藻原性內(nèi)負(fù)荷對(duì)水體TP貢獻(xiàn)估算方法

歐陽(yáng)凱華

湖北省宜昌市三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院

藻原性內(nèi)負(fù)荷對(duì)水體TP貢獻(xiàn)估算方法

歐陽(yáng)凱華

湖北省宜昌市三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院

基于藻源性內(nèi)負(fù)荷的概念，嘗試探索計(jì)算藻源性內(nèi)負(fù)荷的方法。在人工、最適、無(wú)菌環(huán)境下配制從貧到富三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別的藻類培養(yǎng)液，加入藍(lán)五種優(yōu)勢(shì)藻類進(jìn)行共培養(yǎng)，觀察不同級(jí)別的水體中藻類的生長(zhǎng)情況，同時(shí)對(duì)TP進(jìn)行測(cè)定。

藻源性內(nèi)負(fù)荷；水體負(fù)荷；估算方法

1 引言

一些優(yōu)勢(shì)藻類因?yàn)楹锤粻I(yíng)養(yǎng)進(jìn)程的加速而過(guò)度增殖，破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)正常的營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)平衡，這被稱之為“藻源性內(nèi)負(fù)荷”。

2 藻源性內(nèi)負(fù)荷概念的提出

當(dāng)前對(duì)于藻原性內(nèi)負(fù)荷估算方面鮮有報(bào)道，缺乏定量估算，這在某種程度上增加了正確認(rèn)識(shí)水華形成機(jī)理的難度，從而難以提出切實(shí)有效的控制辦法，國(guó)家水專項(xiàng)“十一五”課題中，對(duì)藻原性內(nèi)負(fù)荷量的估算設(shè)立成為一個(gè)需要重點(diǎn)研究的科學(xué)問(wèn)題。本文通過(guò)獲取藻細(xì)胞TP自身負(fù)荷估算結(jié)論及藻細(xì)胞TP釋放負(fù)荷估算結(jié)論，嘗試建立藻源性TP內(nèi)負(fù)荷的估算方法。

3 藻原性內(nèi)負(fù)荷估算方法

AGP(AlgalGorwthPotneaitl，藻類生長(zhǎng)潛力)試驗(yàn)是指某一水體中浮游植物所能達(dá)到的最高生物量，并且通過(guò)統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)前后營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化，可預(yù)測(cè)以后水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度，是一種有效地進(jìn)行預(yù)測(cè)、控制藻類增殖、測(cè)定藻類增長(zhǎng)潛力的。按照藻液的原始濃度，計(jì)算需接入的藻液量，接種后要求每種藻的濃度為5×102moL/ mL，培養(yǎng)液設(shè)置貧、中、富三個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別。每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別設(shè)置三個(gè)平行樣。所有實(shí)驗(yàn)均采用500mL的三角燒瓶，每瓶添加不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)別培養(yǎng)液200mL。五種藻類全部接入后，放入湖泊基地人工環(huán)境室進(jìn)行培養(yǎng)，光暗周期設(shè)為12h：12h，光照強(qiáng)度設(shè)為2500Lux，溫度為23℃，實(shí)驗(yàn)周期設(shè)置為20天。

實(shí)驗(yàn)儀器有：光學(xué)顯微鏡（OLYMPUSBH-2）、超凈臺(tái)（ZHJH-1112）、移液槍、移液管、酒精燈、培養(yǎng)皿、滅菌鍋（TOMYSS-325）、超聲波儀、分光光度計(jì)、0.45微米混纖膜、慢速定量濾紙。

試劑：魯哥試劑、氫氧化鈉、過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、硫酸、高錳酸鉀、草酸鈉、酒石酸鉀鈉、酒石酸第氧鉀、氨基磺酸、納氏試劑等。

AGP實(shí)驗(yàn)配水培養(yǎng)藻的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別設(shè)計(jì)按照表所示指標(biāo)進(jìn)行。

3.1 藻細(xì)胞TP負(fù)荷

我們對(duì)5種不同營(yíng)養(yǎng)水平藻細(xì)胞TP負(fù)荷的檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，多數(shù)藻種在中營(yíng)養(yǎng)組中細(xì)胞TP負(fù)荷最大，營(yíng)養(yǎng)級(jí)由貧至富依次是一個(gè)上升再下降的過(guò)程，富營(yíng)養(yǎng)級(jí)負(fù)荷最低。

