椎實(shí)螺生物操控法防治藍(lán)藻水華的初步研究.pdf

1、水華是富營(yíng)養(yǎng)化淡水水體中，藻類（主要指藍(lán)藻）大量繁殖的一種現(xiàn)象，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的一種惡劣表現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，藍(lán)藻水華暴發(fā)日益頻繁，已威脅到人類的健康和水體生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)外環(huán)境工作者一直在致力于藍(lán)藻水華的預(yù)防和治理研究，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的方法很多，其中以生物操控法的應(yīng)用前景最為廣闊。
　　本論文針對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化引發(fā)的藍(lán)藻水華問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬的方法，以椎實(shí)螺為研究對(duì)象，初步驗(yàn)證椎實(shí)螺作為藍(lán)藻水華非經(jīng)典生物操控物種的可行性，并對(duì)

2、其控藻理論進(jìn)行了初步的實(shí)驗(yàn)研究。具體而言，本研究初步驗(yàn)證了椎實(shí)螺控藻的效果，對(duì)比了不同類螺抑制代表性藍(lán)藻物種——銅綠微囊藻的效果，研究了椎實(shí)螺控藻的量化關(guān)系;初步研究了投放椎實(shí)螺后的水樣中總氮的濃度變化及椎實(shí)螺的控藻機(jī)理。本論文通過(guò)研究新型操控物種，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)藻水華的預(yù)防、控制、或治理，不僅具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)際的可操作性，而且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)二次污染的綠色安全的水質(zhì)改善和環(huán)境治理，具有重要的環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)意義。本論文的主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下

3、:
　　(1)椎實(shí)螺最適宜生長(zhǎng)在水溫約20～23℃的環(huán)境中，為雌雄同體，卵生，螺卵包裹于卵袋中，實(shí)驗(yàn)室條件下，椎實(shí)螺卵袋大小不定，正常卵袋約有80～90只卵，生長(zhǎng)條件不適時(shí)，產(chǎn)圓形卵或卵袋較短（約有十來(lái)只卵），卵在卵袋中呈2～3列排布。螺卵喜附著于水箱壁或者曝氣石、水草等。椎實(shí)螺從產(chǎn)卵到完全孵化約7～12 d左右?？蛇x用蔬菜葉（白菜、生菜）喂養(yǎng)椎實(shí)螺，養(yǎng)殖水體可加入少量的水草，利于其棲息。
　　(2)為加快檢測(cè)速度，試圖以分

4、光光度法測(cè)藻細(xì)胞的OD值來(lái)表征銅綠微囊藻細(xì)胞密度。藻液在630 nm波長(zhǎng)下的吸光度最高，因此，可選擇630 nm作為測(cè)量波長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，在一定的范圍內(nèi)，銅綠微囊藻細(xì)胞的葉綠素總質(zhì)量濃度、藻細(xì)胞數(shù)、吸光度(OD630nm)三者之間兩兩互為線性關(guān)系:葉綠素總質(zhì)量濃度、藻細(xì)胞數(shù)的線性相關(guān)系數(shù)為R2=0.9949;藻細(xì)胞數(shù)、吸光度(OD630nm)的線性相關(guān)系數(shù)為R2=0.9995;葉綠素總質(zhì)量濃度、吸光度(OD630nm)的線性相關(guān)系數(shù)為R2

5、=0.9922。因此，OD值大小可以準(zhǔn)確表示藻細(xì)胞濃度的高低，且采用測(cè)定OD值的方法表征藻細(xì)胞濃度可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，降低實(shí)驗(yàn)操作的復(fù)雜性。
　　(3)驗(yàn)證椎實(shí)螺抑制藍(lán)藻生長(zhǎng)效果。分析結(jié)果表明，椎實(shí)螺可有效抑制混合藍(lán)藻和銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，且兩者的抑制效果相似:混合藍(lán)藻的實(shí)驗(yàn)起始藻密度為3.5×105 Cell·ml-1，投加椎實(shí)螺2d，藻細(xì)胞密度降低迅速(T5為1.13×105 Cell·ml-1、T15為0.82×105 Cell·

6、ml-1)，未投加椎實(shí)螺的實(shí)驗(yàn)組藻細(xì)胞呈上升趨勢(shì)(10.56×105 Cell·ml-1);銅綠微囊藻的實(shí)驗(yàn)起始藻密度為1.76×106 Cell·ml-1，投加椎實(shí)螺7d后藻細(xì)胞密度降為零，未投加椎實(shí)螺的實(shí)驗(yàn)組藻細(xì)胞呈上升趨勢(shì)(3.92×106 Cell·ml-1)。因此，可選擇銅綠微囊藻作為研究對(duì)象，避免混合藍(lán)藻中種群的不確定性。通過(guò)對(duì)比不同類螺（肺螺亞綱螺、前鰓亞綱螺）的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)肺螺亞綱的椎實(shí)螺比前鰓亞綱的中華圓田螺更耐受惡劣環(huán)

