藻類生長(zhǎng)和產(chǎn)毒過程中微量金屬元素的影響特性與作用機(jī)制研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)已成為評(píng)價(jià)一個(gè)城市發(fā)展?fàn)顩r的重要指標(biāo)，而城市水體作為城市生態(tài)環(huán)境和景觀建設(shè)的重要組成部分，也越來越受到城市管理者的重視。城市水體受其所處地理位置及功能定位的影響，一般都具有水深淺、流速低、易受人類活動(dòng)影響等典型特點(diǎn)，這使得保障城市水體水質(zhì)成為城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的一個(gè)難題。城市水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象頻發(fā)，景觀功能喪失成為城市水體治理面臨的最主要問題。以往的研究結(jié)果表明，水體富營(yíng)養(yǎng)化是由于營(yíng)養(yǎng)鹽過盛導(dǎo)致藻類過度

2、繁殖所造成的，特別是氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽過剩，被認(rèn)為是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的最直接因素。然而，隨著對(duì)近年來水體富營(yíng)養(yǎng)化過程的進(jìn)一步研究分析，自然水體中含量較低的微量元素也引起了科研人員注意。微量元素作為藻類生長(zhǎng)繁殖的重要營(yíng)養(yǎng)物，對(duì)于藻類的增殖具有不可替代的作用。部分研究者認(rèn)為：在水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的前置期，即水中藻密度低于一定程度階段，微量元素濃度對(duì)藻類的生長(zhǎng)具有重要的影響作用，甚至?xí)蔀橹饕绊懸蜃?。此外，隨著工業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，越來越多

3、的微量金屬元素隨著人類的各項(xiàng)生產(chǎn)和生活過程進(jìn)入到自然界的物質(zhì)循環(huán)過程中，干擾了自然界原有的物質(zhì)循環(huán)，并影響到水體中藻類等浮游植物的增殖。因此，從控制藻類過度繁殖引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化的角度出發(fā)，迫切需要從科學(xué)的角度出發(fā)研究微量元素對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響，為揭示微量元素對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響規(guī)律，以及進(jìn)一步控制水體富營(yíng)養(yǎng)化提供理論依據(jù)。
　　本研究依托國(guó)家重大水專項(xiàng)子課題“城市水體中氮磷及微量元素對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的影響研究”，通過分析本課題組對(duì)西安市典

4、型城市水體的調(diào)研結(jié)果，選定鐵、錳、鋅、銅、鉬5種微量元素作為本研究的特征微量元素。此外，結(jié)合城市水體調(diào)查結(jié)果中的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度，選定一定濃度的氮磷營(yíng)養(yǎng)條件作為本研究的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件。在上述基礎(chǔ)上，以富營(yíng)養(yǎng)化水體最常見的銅綠微囊藻為實(shí)驗(yàn)藻種，開展了專題實(shí)驗(yàn)室研究。本研究主要揭示了微量元素對(duì)藻類生長(zhǎng)繁殖的影響特性及產(chǎn)生這些特性的氮磷營(yíng)養(yǎng)條件，提出了富營(yíng)養(yǎng)化防治過程中氮磷與微量元素并舉的控制策略。主要得到以下結(jié)論：
　?。?）微量元

5、素對(duì)藻類增殖的影響受氮磷營(yíng)養(yǎng)條件的限制，即微量元素對(duì)藻類增殖產(chǎn)生顯著性影響是以一定的氮磷營(yíng)養(yǎng)條件為基礎(chǔ)的。在城市水體微量元素的控制時(shí)應(yīng)結(jié)合水體當(dāng)前的氮磷營(yíng)養(yǎng)條件綜合考慮，忽視氮磷濃度而簡(jiǎn)單的只考慮水體中微量元素的濃度對(duì)于控制水體中藻類增殖的意義并不大。
　　（2）微量元素對(duì)藻類增殖的基本規(guī)律為：當(dāng)微量元素處于較低濃度時(shí)，其對(duì)藻類增殖的影響是限制性的，在此條件下增加微量元素濃度能有效的促進(jìn)藻類的增殖；當(dāng)微量元素濃度過高時(shí)，由于重金屬

6、的生物毒性，其對(duì)藻類的增殖是抑制性的；適度的微量元素濃度對(duì)藻類增殖有很好的促進(jìn)作用。
　?。?）鐵、錳、鋅、銅、鉬五種微量元素在一定條件下均能對(duì)銅綠微囊藻增殖產(chǎn)生顯著性促進(jìn)，這五種微量元素對(duì)銅綠微囊藻增殖的最適促進(jìn)濃度區(qū)間依次為500~1000μg/L，20~80μg/L，0.5~5μg/L，1~10μg/L，1~5μg/L。
　　（4）在氮濃度較高（硝態(tài)氮≥10mg/L），磷濃度相對(duì)較低（磷酸鹽≤0.1mg/L）時(shí)，鐵、錳

7、、鋅、銅、鉬這五種微量元素能夠?qū)︺~綠微囊藻增殖產(chǎn)生顯著性影響，但由于各種元素對(duì)藻類增殖的協(xié)同性，部分濃度條件時(shí)可能并不完全符合此規(guī)律。
　　（5）微量元素對(duì)藻類增殖的影響與其對(duì)藻類吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)影響之間存在密切關(guān)系。在不同的微量元素濃度下，藻細(xì)胞組成中的氮、磷、碳三種元素的比例存在一定差異，特別是氮元素的含量，這與藻類對(duì)硝態(tài)氮吸收的影響結(jié)果是一致的。
　　（6）微量元素對(duì)銅綠微囊藻合成藻毒素的影響規(guī)律與對(duì)藻類增殖的基本規(guī)