应用实时定量PCR技术检测秦皇岛近岸海域褐潮原因种——抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)

Aureococcus anophagefferens, a small pelagophyte algae, has caused brown tide blooms in coastal waters of Qinhuangdao in recent years, presenting significant negative impacts on the shellfish mariculture industry. Under standard light microscopy, it is visually indistinguishable from other small algae in field samples due to its extremely small size. In this study, quantitative polymerase chain reaction(q PCR) based on 18 S r DNA sequences was developed and used to detect and enumerate A. anophagefferens. A linear regression(R2 = 0.91) was generated based on cycle thresholds value(Ct) versus known concentrations of A. anophagefferens. Twenty-two field samples collected in coastal waters of Qinhuangdao were subjected to DNA extraction and then analyzed using q PCR. Results showed that A. anophagefferens had a wide distribution in coastal waters along Qinhuangdao. Elevated A. anophagefferens abundance, category 3 brown tide blooms(200 000 cells/m L) occurred at Dongshan Beach and Tiger-stone Beach in August in 2013. In shellfish mariculture areas along coastal waters of Qinhuangdao, 4 stations had category 3 blooms, and 6 stations had category 2 blooms(35 000–200 000 cells/m L) in August and all stations had category 1 blooms(0 to ≤35 000 cells/m L) in October. Quantitative PCR allows for detection of A. anophagefferens cells at low levels in filed samples, which is essential to effective management and prediction of brown tide blooms.     

不同黏土对中肋骨条藻的絮凝去除研究

比较了不同种类黏土对中肋骨条藻的絮凝去除效率, 分析了黏土理化特征对絮凝去除效率的影响。结果表明, 不同种类黏土的Zeta 电位为？36.1～？15.9 mV, BET 比表面积为0.31～60.76 m2/g, 硅铝比为1.35～3.62。当黏土用量均为0.50 g/L 时, 不同黏土对中肋骨条藻的絮凝去除速度和去除...     

小球藻与褐潮原因种-抑食金球藻间的相互作用研究

近年来渤海海域频繁暴发以抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)为主的褐潮对海水贝类养殖造成巨大的危害。筛选出既能强烈抑制抑食金球藻生长又可为养殖微环境中贝类提供饵料的微藻,并将其浓缩液缓释于贝类养殖的微环境中,将对降低褐潮的危害,提高养殖经济效益具有非常重要的实际应用价值。本实验以小球藻(Chlorella vulgaris)和抑食金球藻为实验材料,采用荧光定量PCR技术监测抑食金球藻的细胞密度,研究了抑食金球藻在单培养体系中的生长情况、与小球藻共培养时两种微藻生长情况的变化以及小球藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。研究结果表明:(1)在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量(K)逐渐减小;而抑食金球藻的种群瞬间增长率(r)、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;(2)当小球藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制(P0.05),且随着小球藻比例的升高抑制作用加强;(3)滤液培养实验发现,≥10m L小球藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数产生显著的影响(P0.05),生长速度减缓或滞长,叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害,随着滤液加入量的增加,损害程度加深,并且不可恢复。     

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。     

悬浮液中硫酸根对改性粘土去除藻华生物效率的影响

本文研究了改性粘土悬浮液中硫酸根对其去除藻华生物效率的影响,通过Zeta电位、沉降速率和粒径分布等分析了改性粘土对藻华生物的去除效率,探讨了硫酸根与改性粘土的作用机制。结果显示:改性粘土对抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)的去除效率随悬浮液中硫酸根浓度的增加呈现先降低后升高的趋势,改性湖北土和改性江苏土对抑食金球藻去除率较低时(40%)的硫酸根浓度分别为6.46×10–3—2.42×10–1mol/L和6.46×10–3—2.42×10–2mol/L;改性粘土颗粒的Zeta电位随着硫酸根浓度的增加而降低,然后保持相对稳定;悬浮液中改性粘土颗粒的沉降速率和中值粒径D50呈现先增加后降低的趋势,对于改性江苏土,在硫酸根浓度为2.42×10–2mol/L时颗粒的沉降速率最大。综上所述,悬浮液中硫酸根主要通过降低粘土颗粒表面电荷密度、桥联改性粘土组分和影响粘土颗粒分散性等作用影响改性粘土对藻华生物的去除效率。     

