,研究了不同的复合比例、制备方式等对典型有害藻华生物——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)去除效率的影响,初步探讨了其作用机制。结果表明:菌密度1.5×1010 cells/L的EM菌(effectivemicroorganisms,有效性微生物)及其滤液可以有效去除东海原甲藻;利用EM菌对粘土进行复合改性处理可以进一步提高改性粘土的除藻能力,呈现出1+12的效果。在适宜范围内,增加熟化时间与温度有利于复合改性粘土除藻效率的提升。文章进一步分析探讨了EM菌复合改性粘土的除藻机制,认为改性粘土通过富集EM菌和分泌的抑藻物质,增加了其对微藻的直接和间接除藻作用;适宜的熟化温度和熟化时间可促进EM菌的繁殖及其在改性粘土上的吸附,有利于复合改性粘土去除效率的提升。上述研究结果为改性粘土治理有害藻华技术的进一步提升和完善提供了新的探索。     

改性粘土对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体去除效果及萌发的影响

本文首先考察了不同浓度改性粘土对浒苔微观繁殖体的去除效果,实验结果显示,去除率随着改性粘土浓度增大而逐渐提高,0.4g/L的改性粘土对初始密度为4.8?105cell/m L的浒苔微观繁殖体去除率可达到80%以上。去除实验后继续研究微观繁殖体的萌发率发现,与对照组相比,不论是上层培养液中还是重新混合后的萌发率均随着改性粘土用量的增加而降低,1.0g/L的改性粘土可使其萌发率由60%左右降至低于6.5%。本文的研究结果表明,适量的改性粘土能有效去除海水中的浒苔微观繁殖体、降低其萌发率,有望成为消除或减弱绿潮灾害的有效手段。     

多形微眼藻在不同氮源条件下固碳途径的转录组解析及与其他微藻的比对

本研究通过转录组技术对不同氮源培养下的多形微眼藻(Minutocellus polymorphus)固碳途径进行分析。通过对转录本进行NR、NT、Swiss-Prot和KOG富集分类及GO、KEGG相关代谢途径和基因差异表达分析,构建了多形微眼藻固碳途径。研究发现该藻除具有C₃固碳途径外,还具有较完整的C₄固碳通路。在注释到的164个固碳相关编码基因中,有33个出现明显表达差异。根据基因的差异表达情况可以发现,在有机氮源中多形微眼藻C₃固碳途径的核酮糖-1,5-二磷酸再生阶段和C₄固碳途径的磷酸烯醇式丙酮酸再生阶段相关编码基因均有上调表达, C₄固碳羧化阶段相关编码基因均有下调表达。研究对比了多形微眼藻与假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)、三角褐脂藻(Phaeodactylum tricornutum)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)固碳途径的异同点,发现多形微眼藻与抑食金球藻有相似的C₄...     

改性黏土对褐潮生物种Aureococcus anophagefferens的去除研究

褐潮是一种由微微型藻引发的藻华,已连续4年在渤海海域暴发,给当地带来巨大的经济损失。目前,在褐潮尚不能有效预防、预控情况下,如何控制和减少其对生态环境和沿海经济带来的危害,成为一个急需解决的问题。利用改性黏土消除藻华是一种快速有效、并得以多次现场成功应用的方法。考察比较了多种不同产地、不同类型的黏土及其改性后对褐潮生物种Aureococcus anophagef ferens(抑食金球藻)的去除效果,选取5种典型的黏土作为主要的实验材料,开展了不同条件下黏土及其改性后对A. anophagef ferens去除效率的影响研究。实验发现,因A. anophagef ferens个体微小、藻华时密度大,相同用量的黏土或改性黏土对其去除效率低于常见的硅藻、甲藻生物;不同类型黏土对其去除效率有影响,高岭土的去除效率高于蒙脱土;而黏土改性后对A. anophagef ferens的去除效率提高3倍以上。在此基础上,还考察分析了黏土粒径、分散介质等因素对A. anophagef ferens去除效率的影响,为进一步研发安全、高效的褐潮应急消除材料做了有益探索。     

