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大型海藻生理生化特性对营养盐和水流交换的响应 ——以羊栖菜和石莼为例

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大型海藻生理生化特性对营养盐和水流交换的响应 ...

作者：林芳浙江大学

学位级别：硕士

大型海藻是极具潜力的富营养化海域修复生物物种,大型海藻的修复潜力及环境因子和其修复潜力之间的关系是大型海藻生物修复领域的前沿热点问题。大型海藻的生长速率和修复潜力受多种环境因子的影响,包括温度、光照、营养盐、C02水平、p... 详细信息

大型海藻是极具潜力的富营养化海域修复生物物种,大型海藻的修复潜力及环境因子和其修复潜力之间的关系是大型海藻生物修复领域的前沿热点问题。大型海藻的生长速率和修复潜力受多种环境因子的影响,包括温度、光照、营养盐、C02水平、pH、水体流动、盐度、光暗比、密度等因素。其中,充足的氮、磷营养盐供应是维持大型海藻高生物量的关键,而水流交换速率不仅可以维持实验体系中营养盐的供应,还可以调节因光合作用被加速消耗溶解碳而上升的pH,增加水体溶解碳,去除已死亡的藻细胞、阻碍生长的营养代谢产物及污浊生物。然而目前在国内外众多学者的研究中,关于水流交换量对大型海藻的生理生化和营养盐吸收的影响方面研究却并不多见,而关于水流交换量与营养盐浓度对大型海藻的影响是否存在交互的研究也未见报道。本文在综述营养盐浓度和水流对大型海藻生理生化影响的基础上,探讨了营养盐浓度、水流交换量及两者交互作用对大型海藻羊栖菜、石莼的生理生化影响,以期为大型海藻修复海域富营养化的实践提供理论基础。主要研究结果如下：1.营养盐浓度、水流交换量和两者的交互作用均对羊栖菜的平均相对生长速率（SGR）存在一定的影响。各种水流交换情况中,羊栖菜的长势随营养盐浓度的变化较为一致,表现为中浓度营养盐下生长速度快,而高浓度营养盐下生长则受到抑制。随水流交换量的增加,中浓度营养盐供给条件下SGR呈上升趋势,而高浓度营养盐供给条件下SGR呈先升后降趋势。营养盐的供给对可溶性蛋白质（Soluble protein, SP）含量有显著影响,水流交换量则对可溶性碳水化合物（Soluble carbohydrate, SC）含量有显著影响。2.石莼的生长主要受营养盐浓度与水流交换量的独立影响。虽然水流交换量对石莼生长无明显作用规律,但是当水流交换量为l00 vol/d时,石莼的平均SGR为5.93±0.82% d-1,远高于其他水流交换量下（0、25、50、200 vol/d）的平均SGR3.85±0.21%d-1。营养盐浓度增高时,石莼SGR呈线性增长。在中、高浓度营养盐下,SGR分别能达到6.31±0.38% d-1和8.00±0.51% d-1。虽然石莼在高浓度营养盐下能保持较快的生长速率,但是当水流交换量达到200 vol/d时,藻体会出现漂白现象。随营养盐浓度的增加,类胡萝卜素（Carotenoid, Car）含量呈上升趋势,而叶绿素a（Chlorophyll a, Chl a）和SP含量呈先升后降趋势,SC含量则与之相反。营养盐浓度对Chl a, Car、 SP和SC含量均有显著影响。3.由羊栖莱和石莼生理生化指标比较得知,石莼的SGR（4.23±0.24%d-1）要高于羊栖菜（2.42土0.15%d-1）。高浓度营养盐对羊栖菜的生长存在抑制作用,但对石莼的生长则无明显作用,因此石莼在高浓度营养盐条件下更具生存优势。营养盐浓度可以通过强化羊栖菜和石莼的光合反应以促进藻体生长,但营养盐浓度对羊栖菜Chi a和Car含量无显著影响,而对石莼Chl a和Car含量有显著影响,因此两者光合反应强化的机理有所差别。营养盐浓度对羊栖菜的SP含量和石莼的SC. SP含量有显著影响。水流交换量对羊栖菜SC含量有显著影响,说明由水流交换量所增加的CO2对于羊栖菜的固碳作用及可溶性碳水化合物合成有一定影响,但在高水流交换量下,其作用并不明显。4.通过羊栖菜及石莼生长对水流速度的响应小试,我们发现在目前中国典型富营养化海域的氮、磷背景下,水流速度为0.1m/s到0.3 m/s时石莼的SGR均高于相应条件下生长的羊栖菜。水流交换量对羊栖菜和石莼的生长均有显著影响,而水流速度对羊栖菜和石莼的生长均无显著影响。高浓度营养盐对羊栖菜的生长存在抑制作用,但是水流交换量和水流流速均会在一定程度上缓解高浓度营养盐对羊栖菜生长的毒害作用。虽然提升水流速度能防止石莼漂白现象的出现,但是总体上石莼生长速率的增加却显著低于调控水流交换量下生长速率的增加。

