基于化感作用的環(huán)境友好型抑藻劑的研究.pdf

1、當(dāng)前，有害藻類爆發(fā)現(xiàn)象是一個(gè)全球性問題，能導(dǎo)致水環(huán)境惡化、損害水體正常利用，而抑藻劑的開發(fā)與應(yīng)用被認(rèn)為是效果顯著和極具潛力的應(yīng)對措施之一。本研究論文以化感物質(zhì)抑藻的新理念為基礎(chǔ)，廣泛發(fā)掘抑藻劑資源，結(jié)合生態(tài)安全性分析等進(jìn)行系列的實(shí)驗(yàn)研究，研制出7種抑藻能力強(qiáng)的環(huán)境友好型抑藻劑，并探討環(huán)境條件和吸附劑等對抑藻劑抑藻作用的影響。同時(shí)，還根據(jù)藻類的生理和生化性質(zhì)進(jìn)一步探討抑藻劑的抑藻作用機(jī)理，為抑藻劑的科學(xué)應(yīng)用提供理論依據(jù)。通過研究獲得了如下

2、主要結(jié)果： 1、篩選出多種具有高效抑藻活性的材料 根據(jù)化感作用原理，選擇15種常見陸生植物為原材料進(jìn)行抑藻實(shí)驗(yàn)，通過比較抑制率、抑制時(shí)間、抑藻濃度等參數(shù)，篩選出對塔瑪亞歷山大藻(Alexandrium tamarense DH01)抑制作用較強(qiáng)的有烏梅(Fructus Mume)、黃連(Rhizoma Coptidis)、大黃(Radix et Rhizoma Rhei)、綠茶、檳榔(Semen Arecae)、大青葉(

3、Folium Isatidis)等6種材料，處理濃度為1 g L-1時(shí)1 d IR為90.13-100％；其次是紅茶、板蘭根(Radix Isatidis)、苦參根(Radix Sophorae Flavescentis)、魚腥草(Herba Houttuyniae)、鶴虱(Fructus Carpesii)，1 d IR為74.77-88.31％；此外，高抑藻率(90-100％)至少可以保持5 d。使君子(Fructus Quisqu

4、alis)不具抑制該藻的能力。進(jìn)一步研究了板蘭根、苦參根、魚腥草、黃連及檳榔等5種藥物兩兩聯(lián)用的抑藻作用效果，結(jié)果顯示，板蘭根+苦參根、板蘭根+魚腥草、魚腥草+苦參根等聯(lián)合使用比單種時(shí)抑藻效果明顯加強(qiáng)。另外，還發(fā)現(xiàn)經(jīng)反復(fù)沖泡后的綠茶渣仍然具有很好的抑藻作用，其資源再利用價(jià)值值得關(guān)注。 研究了大蒜液對常見的6種赤潮藻類的抑藻譜，結(jié)果顯示：大蒜液可強(qiáng)烈抑制塔瑪亞歷山大藻(A．tamarense DH01)、錐狀斯氏藻(Scripps

5、iella trochoidea)、鏈狀亞歷山大藻(A．catenella DH01)和A．satoanum DH01等幾種赤潮藻類，其有效抑藻濃度為0.04％。不能抑制微小亞歷山大藻(A．minutum TW01)及牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)。此外，還發(fā)現(xiàn)大蒜素也具有抑制ATDH01的能力，有效抑藻濃度為1 mg L-1。藻液經(jīng)大蒜液及大蒜素處理3 h后(有效抑藻濃度下)抑藻率一般能達(dá)到90％以上。

6、 2、闡析了大蒜抑藻劑的抑制機(jī)理 以A．tamarense DH01為模式藻研究了大蒜液及大蒜素對藻生理生化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)濃度下大蒜液及大蒜素能使ATDH01藻的蛋白質(zhì)、葉綠素、類胡蘿卜素等重要組分的相對含量降低，提高藻的CAT酶活力，降低SOD酶及抗超氧陰離子自由基相對活性；同時(shí)，能明顯降低藻的光合作用速率、增加呼吸速率?？梢?，大蒜液及大蒜素是通過改變藻的重要的細(xì)胞物質(zhì)組成，使其生理功能異常，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞活動(dòng)受抑制甚至發(fā)

7、生死亡。另外，還發(fā)現(xiàn)大蒜液的抑藻性能相當(dāng)穩(wěn)定，100℃水浴1 h對其影響不大，而保存時(shí)間及溫度對其抑藻能力也沒有明顯影響。 3、評價(jià)了抑藻劑的生態(tài)安全性 研究了抑藻劑對常見3種有益藻類的生長抑制，以及對3種浮游動(dòng)物、2種稚蝦和2種幼魚的毒害作用。根據(jù)24—h LC50對抑藻材料生態(tài)安全性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大蒜素濃度高達(dá)10 mg L-1在96 h不會(huì)明顯影響小球藻(Chlorella sp．)、球等鞭金藻(Isochry

8、sis galbana)及牟氏角毛藻的生長，0.32％大蒜液不會(huì)影響牟氏角毛藻生長；大蒜液對各種生物的毒性由小到大為：褶皺臂尾輪蟲群體、真鯛幼魚、蒙古裸腹溞、花尾胡椒鯛、褶皺臂尾輪蟲(同齡)、5日齡鹵蟲、斑節(jié)對蝦稚蝦、凡納濱對蝦稚蝦；大蒜素對不同動(dòng)物的毒性由小到大為：真鯛幼魚、蒙古裸腹潘、褶皺臂尾輪蟲(同齡)、花尾胡椒鯛幼魚、褶皺臂尾輪蟲群體、5日齡鹵蟲、斑節(jié)對蝦稚蝦、凡納濱對蝦稚蝦。 凡納濱對蝦稚蝦對抑藻材料的耐受能力由強(qiáng)到弱

9、為：綠茶、檳榔、黃連、大蒜素。斑節(jié)對蝦稚蝦對抑藻材料的耐受能力由強(qiáng)到弱為：秦皮、魚腥草、檳榔、黃連、綠茶、鶴虱、榧子、板藍(lán)根、烏梅、苦參根、大黃、大蒜素。 本論文所提出的效率—安全比概念綜合考慮了抑藻劑的抑藻效果、生態(tài)安全性、成本等因素，有助于完善有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的生態(tài)安全抑藻劑的篩選，由此發(fā)現(xiàn)綠茶、大蒜液、大蒜素、秦皮、魚腥草、檳榔、黃連是抑藻效果好、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)低的抑藻材料。 4、提出了抑藻劑的應(yīng)用策略與實(shí)施方法

10、通過比較抑藻材料在水浸提液、干粉、凍干粉等不同形態(tài)下的抑藻能力，觀察不同吸附劑及載體對抑藻能力的影響，結(jié)合抑藻劑的成本分析，制備了幾種抑藻劑成品，并提出了抑藻劑的使用水域及較為合理的使用方法。發(fā)現(xiàn)中草藥等抑藻材料水浸提液與干粉的抑藻能力基本相當(dāng)，前者作用速度略快，但后者作用持續(xù)較長；采用蘆薈和海帶干粉作為吸附劑可延長中草藥抑藻劑在水層中的停留及作用時(shí)間，進(jìn)而提高抑制率。 采用浮石、紗布為基質(zhì)的大蒜抑藻劑抑藻能力比陶粒大蒜抑藻劑強(qiáng)