7、境，具有更好的研究?jī)r(jià)值。
　　(4)椎實(shí)螺抑制銅綠微囊藻的量化關(guān)系研究。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了兩種方案，第一種方案為椎實(shí)螺密度固定，而銅綠微囊藻的密度在一定范圍內(nèi)變化;第二種方案為藻細(xì)胞密度固定，投放的椎實(shí)螺密度在一定范圍內(nèi)變化。具體實(shí)驗(yàn)條件為:①投放椎實(shí)螺的量(10 indi·L-1)不變、依次增加銅綠微囊藻起始藻細(xì)胞濃度(約為4.38×106 Cell·ml-1、14.25×106 Cell·ml-1、25.55×106 Cell·ml-

8、1);②銅綠微囊藻的起始藻細(xì)胞濃度（約為6.91×107 Cell·ml-1）不變、依次增加椎實(shí)螺的量(10、20、30 indi·L-1)。對(duì)比兩組實(shí)驗(yàn)方案，椎實(shí)螺在這兩個(gè)條件下均能有效抑制藻類的生長(zhǎng)，但兩套方案的抑制效果差異不顯著。因此，椎實(shí)螺控藻效果的臨界比例還有待深入研究。
　　(5)椎實(shí)螺控藻機(jī)理的初步研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，椎實(shí)螺培養(yǎng)液自身也具有控藻活性，即排除椎實(shí)螺之后的椎實(shí)螺培養(yǎng)液也可以抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)。所以，本論文研

9、究了各類處理后的椎實(shí)螺培養(yǎng)液的抑藻活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)經(jīng)0.22μm、0.45μm濾膜過(guò)濾后的過(guò)濾液無(wú)控藻活性，而濾膜上方物質(zhì)具有控藻活性，因此推測(cè)可能是椎實(shí)螺寄生、共生微生物有控藻作用。但是從水樣中分離的細(xì)菌、真菌（椎實(shí)螺附生微生物）均無(wú)控藻活性。對(duì)椎實(shí)螺培養(yǎng)液的鏡檢觀察發(fā)現(xiàn)，投放椎實(shí)螺控制藍(lán)藻的實(shí)驗(yàn)組中，除少量銅綠微囊藻細(xì)胞外，還有其他可游動(dòng)的微型生物。這些可游動(dòng)的微型生物隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，數(shù)量逐漸增多。當(dāng)藻類完全衰亡后2～3天，這些

10、微型生物逐漸減少。因此，推測(cè)這種未知微型生物可能導(dǎo)致椎實(shí)螺培養(yǎng)液具有控藻活性的原因。在顯微鏡下觀察此種具有控藻活性的未知微型生物時(shí)，其個(gè)體附近通常伴有銅綠微囊藻，形態(tài)為圓形或者橢圓形，直徑約1mm，一根鞭毛，鞭毛長(zhǎng)度為身體的1.5倍左右。該未知微生物可懸浮于水中或者依附在瓶壁上生活，藻苔實(shí)驗(yàn)說(shuō)明該未知生物，脫離水體環(huán)境后可能會(huì)難以生存。根據(jù)形態(tài)學(xué)分析，該未知微型生物可能屬于鞭毛蟲(chóng)類原生動(dòng)物，可能屬于動(dòng)鞭毛亞綱。
　　(6)投放椎實(shí)

11、螺對(duì)水樣中總氮的研究發(fā)現(xiàn)，投放椎實(shí)螺對(duì)水體中總氮濃度變化的影響不大。但是，較短的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，由于對(duì)照組藻細(xì)胞的大量繁殖，而投放椎實(shí)螺的實(shí)驗(yàn)組水體中藻細(xì)胞幾乎絕跡，藻類利用氮元素的效率下降，所以總氮的降低幅度不及未投放椎實(shí)螺的實(shí)驗(yàn)組顯著。
　　(7)本論文還對(duì)喂食銅綠微囊藻的椎實(shí)螺所排泄的螺糞進(jìn)行了研究。取椎實(shí)螺培養(yǎng)液水樣底部螺糞，于顯微鏡下觀察，視野內(nèi)未見(jiàn)完整藻細(xì)胞。并將螺糞于BG-11培養(yǎng)基中培養(yǎng)，始終未發(fā)現(xiàn)藻細(xì)胞生長(zhǎng)的發(fā)生。由

12、此說(shuō)明，椎實(shí)螺幾乎可完全消化濾食的藻細(xì)胞，椎實(shí)螺作為操控生物具有重要的研究意義。
　　通過(guò)本論文實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)椎實(shí)螺生活習(xí)性有了初步了解，驗(yàn)證了OD值大小可準(zhǔn)確表示藻細(xì)胞濃度的高低。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，椎實(shí)螺可有效抑制混合藍(lán)藻和銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，肺螺亞綱的椎實(shí)螺較前鰓亞綱的中華圓田螺更耐受惡劣的水體環(huán)境，但是椎實(shí)螺抑制銅綠微囊藻的量化關(guān)系的臨界比例還有待進(jìn)一步研究;椎實(shí)螺培養(yǎng)液水樣具有控藻活性，可能是水樣中椎實(shí)螺寄生、共生微生物具有控藻活性;