关键词：大型海藻羊栖菜石莼营养盐水流交换量

褐煤与石莼共热解制备活性炭及其吸附性能研究

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褐煤与石莼共热解制备活性炭及其吸附性能研究

作者：刘靖武汉科技大学

学位级别：硕士

我国低阶煤储量占煤炭总储量的一半以上,资源量丰富。褐煤的煤化度低、热值高、水分高,是一种典型的低品质煤,直接利用效率低,将褐煤与生物质通过共热解方式利用成为国内外褐煤研究热点之一。但大量的热解半焦如不能有效利用,不仅浪费... 详细信息

我国低阶煤储量占煤炭总储量的一半以上,资源量丰富。褐煤的煤化度低、热值高、水分高,是一种典型的低品质煤,直接利用效率低,将褐煤与生物质通过共热解方式利用成为国内外褐煤研究热点之一。但大量的热解半焦如不能有效利用,不仅浪费资源而且污染环境。活性炭具有比表面积大、表面官能团多等特点,广泛应用于吸附、储能等领域。将低成本的热解半焦通过活化制备得到高附加值的活性炭,有望大幅度提高褐煤和生物质资源的利用效率。本试验选用褐煤和石莼作为热解原料,在一定工艺条件下进行热解并对固态热解产物进行活化。对热解产物进行GC-MS、FTIR、SEM、TGA等表征并分析,探究共热解过程中的协调作用,优化热解工艺。以活性炭的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值为吸附性能指标,探究活化时间、活化温度、碱炭比(KOH与半焦质量比)等活化条件对活性炭吸附性能的影响,采用单因素试验和响应面法优化两种活性炭制备工艺。两种活性炭进行SEM分析、FTIR分析和比表面积分析,并探究两种活性炭吸印染废水附机理(等温吸附模型、吸附动力学模型)。在本研究的实验条件下,得出了研究结论:(1)当石莼掺混质量分数为30%时,热解油产率达到最大值14.03%,较单一褐煤热解时热解油产率提高了57.59%,热解油GC-MS和原料热重分析结果也均发现共热解过程存在协同效应。(2)单因素试验和响应面BBD法优化工艺条件,并得到褐煤-石莼基活性炭最佳制备工艺条件为:碱炭比为2.95、活化时间为59.09min、活化温度为812.90℃;该条件下的理论亚甲基蓝吸附值为710.98 mg/g、碘吸附值为1724.1mg/g;其BET比表面积高达1519.3m/g,微孔孔隙结构发达。(3)石莼基活性炭最佳制备工艺条件为:碱炭比为2.99、活化时间为44.47min、活化温度为809.91℃;该条件下的理论亚甲基蓝吸附值为931.38 mg/g、碘吸附值为1843.11mg/g;其BET比表面积为2616.3m2/g,为微/中孔复合结构。(4)两种活性炭表面含有丰富的羟基等官能团,两种活性炭的吸附印染废水机理模型均最符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。

关键词：印尼褐煤石莼共热解活性炭吸附性能吸附机理

Characterization of small RNAs from Ulva prolifera by high-throughput sequencing and bioinformatics analysis

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Chinese Science Bulletin 2011年第27期56卷 2916-2921页

作者： HUANG AiYou WANG GuangCe HE LinWen NIU JianFeng ZHANG BaoYu Institute of Oceanology the Chinese Academy of Sciences (IOCAS) Qingdao 266071 China Graduate University of the Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China

The seaweed Ulva prolifera exists in 2 different states; attached to rocks or free-floating. However, there is little difference between the structures of the 2 states. U. prolifera thalli show significant differences in growth rate, with the attached thalli growing at a normal rate and free-floating thalli growing at a much faster rate. This raised the possibility that the growth of the two states may be regulated differently. miRNAs are important post-transcriptional regulators. In higher plants and animals, miRNAs have been extensively studied but they have been rarely studied in algae. To identify U. prolifera miRNAs and to investigate their possible roles in proliferation, we constructed and sequenced small RNA (sRNA) libraries from U. prolifera. Our results show that U. prolifera has a complex small RNA system that might play important roles in various processes.

