铜绿微囊藻毒素MC-LR与藻及其分泌物动态关联性研究

论文摘要

水体富营养化导致蓝藻等浮游植物过度增殖，释放出以微囊藻毒素（Microcystin）为主的多种毒素，严重危害人类健康和饮用水安全。现有的藻毒素检测方法多依赖于实验室完成，具有耗时、耗力、成本高昂，无法及时预警由藻毒素引起的饮用水危机等缺点。目前，叶绿素a浓度已作为一种可靠的藻类生物量表征指标，而荧光光谱也作为表征水体溶解性有机物（Dissolved Organic Matter，DOM）组成和浓度的一种技术手段，两者都已经实现了连续、自动、在线监测。因此，本文对铜绿微囊藻不同生长时期胞外MC-LR浓度随叶绿素a浓度和特定波段荧光信号强度的动态关联性进行研究，以期为基于藻类叶绿素a浓度和特定波段的荧光信号强度的藻毒素浓度间接评估提供理论基础。首先，本文在相同的环境条件下分别以BG-11培养基和自然水体为培养基对铜绿微囊藻进行了100天左右的培养，分析藻毒素MC-LR含量随藻类叶绿素a浓度的变化规律及二者的相关性。结果表明，两种培养基中铜绿微囊藻各个生长阶段均表现出相似的MC-LR动态释放规律，即对数期叶绿素a浓度和MC-LR浓度呈现正相关，稳定期前期叶绿素a和MC-LR浓度呈现负相关，衰亡期叶绿素a降低，MC-LR浓度则先增加后降低。对藻类对数生长期和衰亡期的叶绿素a和MC-LR浓度进行线性拟合，相关性系数均>0.8，因此认为可以由叶绿素a浓度粗略估计水体MC-LR的浓度水平。其次，本文研究了BG-11培养条件下部分环境因子（温度、光照强度和N/P比例）对铜绿微囊藻生长和产毒的影响。结果表明，铜绿微囊藻的最佳生长温度为25℃，而最佳产毒温度为20℃；在光照强度100μmol/m2/s条件下铜绿微囊藻具有最大的生长和产毒能力；P是藻类生长和产毒的限制因子，当N/P＞16:1时，增加P可同时显著提高藻类生长和产毒的速率，当N/P＜16:1时，继续增加P的含量对藻类生长和产毒效果不明显。最后，本文研究了自然水体培养条件下铜绿微囊藻不同生长阶段的胞外MC-LR浓度与培养基水体特征荧光光谱的变化规律以及二者的相关性。结果表明，培养基水体表现出3个特征荧光信号，分别记为荧光信号A（类蛋白）、信号X（海洋腐殖酸）和信号C（类富里酸）。同时，对以叶绿素a归一化的荧光信号A、信号X和信号C强度和归一化的胞外MC-LR进行相关性分析，在藻类衰亡期四者具有较好的线性相关性，相关系数分别为0.76、0.64、0.6。总的来看，藻类不同生长时期胞外MC-LR浓度与叶绿素a浓度、水体特定波段的荧光信号强度间均表现出一定的动态关联性。因此，一定程度上叶绿素a浓度、水体特定波段的荧光信号具有用来间接评估水体MC-LR的潜力。这将为研发水体藻毒素在线测量仪器提供一种新的思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 微囊藻毒素结构及理化性质
• 1.2 微囊藻毒素污染现状及危害
• 1.3 微囊藻毒素的产生
• 1.4 现代微囊藻毒素检测技术
• 1.5 本文的研究意义和研究内容
• 1.6 小结
• 2 铜绿微囊藻毒素MC-LR与藻浓度动态关联性研究
• 2.1 材料、仪器与试剂
• 2.2 实验方法
• 2.3 结果与分析
• 2.4 小结
• 3 环境影响因子对铜绿微囊藻生长和产毒的影响
• 3.1 材料、仪器与试剂
• 3.2 实验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.4 小结
• 4 铜绿微囊藻毒素MC-LR与藻类分泌物的关联性研究
• 4.1 材料、仪器与试剂
• 4.2 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.4 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 在读期间发表的学术论文