氨基酸在改性黏土上的吸附机制研究

研究了四种氨基酸(赖氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸)化合物在改性黏土的吸附特征, 考察了改性剂PACl 添加比例、介质pH 及离子强度对吸附过程的影响, 并探讨了吸附机制。结果表明, 在一定比例的PACl 改性能促进氨基酸在高岭土上的吸附, 最佳改性比例为5%, 赖氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸的最大吸附量分别为827、712.56、723.14、732.56 μmol/g; 氨基酸在改性黏土上的吸附动力学符合伪二阶动力学模型; 利用Weber-Morris 模型测定四种氨基酸内部粒子扩散常数, 5%改性条件下赖氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸的内部粒子扩散常数分别为0.847、0.567、0.780、0.603。热力学研究表明, 氨基酸在改性黏土上的吸附等温线是C 型等温线, 5%改性条件下四种氨基酸(赖氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸)的热力学自由能分别为?1.99、?2.41、?3.16、?2.94 kJ/mol, 说明氨基酸在改性黏土上的吸附是一个自发的吸附过程。介质pH 及离子强度对吸附过程具有重要影响。     

有机改性黏土对海水中营养盐及主要水质因子的影响

为了阐明黏土方法治理有害赤潮的生态环境效应，研究了有机改性黏土对海水中营养盐和溶解氧、化学耗氧量、pH等主要水质因子的影响。结果表明，有机改性黏土对营养盐，尤其是磷酸盐有一定的吸附作用，吸附量随水体中磷酸盐浓度的增加而增大，不同有机改性黏土对海水中磷酸盐的吸附能力为：有机改性黏土Ⅰ〉有机改性黏土Ⅱ〉有机改性黏土Ⅲ。通过有机改性黏土对磷酸盐的吸附再释放作用研究，进一步探讨了磷酸盐释放作用对赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）、东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）等赤潮生物生长的影响。实验结果表明，经过有机改性的黏土有利于提高其对磷酸盐的吸附能力，降低对磷酸盐的解吸率，缓解海水富营养化程度，虽然少量被吸附的磷酸盐能缓慢释放，但仍不足以维持赤潮生物的正常生长。同时利用有机改性黏土治理赤潮能显著改善溶解氧、pH、化学耗氧量等水质指标，有利于治理赤潮后的环境修复。     

改性黏土除藻的絮凝形态学特征初步研究

在理论上改性黏土絮凝体的形态变化对其除藻过程有指示作用,可作为改性黏土用量和用法调控的依据,本文探讨了现有絮凝颗粒形态学观测与分析方法在改性黏土除藻效率评价上的适用性。借助激光颗粒表征技术和电子显微成像技术,本文观测了改性黏土除藻时的颗粒表面电性、粒径分布、絮凝体结构等絮凝形态学特征,分析了其与除藻效率的相关性。结果表明,现有观测方法可以表征改性导致的黏土颗粒Zeta电位反转、改性前后黏土在不同介质中的颗粒粒级分布差异、以及改性黏土与微藻形成絮凝体的多种显微结构;但由于较大粒径絮体对现有方法观测结果的影响更大,各种黏土的粒径特征与其除藻效率之间没有显著的相关性。现有观测方法获得的改性黏土颗粒形态特征仍不能反映其消除藻细胞的精细过程,特别是由于缺乏有效的絮凝体形态分析方法而导致现有形态参数还不能指示除藻效率的变化,亟需发展适用于改性黏土法除藻过程的颗粒形态分析新方法。     

