湖庫藻華檢測與微囊藻毒素細(xì)胞性風(fēng)險評價方法研究——以杭州青山湖水庫為例.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水體富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，由此引起的藻華及其毒素直接危及飲用水安全，藻華及毒素的監(jiān)控技術(shù)與水生態(tài)健康風(fēng)險評價方法已成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。
　　 本文圍繞湖庫藻華及其毒素的污染問題，從湖庫藻華及其毒素的水生態(tài)健康風(fēng)險、微囊藻毒素(Microcystins，MCs)產(chǎn)生機(jī)制和MCs與水質(zhì)相關(guān)性闡述湖庫藻華與水質(zhì)安全研究進(jìn)展;以杭州市臨安青山湖水庫為例，研究了湖庫微囊藻毒素時空分布規(guī)律，探索了湖庫藻華主要誘因

2、(NH4+，NO3ˉ等營養(yǎng)鹽)及環(huán)境因子對有害藍(lán)藻和毒素的調(diào)控規(guī)律，建立了MCs污染的細(xì)胞毒性評價方法;結(jié)合實(shí)地測定的藻類生物量參數(shù)(Chl-a)，構(gòu)建了水質(zhì)反演的多元線性回歸遙感定量模型，探索了不同形態(tài)氮對硅藻指示生物的影響及其敏感性差異。主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)明確了青山湖主要優(yōu)勢藻類及其季節(jié)性演變規(guī)律，揭示了調(diào)控青山湖藻類演變及藻毒素分布規(guī)律的主要環(huán)境因子。青山湖全年主要優(yōu)勢藻類為硅藻、藍(lán)藻和綠藻，季節(jié)性演變規(guī)律為

3、硅藻（冬季）——綠藻（冬春季）——藍(lán)藻（夏秋以微囊藻Microcystis為主、念珠藻Nostoc、魚腥藻Anabaena和顫藻Oscillatoria為輔）;應(yīng)用高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)(HPLC-MS)和酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)，檢測到青山湖表層水MCs濃度范圍為0.00±0.00～1.28±0.05μg/LMCLR，主成分分析的結(jié)果表明，MCs的產(chǎn)生主要受TP、水溫和藍(lán)藻生物量(CyanobacteriaBiovolum

4、e，CBV)調(diào)控，而藍(lán)藻的相關(guān)豐度與TP呈極顯著正相關(guān)(r=0.53，p＜0.001)，表明夏季TP負(fù)荷的削減可能是青山湖藻華及藻毒素控制和飲用水安全保障的關(guān)鍵。
　　 (2)提出了青山湖夏季典型月的Chl-a濃度遙感反演模型。選用Landsat7ETM+為遙感數(shù)據(jù)源，采用波段比值法，結(jié)合夏季藻華易暴發(fā)的2個典型月份實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過多元線性回歸建立模型，5月份Chl-a濃度遙感反演模型為:Log(Chl-a)=1.65+0.8

5、7*(ETM+1/ETM+3)-3.39*(ETM+2/ETM+3)+0.89*(ETM+3/ETM+4)(R2=0.72，p＜0.01)，8月份Chl-a濃度反演模型為:Log(Chl-a)=2.94-1.37*(ETM+1/ETM+3)+0.40*(ETM+2/ETM+3)-0.20*(ETM+3/ETM+4)(R2=0.92,p＜0.001)，均可以有效反演青山湖中Chl-a濃度分布特征和富營養(yǎng)化狀態(tài)污染特征，有助于實(shí)現(xiàn)藻華識別和

6、早期預(yù)警。
　　 (3)建立了基于魚體淋巴細(xì)胞凋亡EC50值的MCs細(xì)胞毒性評價方法。選取草魚淋巴細(xì)胞為研究對象，以細(xì)胞凋亡半數(shù)有效濃度EC50為毒性指標(biāo)，經(jīng)1nmol·L-1(約1μg/L)的微囊藻毒素MCLR、MCRR暴露2h，即能檢測到典型的細(xì)胞凋亡，并且與MCs暴露濃度呈顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系;草魚淋巴細(xì)胞經(jīng)濃度為1nmol·L-1的MCLR、MCRR分別與濃度為1、5、10、50、100nmol·L-1的CHCl2Br、

7、CHClBr2復(fù)合暴露2h，亦能檢測到細(xì)胞凋亡，且呈顯著的劑量-效應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用聯(lián)合作用系數(shù)法，分析4個復(fù)合暴露實(shí)驗組(MCLR-CHCl2Br、MCLR-CHClBr2、MCRR-CHCl2Br和MCRR-CHClBr2)的聯(lián)合作用結(jié)果均為相加作用。
　　 (4)明確了3種常見淡水硅藻對不同形態(tài)氮脅迫的敏感性差異。為了探索淡水硅藻在富營養(yǎng)化條件下作為藍(lán)藻競爭藻種的可行性，以太湖流域三種典型淡水硅藻(Nitzschiasp.，Cy

8、clotellameneghiniana，Gomphonemaparvulum)為研究對象，透射電鏡(TEM)為表征手段，通過觀察葉綠體超微結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)合硅藻光合放氧速率和抗氧化酶系統(tǒng)的響應(yīng)，表明Cyclotellameneghiniana是氨氮脅迫的敏感指示種，Gomphonemaparvulum和Nitzschiasp.在生長上對的NH4+耐受度高于C.meneghiniana;NH4+對C.meneghiniana的光合系統(tǒng)存在