滨海人工湿地中藻类胁迫因素和氮磷利用研究

作     者：郑逸 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘宪斌;魏燕杰

授予年度：2020年

学科分类：07[理学] 08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：滨海地区 浮游植物 盐胁迫 化感物质 氮磷 

摘      要：微藻作为一类湿地中广泛存在的微生物具有对氮磷营养元素吸收利用的能力,因此亦是湿地水体自净功能的承担者。与其他类型人工湿地相比,滨海人工湿地具有盐度多变、水生植物与微生物种类相对较少的特点。本文以天津滨海新区临港湿地公园人工湿地为例,研究该人工湿地中盐度条件与湿地优势植物芦苇(Phragmites australis)所分泌的化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(简称“EMA,C7H1203)浓度条件对湿地中优势藻种普通小球藻(Chlorella vulgaris)及蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、抗氧化酶活性和过氧化产物、氮磷吸收利用能力的影响。得到如下结论:(1)不同盐度下的藻类培养结果表明,盐度高于0.5%时两种小球藻的生长均会受到盐度胁迫,但0.5%盐度条件对两种小球藻生长有促进作用,10 d培养实验结束后0.5%盐度下两种藻细胞密度分别为初始密度的16.59倍和11.52倍。相对于蛋白核小球藻而言,普通小球藻生长对于盐度变化更为敏感。通过对pH与氧化还原电位(ORP)的监测发现含盐条件下藻类更易使水环境酸化、低氧致使水质恶化。盐度升高还会刺激细胞丙二醛(MDA)含量增加,且不同盐度下藻类超氧化歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)变化明显。0.5%盐度条件有利于两种小球藻对氨氮的吸收及对水环境中总氮的去除,此条件下10 d氨氮吸收率分别为36.3%和49.5%,总氮去除率分别为32.8%和52.1%。盐度升高会抑制藻类对氮磷元素的吸收。(2)不同EMA浓度下藻类培养结果表明,普通小球藻生长不会受到EMA胁迫作用影响,且EMA浓度0.1 mg/L会促进其生长。EMA浓度增加会致使蛋白核小球藻实验组中pH与ORP低于对照组出现酸化和低氧现象使水质恶化。EMA可以有效促进两种小球藻对氨氮的吸收,其中在1.1 mg/L EMA浓度下两种藻9 d氨氮吸收率最佳分别为53.21%和60.94%。但在0.1 mg/L EMA条件下对总氮去除效果最佳,9 d去除率分别为45.44%和58.80%。EMA浓度升高还会抑制藻类对磷元素的吸收利用。(3)联合胁迫藻类实验的结果表明,盐度可以提升EMA对普通小球藻产生促进作用的浓度阈值。盐度和EMA对于蛋白核小球藻的生长胁迫具有协同作用。在促进普通小球藻吸收氨氮能力时两条件具有协同作用。随着盐度及EMA浓度升高,两条件对藻类吸收氨氮的影响互为拮抗作用。相比单独作用,盐度及EMA联合作用可以进一步提升藻类对总氮的去除能力。实验结果同时证明由于盐度及EMA胁迫作用的增强,致使藻类对氮元素转化作用增强,从而导致水环境中硝态氮的含量增加。盐度与EMA浓度对藻类吸收磷元素表现为协同抑制作用。