秦皇岛海域“褐潮”海水对卤虫、轮虫存活和摄食的影响研究

为评价秦皇岛褐潮现场海水的毒性,作者利用HPLC技术及CHEMTAX,分析了2013年7月2日采自秦皇岛褐潮高峰期微型及微微型浮游植物的色素组成及群落结构;测定了卤虫(Artemia salina)、轮虫(Brachionus plicatilis)存活率和摄食量。研究表明,褐潮海水微型及微微型浮游植物中,海金藻(Pelagophyceae)占主要优势,其生物量占总生物量的72.6%。褐潮海水抑制卤虫存活,卤虫48 h存活率降至77%;对轮虫24 h存活没有显著效应。此外,褐潮海水抑制卤虫、轮虫的摄食,卤虫、轮虫8 h内摄食量分别由(5.5±0.4)ng/个降至(2.4±0.4)ng/个、由(1.5±0.2)ng/个下降至(0.9±0.1)ng/个。该结果与美国的3株褐潮藻的毒性进行了比较。CCMP 1507对卤虫存活有显著抑制作用,其他两株没有显著效应;3株褐潮藻对轮虫24 h存活都没有显著影响。暴露于3株褐潮藻中,卤虫的摄食量均显著较低;其中CCMP 1507在混合饵料中还抑制卤虫、轮虫对其他藻的摄食。对CCMP 1507各组分分析发现,该藻的毒性主要来源于藻细胞。结合现场试验与室内试验结果分析表明,秦皇岛褐潮对卤虫、轮虫有一定的毒性,其毒性与CCMP 1507的毒性相当。     

改性膨润土对赤潮藻种及海水中DRP、COD的去除效应

实验室研究了不同条件制备的改性膨润土对赤潮生物及海水中DRP、COD的去除效应．结果表明：改性膨润土有效Al为1．5％时去除效应最好．经Na2SO4、Al2（SO4）3改性的膨润土在pH＝5．5时去除效应最佳．改性膨润土的去除效率随Al／SO4比值增加而增加．改性膨润土添加絮凝剂醋酸甲壳质和Ca（OH）2提高了去除功效．     

三角褐指藻与抑食金球藻的竞争及化感作用研究

为探明三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）对抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）是否具有化感作用,本研究以三角褐指藻和抑食金球藻为实验材料,研究了抑食金球藻在单培养和共培养条件下的生长情况及三角褐指藻培养滤液对其生长和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:三角褐指藻对抑食金球藻有明显的化感抑制作用。在单培养体系中,抑食金球藻的生长曲线可用逻辑斯谛增长模型拟合,随着起始密度的增加,环境容量（K）逐渐减小,而抑食金球藻的种群瞬间增长率（r）、进入拐点时间及稳定期细胞密度均较为接近;当三角褐指藻与抑食金球藻以不同起始密度比共同培养时,抑食金球藻的生长均受到了显著地抑制（P<0.05）,但其抑制作用并未与三角褐指藻的密度呈明显的线性关系;滤液培养实验发现,10 mL和15 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长产生显著影响（P<0.05）,对其叶绿素荧光参数没有影响（P>0.05）,25 mL和35 mL三角褐指藻培养滤液的加入可对抑食金球藻的生长和叶绿素荧光参数均产生显著的抑制作用（P<0.05）,叶绿素荧光参数F_v/F_m、ΦPSⅡ、alpha的值降低,Ik的值增加,PSⅡ受到损害。     

不同体系改性粘土对浒苔(Ulva prolifera)微观繁殖体去除及萌发的影响

本文研究了2种无机改性粘土在3种不同改性配比下对浒苔微观繁殖体去除效果及萌发的影响。结果发现,去除率随改性粘土及改性剂用量的增加而升高,相同条件下硫酸铝(AS)改性粘土对浒苔微观繁殖体的去除效果优于聚合氯化铝(PAC)改性粘土,其中1:5 PAC改性粘土在0.5 g/L时去除率为62%,AS改性粘土则可达到80%。添加改性粘土后上层水体中浒苔微观繁殖体相对萌发率随改性粘土及改性剂用量的升高而降低,总体系相对萌发率表现为先升后降趋势,在改性剂浓度为0.1 g/L时相对萌发率达到最高。两种改性体系中微观繁殖体在1:3配比、1.0 g/L浓度下均未能萌发。该结果显示,改性粘土可以有效去除浒苔微观繁殖体并抑制其萌发,这为我国绿潮灾害的防控提供了一种新思路。     