关键词：小分子RNA 生物信息学增殖分析表征石莼测序高通量 miRNA

应用PCR-DGGE技术研究石莼、网地藻藻际微生物多样性

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生物技术通报 2014年第12期30卷 73-77页

作者：冯学珍伍善广陆苑广西科技大学柳州545006

应用变性凝胶梯度电泳(PCR-DGGE)技术对石莼、网地藻藻际微生物多样性进行研究,并对其进行相似性、未加权聚类分析(UPGMA)及微生物多样性(Shannon)指数分析。结果表明,PCR-DGGE图谱显示,石莼、网地藻藻际微生物DGGE图谱有着明显的差异性... 详细信息

应用变性凝胶梯度电泳(PCR-DGGE)技术对石莼、网地藻藻际微生物多样性进行研究,并对其进行相似性、未加权聚类分析(UPGMA)及微生物多样性(Shannon)指数分析。结果表明,PCR-DGGE图谱显示,石莼、网地藻藻际微生物DGGE图谱有着明显的差异性,具体表现在条带数及密度值的不同。Quantity one图谱分析表明:石莼藻际微生物16S r RNA基因的V3区共分离得到25条DNA片段,网地藻为16条DNA片段。DGGE相似性及未加权聚类分析表明:网地藻藻际微生物间的相似性为77.78%,石莼藻际微生物细菌群落间的相似性为49.25%。Shannon指数分析表明,石莼藻际微生物多样性指数显著高于网地藻(P石莼藻际微生物细菌群落较网地藻丰富。

关键词：变形凝胶梯度电泳(PCR-DGGE) 石莼网地藻藻际微生物微生物多样性

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石莼修复富营养化海水的实验研究

江汉大学学报（自然科学版） 2017年第5期45卷 395-399页

作者：胡劲召胡鑫鑫刘成前徐功娣卢徐节热带生态环境保护学院海南热带海洋学院海南三亚572022

富营养化可引发赤潮和养殖动物病害,给养殖业带来巨大损失,中国的多数海水养殖区富营养化相当严重。研究了石莼对富营养化海水中营养盐的吸收去除效果。结果表明:总氮、氨氮和总磷初始浓度分别为14、3.8、1.9μmol/L,石莼种植藻体密度2.... 详细信息

富营养化可引发赤潮和养殖动物病害,给养殖业带来巨大损失,中国的多数海水养殖区富营养化相当严重。研究了石莼对富营养化海水中营养盐的吸收去除效果。结果表明:总氮、氨氮和总磷初始浓度分别为14、3.8、1.9μmol/L,石莼种植藻体密度2.5 g/L,吸收时间10 d,总氮、氨氮和总磷去除率分别达80%、81.6%和79%。因此,利用石莼处理养殖废水具有时间短、效率高的特点,可用于富营养化水体或养殖废水的处理。

关键词：石莼富营养化海水生物修复脱氮除磷

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石莼饲料对鲈鱼生长影响的研究

饲料研究 2012年第8期35卷 58-60页

作者：赵瑞祯山东即墨市海洋与渔业局

试验选取体质量约为6 g的杂食性海洋经济鱼类-鲈鱼作为试验对象,采取摄食率法及集鱼法作为试验方法,研究饲料中不同比例的石莼添加量对鲈鱼生长及诱食活性的影响,比较和评价添加不同石莼剂量的饲料对鲈鱼的诱食效果及生长影响。结果表明... 详细信息

试验选取体质量约为6 g的杂食性海洋经济鱼类-鲈鱼作为试验对象,采取摄食率法及集鱼法作为试验方法,研究饲料中不同比例的石莼添加量对鲈鱼生长及诱食活性的影响,比较和评价添加不同石莼剂量的饲料对鲈鱼的诱食效果及生长影响。结果表明:10%和15%石莼添加量的饲料对鲈鱼均有显著诱食作用;0、5%和20%石莼添加量的饲料对鲈鱼诱食作用不显著;25%石莼添加量的饲料对鲈鱼有抑制摄食作用。饲用10%和15%石莼添加量的饲料鲈鱼增重率明显提高且降低饵料系数,其中以10%石莼添加量的饲料效果最为显著(P<0.01),增重率提高了109.7%,饵料系数降低了36.19%。

关键词：鲈鱼石莼诱食剂饵料诱食活性

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石莼和龙须菜对染料亚甲基蓝的吸附研究

广州大学学报（自然科学版） 2017年第4期16卷 71-77,88页

作者：夏建荣梁健锋曾晓鹏广州大学环境科学与工程学院广州广东510006

为探讨大型海藻石莼(Ulva lactuca)和龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对染料亚甲基蓝(methylene blue)的吸附特性,文章通过静态吸附实验研究了溶液起始pH值、吸附时间、海藻生物量和染料浓度对海藻吸附亚甲基蓝的影响,并结合吸附等温... 详细信息

