苏州古城区降雨径流对小球藻生长潜力影响及生理特性影响

作     者：唐琦雯 

作者单位：苏州科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田永静

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 0713[理学-生态学] 

主      题：小球藻 降雨径流 生长潜力 可溶性蛋白质和多糖 光合作用 

摘      要：随着水污染治理的加强,点源污染逐渐得到有效控制,面源污染成为了当今河道和湖泊外源污染的主要来源。降雨径流作为狭义上的面源污染,其对微藻生长的影响尚未见报道,亟需填补基于微藻生长角度的水生态安全研究空白。本文根据苏州城区典型用地功能区(文教区、住宅区、商业区、历史文化保护区)降雨径流水质污染特性,选择TN、TP、Cu、Zn和Pb作为限制性因子,以实际降雨径流水样为基液,按照各用地功能区污染物浓度区间分布规律设置限制因子水平,开展单一基质限制对小球藻生长潜力、生理特性和光合作用性能的影响试验。实验结果为苏州市降雨径流污染控制提供借鉴参考。本文主要研究内容和结论如下:(1)降雨径流对小球藻生长潜力的影响及苏州市降雨径流控制目标从生长潜力来看,上述限制性基质在设定水平内均促进小球藻增长,对小球藻生长过程的影响表现为迟滞期、对数期、稳定期的时间变化。不同用地功能区的小球藻最大藻密度(K)与限制因子类型、水平之间的相关性存在差异,K值与营养盐水平、N/P比、营养盐的吸收率之间无必然相关性。综合考虑小球藻生长过程曲线、动力学半饱和常数(Ks)拟合和小球藻生长抑制率(IR)计算结果和《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)要求,得知商业区TN≤4mg/L、Zn≤0.069 mg/L、历史文化区TN≤5.41 mg/L、TP≤1.875 mg/L、文教区Cu≤0.03 mg/L、住宅区Pb0.05 mg/L,对抑制小球藻的增殖有较好的效果。(2)降雨径流对小球藻生理特性的影响以小球藻可溶性蛋白质与多糖含量变化分析降雨径流对小球藻生理特性的影响。结果表明,所有限制性基质都随着基质水平提高而出现“低促高抑现象,但其作用机理并不相同。TN、TP、Cu、Zn水平增高抑制了蛋白质与多糖含量的增加,这是由于小球藻多处于较长的对数生长期、藻密度增长率较大,从而消耗了更多的蛋白质和多糖导致的,因此,呈现出与小球藻生长截然相反的规律;Pb高浓度限制时出现的藻密度和增长率较低,而蛋白质和多糖含量较高的情况,则是因为受Pb刺激而过量合成蛋白质和多糖用以对抗Pb毒性效应,这种“低促高抑现象代表了小球藻对稳态环境遭受破坏后的适应性进化反应。(3)降雨径流对小球藻光合特性的影响。通过测定微藻光合特性参数Yield(最大光能利用效率)、α(光合效率)、Ik(半饱和光强)和ETR(光合速率)研究不同基质限制时对小球藻光合作用的影响。研究发现,小球藻在实验基质水平限制条件下12d生长周期内,Yield、α随时间延长在商业区呈下降、住宅区上升、文教区在营养盐限制时下降而重金属限制上升或波动、历史文化区则整体缓慢下降趋势;Ik和ETR除在商业区呈下降趋势外,其它各区均呈波动状态。但各项光合作用参数变化与基质水平间的关系不明显,基质水平相近的不同地区会呈现不同的促进或抑制现象,表明各限制因子对光合作用的影响不以单一基质的浓度水平为基准发生,而是根据不同区域的个体情况出现不同影响作用。