3.2 藻TP釋放負(fù)荷

實(shí)驗(yàn)中測(cè)得過(guò)膜前后水質(zhì)TP指標(biāo)的變化，得到5種藻種在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)藻釋放負(fù)荷情況。藻體對(duì)水體在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)中影響不同，所有藻種在貧營(yíng)養(yǎng)組中，TP均呈現(xiàn)釋放，向水中釋放的磷負(fù)荷使水體TP升高，中營(yíng)養(yǎng)組和富營(yíng)養(yǎng)組均出現(xiàn)吸收現(xiàn)象，最大可達(dá)3.1pg/L（束絲藻）。隨著營(yíng)養(yǎng)程度增高，吸收能力下降，中營(yíng)養(yǎng)組吸收負(fù)荷值最大，尤為突出的是束絲藻，變化非常明顯。

在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)培養(yǎng)液中，所有藻種TP釋放量總體呈下降趨勢(shì)，在貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下，各藻種與初始培養(yǎng)基TP比值接近于1，且生物量沒(méi)有太大變化，說(shuō)明在TP含量較低時(shí)，藻體以合成和代謝自身含有P組分的生命活動(dòng)為主，可以維持生命，達(dá)不到增值要求，營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在中營(yíng)養(yǎng)組中，比值明顯小于1，而生物量迅速增加，說(shuō)明此時(shí)處于藻種吸收水體磷成分狀態(tài)，富營(yíng)養(yǎng)比值達(dá)到最低，藻體幾乎完全靠培養(yǎng)基中P進(jìn)行分裂增殖，平衡被打破。

3.3 細(xì)胞與其釋放TP負(fù)荷與的關(guān)系

藻細(xì)胞負(fù)荷總量與釋放總量比值平均值均為1.3左右，釋放量是隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的增高而增高，顯示為富＞中＞貧。

4 藻原性內(nèi)負(fù)荷估算驗(yàn)證

為了得到AGP實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性及可行性，實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)取出微囊藻對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)，分為持續(xù)添加培養(yǎng)基和不添加兩種培養(yǎng)環(huán)境，每個(gè)環(huán)境三個(gè)平行樣，再加一個(gè)只有培養(yǎng)基的空白樣。

光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光暗周期為12h：12h，光照強(qiáng)度為1800LUX，設(shè)定溫度為25°C。配劑為M11培養(yǎng)基。儀器與材料同前。

M11培養(yǎng)基：硝酸納200mg/L，磷酸氫二鉀20mg/L，硫酸鎂140mg/L，氯化鈣80mLg/，碳酸鈉40mg/L，檸錳酸鐵12mg/L，鈉鹽2mg/L，蒸餾水(2000mL)。調(diào)節(jié)PH值為8適宜。

微囊藻對(duì)TP表現(xiàn)為吸收，這與AGP實(shí)驗(yàn)結(jié)論完全吻合，即隨著營(yíng)養(yǎng)水平升高微囊藻對(duì)TP的釋放降低，在培養(yǎng)基富營(yíng)養(yǎng)水平時(shí)表現(xiàn)為吸收。結(jié)果表明，按照不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)配水測(cè)定藻類釋放TP負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)是切實(shí)可行的。

5 結(jié)論

（1）在藻類的生長(zhǎng)期，富營(yíng)養(yǎng)組中藻的TP釋放量為負(fù)，說(shuō)明藻類會(huì)大量吸收水體中的磷，水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，促進(jìn)藻類增值生長(zhǎng)，同時(shí)水體中的溶解性總磷數(shù)量變化不大，說(shuō)明藻類的生長(zhǎng)促進(jìn)水體磷形態(tài)的轉(zhuǎn)變，當(dāng)達(dá)到峰值后，藻類開(kāi)始衰亡，藻細(xì)胞TP負(fù)荷呈現(xiàn)釋放狀態(tài)，導(dǎo)致水體總磷增加，加劇水體富營(yíng)養(yǎng)化，水華便如此形成。TP負(fù)荷在藻類衰亡期水體向水體釋放，生長(zhǎng)期向水體吸收與自然狀況相符，能作為藻源性內(nèi)負(fù)荷的衡量指標(biāo)。

（2）本次試驗(yàn)所探索藻源性內(nèi)負(fù)荷的估算體系符合水體實(shí)際情況，可以作為自然水體的一個(gè)負(fù)荷表示，但是測(cè)定方法在自然界是否適用，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

[1]毛新偉，徐楓，徐彬，etal.太湖水質(zhì)及富營(yíng)養(yǎng)化變化趨勢(shì)分析[J].水資源保護(hù).2009(01)：48-51.

[2]孔繁翔，馬榮華，高俊峰，etal.太湖藍(lán)藻水華的預(yù)防、預(yù)測(cè)和預(yù)警的理論與實(shí)踐[J].湖泊科學(xué).2009(03)：314-328.