改性粘土对虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)体内麻痹性贝毒的影响

目前,改性粘土技术已成为国内外普遍认可的有害赤潮治理方法,但在利用该技术治理产毒藻赤潮过程中,对底栖滤食性贝类体内毒素累积和排出的影响尚不清楚。通过室内实验,考察了聚合氯化铝改性粘土(MC I)絮凝典型产毒藻——太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)后,虾夷扇贝食用组织和消化腺组织中麻痹性贝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP)含量、组分的变化情况。研究结果表明,在前期毒素累积阶段,虾夷扇贝暴露于A. pacificum 3 h后,未添加改性粘土的对照组中虾夷扇贝食用组织毒素水平由空白组的未检出迅速升高至13.24µg STXeq/kg,消化腺组织毒素水平由0.68µg STXeq/kg升高至42.97µg STXeq/kg,第4 d时对照组食用组织、消化腺组织毒素水平达到最高,分别为258.67和3 208.40µg STXeq/kg。添加0.2 g/L MC I的实验组中,3 h后水体中97%的A.pacificum藻细胞被絮凝沉降,此时虾夷扇贝食用组织和消化腺组织毒素水平远低于对照组,分别为6.33和18.39µg STXeq/kg,第2 d时达到98.92和574.54µg STXeq/kg,均显著低于对照组(P<0.05),随后呈下降趋势。在随后的毒素排出阶段,实验组虾夷扇贝食用组织和消化腺组织毒素水平显著低于对照组(P<0.05)。另外,在累积阶段,对照组和实验组虾夷扇贝食用组织和消化腺组织中PSP各组分相对含量差异不大,说明改性粘土未对虾夷扇贝体内的PSP转化造成明显影响。由实验结果可见,改性粘土可有效絮凝去除水体中的A.pacificum藻细胞,减少虾夷扇贝对其的滤食,从而降低了PSP在贝类体内的积累,该研究结果将为改性粘土治理底栖贝类养殖水体有毒赤潮提供科学依据。     

敌百虫对两种赤潮微藻生长的毒性效应研究

敌百虫是使用最为广泛的有机磷农药之一,在水产养殖中主要用于防治甲壳类寄生虫。本文研究了72 h的急性暴露以及25 d的亚慢性暴露下,敌百虫对两种赤潮微藻海洋卡盾藻和锥状斯氏藻生长的影响,以了解敌百虫对海洋微藻的毒性及海洋初级生产力的影响。在急性暴露下,高质量浓度敌百虫能明显抑制两种藻细胞的生长,而低质量浓度则对藻细胞的生长影响不明显,敌百虫对海洋卡盾藻和锥状斯氏藻生长的72 h EC50分别为32.1 mg/L和22.1 mg/L。在亚慢性暴露下,两种藻细胞对敌百虫的敏感性相近,高质量浓度组(25 mg/L)的藻细胞在暴露的第7~9天就全部死亡;1 mg/L的低质量浓度组,藻细胞的生长状况与对照组相近;5 mg/L和10 mg/L质量浓度组在暴露初期对藻细胞生长具有抑制作用,但在暴露后期则明显刺激了藻细胞的生长。本研究说明水环境背景质量浓度下的敌百虫不会抑制浮游植物的生长,但施药一段时间后,可刺激藻细胞的生长,从而增加了引发赤潮的风险。     

On the compression behavior of remolded cement-admixed soft clay

Although extensive research has been performed on the mechanical properties of cement-stabilized clays, quite a few attempts have been made on the compression behavior of remolded cement-admixed clays. The results from oedometer tests have been discussed to investigate the compressibility of remolded cement-admixed clays, taking into consideration cement amount and curing time. The findings show that the difference in shape and position of compression curves is attributed to cement amount and curing time. Most compression index (C_c) values of remolded cement-admixed clays are greater than those of untreated clay due to the presence of remolded yield stress σ′_yr that is closely related to initial water content and clay fabric. Based on the obtained test data, the relationships of C_c vs. e₀, C_c vs. w₀, C_c vs. e₁, C_c vs. e_yr, and σ′_yr vs. e_yr are preliminarily discussed and quantitatively established. Especially, an important divergence of void index I_v at effective stress σ′_v less than remolded yield stress σ′_yr can be observed at different cement amounts and curing durations. Being independent on cement amount, curing time, and initial state of soil, an excellent convergence occurs at stress σ′_v greater than yield stress σ′_yr. The normalized compression curves of I_v vs. σ′_v at σ′_v?>?σ′_y can be expressed by a unique line that agrees well with intrinsic compression line (ICL) and extended ICL.