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。     

秦皇岛近海褐潮高发区浮游植物的碱性磷酸酶活性分析

碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,AP)是浮游植物在磷胁迫状态下表达的一种水解有机磷源的胞外酶,可用于指示海区浮游植物的磷胁迫状态。本研究于2013年7月,对秦皇岛近海抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)褐潮发生期间浮游植物的碱性磷酸酶活性(AP activity,APA)进行研究,结合其他理化参数,分析藻华发生时浮游植物的磷营养状态及其对海水中磷源的水解与利用情况。结果表明,褐潮发生时,抑食金球藻细胞密度高达108个/L,溶解有机磷(Dissolved organic phosphorus,DOP)成为浮游植物生长利用的主要磷源。抑食金球藻的细胞密度受到海水中NO3–、DOP、溶解无机磷(Dissolved inorganic phosphorus,DIP)浓度等的显著影响。浮游植物大量表达AP水解DOP,平均APA高达217.72 nmol/(μg·h)±90.86 nmol/(μg·h)(350.44 nmol/(L·h)±130.57 nmol/(L·h)),且APA随浮游植物生物量增大而显著增加。该结果表明抑食金球藻褐潮发生时,海区遭受严峻的磷胁迫甚至限制。磷源,尤其是有机磷源的可利用性可能在秦皇岛海区抑食金球藻褐潮的发生和维持中起关键作用。     

日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中存活、发育和繁殖的实验研究

抑食金球藻(Aureococus anophagefferens)可以形成褐潮, 并对贝类、浮游动物等多种生物均能造成不利影响。为进一步探究抑食金球藻对浮游动物的影响, 本文以日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)为实验生物, 研究抑食金球藻对日本虎斑猛水蚤摄食、存活、生长发育以及繁殖的影响。日本虎斑猛水蚤具有易于在实验室培养、生长周期短、雌雄异体等优点, 是海洋毒性污染物检测的模式生物。实验利用高效液相色谱分析方法, 在日本虎斑猛水蚤体内色素中检测到了抑食金球藻的特征色素19’-丁酰氧基岩藻黄素(But-fuco), 表明日本虎斑猛水蚤能够摄食抑食金球藻。当微藻生物量(相对碳含量)分别同为0.7 μg/mL和7.2 μg/mL时, 在抑食金球藻中无节幼体发育至桡足幼体及成体的存活率均高于以青岛大扁藻为饵料的对照组, 但无显著差异, 并且在前者中无节幼体的发育时间显著低于后者, 12 d内雌体的产卵次数与产卵量显著高于后者。结果表明, 日本虎斑猛水蚤在抑食金球藻中能进行正常的生命活动, 并且是首次报导的一种能够在抑食金球藻中正常摄食、生存、生长发育和繁殖的浮游动物。因此, 当褐潮发生时, 由于贝类幼体等生物会受到显著的不利影响, 日本虎斑猛水蚤等抗性较强的生物可能会成为优势种, 从而会影响浮游动物群落结构的组成, 进而可能会使整个海洋生态系统发生变化。本研究有助于全面了解褐潮对海洋生态系统的影响。     

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。     

芽孢杆菌(Bacillus)及其复合粘土对典型赤潮生物的去除作用研究

有害赤潮对海洋生态环境和沿海经济危害巨大,如何安全、有效地治理有害赤潮非常重要。文章考察了几种常见芽孢杆菌对近海典型赤潮生物——东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)的去除作用,发现解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)对其去除作用最强。进一步考察解淀粉芽孢杆菌对不同赤潮生物的去除作用,发现该芽孢杆菌对米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)的去除作用高于东海原甲藻。在此基础上,将解淀粉芽孢杆菌与高岭土复合,研究了微生物复合粘土对典型赤潮生物的去除效果。结果表明,解淀粉芽孢杆菌与高岭土复合后,能够有效促进该菌的生长,进而提升了其对赤潮生物的去除能力。文章对芽孢杆菌及其复合粘土去除赤潮生物的机制进行了分析和探讨,为进一步发展和优化改性粘土治理赤潮技术体系提供了重要参考。