为探讨大型海藻石莼(Ulva lactuca)和龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对染料亚甲基蓝(methylene blue)的吸附特性,文章通过静态吸附实验研究了溶液起始pH值、吸附时间、海藻生物量和染料浓度对海藻吸附亚甲基蓝的影响,并结合吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学和红外光谱研究了其吸附机理.结果表明,石莼和龙须菜对亚甲基蓝的吸附容量随溶液起始pH值的增加而增加,最适pH值为4~10;60 min吸附达到平衡;吸附容量随着海藻生物量的增加而减少,但随着染料浓度的增加而增加.通过Langmuir和Freundlich等温吸附模型对数据进行拟合,Langmuir等温吸附模型能很好描述石莼和龙须菜对亚甲基蓝的吸附,拟合得出的最大吸附容量分别为709.22 mg·g^(-1)和231.48 mg·g^(-1).准二级动力学模型能很好描述反应的吸附动力学.吸附热力学分析显示石莼和龙须菜的吸附反应均为自发的放热反应.此外,吸附前后红外光谱结果说明在海藻表面的羟基、氨基和酰胺基与亚甲基蓝的吸附有关.结果表明,石莼和龙须菜对亚甲基蓝的吸附具有较高的吸附容量,是有潜力的染料废水吸附剂.

关键词：石莼龙须菜吸附亚甲基蓝

裂片石莼水提物清除ABTS和DPPH自由基的光谱学研究

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生态科学 2013年第4期32卷 447-452页

作者：钟钰陈填烽郑文杰杨宇峰暨南大学水生生物中心广州510632 水体富营养化与赤潮防治广东省教育厅重点实验室广州510632 暨南大学化学系广州510632

研究了大型海藻裂片石莼和富硒裂片石莼水提物清除2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基能力及其光谱学特征。分光光度计法测定,水提物ABTS自由基体系测定波长为734 nm,体系稳定... 详细信息

研究了大型海藻裂片石莼和富硒裂片石莼水提物清除2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基能力及其光谱学特征。分光光度计法测定,水提物ABTS自由基体系测定波长为734 nm,体系稳定时间为6 min;DPPH自由基体系测定波长为515 nm,体系稳定时间为30 min。结果表明,裂片石莼水提物具有良好的抗氧化活性,能有效、快速地抑制溶液中ABTS和DPPH自由基。在优化选择的反应体系中,裂片石莼、富硒裂片石莼和标准抗氧化剂VC对ABTS自由基的半数抑制浓度(IC50)分别为76.40μg/ml、54.11μg/ml和60.69μg/ml,说明富硒裂片石莼水提取的总抗氧化活性明显优于VC,富硒培养可以显著提高裂片石莼的抗氧化活性。裂片石莼、高硒裂片石莼和标准抗氧化剂VC对DPPH自由基的IC50值分别为123.29μg/ml、76.825μg/ml和24.787μg/ml。综合上述,富硒培养裂片石莼水提物具有优良的抗氧化活性,对水溶性自由基的抑制率明显高于脂溶性自由基,有广阔的开发前景。

关键词：石莼硒抗氧化活性 ABTS DPPH

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海洋酸化影响重金属Cd对石莼的生理学毒性

广州大学学报（自然科学版） 2019年第6期18卷 80-87页

作者：江莹莹金鹏曾晓鹏卫燕云夏建荣广州大学环境科学与工程学院广东广州510006

以石莼(Ulva lactuca)为研究对象,探究不同CO2(390×10-6和1000×10-6)和Cd2+(0 mmol/L、0.05mmol/L和0.10 mmol/L)浓度对大型海藻石莼光合生理的耦合效应.结果表明:随着Cd2+浓度增加,石莼的相对生长速率、净光合速率、光反应中心II最... 详细信息

以石莼(Ulva lactuca)为研究对象,探究不同CO2(390×10-6和1000×10-6)和Cd2+(0 mmol/L、0.05mmol/L和0.10 mmol/L)浓度对大型海藻石莼光合生理的耦合效应.结果表明:随着Cd2+浓度增加,石莼的相对生长速率、净光合速率、光反应中心II最大光能转化效率和实际光能转化效率,与对照组(0 mmol/L)相比,均显著降低,且在CO2浓度升高的条件下,这种负面效应更加显著.Chla、Chlb和Car含量在Cd2+浓度升高时明显降低,对Cd2+和CO2的交互作用影响的敏感度为:Chla>Chlb>Car.Cd2+和CO2对胞外碳酸酐酶存在明显的交互作用,而CO2浓度升高使酶活性下降更明显.以上结果表明,海洋酸化加剧了Cd2+对石莼的生理学毒性作用.

关键词：海洋酸化镉石莼生长光合作用