铜绿微囊藻增值对水体内源磷污染的影响

第45卷增刊1吉林大学学报(地球科学版)Vol.45Sup.12015年7月JournalofJilinUniversity(EarthScienceEdition)July201511507-32铜绿微囊藻增值对水体内源磷污染的影响铜绿微囊藻增值对水体内源磷污染的影响郝建朝1,2，连宾1，刘惠芬2，卢显芝21南京师范大学生命科学学院南京2100232天津农学院农学与资源环境学院天津300384通过控制外源营养盐流入可以降低水体营养盐浓度，抑制蓝藻爆发。目前一些外源控制措施已经用于富营养化水体的修复，并取得一定成效。但是仅仅控制外源污染并不能抑制蓝藻爆发，底泥中营养物质的释放（内源污染）受到人们广泛关注。目前关于富营养化水体内源污染治理机制是抑制底泥中营养物质向上覆水迁移，如：底泥覆盖和底泥疏浚、生态修复等。但是这些措施成本高、时间长，难以大规模应用。本文基于磷是富营养化水体控制因子，研究铜绿微囊藻增值与底泥磷释放关系及其对底泥形态结构的改变，为富营养化水体治理提供理论依据。1试验方法取富营养化底泥50g放入500mL三角瓶中，加入不含磷的BG11培养基250mL，灭菌接入铜绿微囊藻25mL（取25mL母液加入50mL离心管中，离心10min（10,000rpm），加入25mL灭菌水，摇匀接种），进行培养，一直培养到铜绿微囊藻不能生长。不同时间从培养液中取出100mL培养液，再向三角瓶中加入100mL不含磷的BG11培养液。对于取出的培养液，测定藻密度、pH值、培养液总磷含量、培养液过滤后滤液水溶性含量和总磷含量。培养结束后，采用连续提取法和XRD分析技术测定底泥不同形态磷的含量和物相组成。2结果与分析（1）不同时间取出的藻液的藻密度和总磷含量呈先增加后降低的趋势，且培养52天后藻死亡。本试验中BG11培养基不含磷，藻增值过程中的磷来源于底泥，说明蓝藻增值会导致底泥中磷的释放。铜绿微囊藻培养过程中，培养液pH值增加，这可能是底泥磷释放所致。培养液中总磷含量高于滤液中总磷含量，说明由底泥释放的磷大部分被铜绿微囊藻所吸收。（2）依据质量守恒定理，本试验采取定期移除铜绿微囊藻培养液的形式降低水体中磷含量，结果表明这种方式能够抑制铜绿微囊藻生长。其机制是蓝藻增值吸收底泥释放的磷，移除铜绿微囊藻液可以把铜绿微囊藻吸收固定的磷除去，降低水体磷负荷，抑制蓝藻爆发。（3）磷形态的顺序提取法的原理是,利用不同化学浸提剂的特性将沉积物中各种形态的无机磷加以逐级分离。底泥的总无机磷含量为426.82μg/g，底泥中的可交换态磷浓度为11.54ug/g，铜绿微囊藻的爆发与总无机磷没有必然联系，而和可交换态磷有关。底泥在培养藻类之后的各种形态磷含量都高于对照组，说明水体中蓝藻生长会破坏底泥的形态结构，使各种形态的磷更易于溶出，为蓝藻生长提供磷素，导致蓝藻爆发。虽然蓝藻生长会导致各种形态磷更易于溶出，但是磷的释放并没有导致铜绿微囊藻无限期生长，说明其它形态磷并不能快速向可交换态磷转化。培养过藻类之后,Ca8-P含量大幅度增加。证明Ca8-P是由铜绿微囊藻增值所合成。（4）通过XRD物相分析可知，培养过铜绿微囊藻的底泥不含铁矿物。这可能是铜绿微囊藻增值导致了铁矿物的分解，而游离态的铁被铜绿微囊藻所吸收。为了验证此结果，本试验在试验室制备了氢氧化铁胶体，使用氢氧化铁胶体吸附磷，吸附达到饱和后，使用吸附磷饱和氢氧化铁胶体在无铁无磷的BG11培基金项目：江苏省优势学科建设项目(PAPD),天津市科技支撑计划重点项目(13ZCZDSF02600)。联系方式：连宾，E-mail：bin2368@vip.163.com。第45卷增刊1吉林大学学报(地球科学版)Vol.45Sup.12015年7月JournalofJilinUniversity(EarthScienceEdition)July201521507-32养基中培养铜绿微囊藻，藻液中检测到了铁，且氢氧化铁胶体结构发生了改变。3小结底泥中磷是伴随蓝藻生长而释放的。因此，在富营养化水体治理过程中应注意蓝藻增值。一方面可以通过环境友好型材料絮凝的方式絮凝去除蓝藻来达到清除内源污染的目的，另一方面可以在蓝藻增值过程中加入一些钙离子，使水体中磷酸根转化为不溶性矿物达到固定磷酸根的目的。参考文献：[1]BrookesJD,CareyCC.2011.Resiliencetoblooms.Science334:46-47.[2]QinBQ,ZhuGW,GaoG,ZhangYL,LiW,PaerlHW,CarmichaelWW.2010.AdrinkingwatercrisisinlakeTaihu,China:linkagetoclimaticvariabilityandlakemanagement.Environmenta