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《北京工商大学》 2009年
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铜绿微囊藻氮磷代谢及微囊藻水华综合评价

方群  
【摘要】: 水资源是人类赖以生存的基本物质,随着人口增长和社会经济飞速发展,水的需要量急剧增加。许多湖泊、水库已进入富营养化,甚至达到重度富营养化状态。目前广泛采用的是中国环境监测总站推荐的水体富营养化综合评价指数法,关于水华定量评价研究却较少,研究水华暴发时成为优势藻种的铜绿微囊藻氮磷代谢及微囊藻水华暴发定量评价有着重要意义。 课题主要研究了铜绿微囊藻代谢的影响因素,分析了铜绿微囊藻的细胞内氮、磷与水体氮磷营养盐的关系,实验发现铜绿微囊藻生长量与其生长过程中氮代谢有较好的相关性。对铜绿微囊藻的代谢影响大小顺序为:初始磷浓度氮磷比初始氮浓度,细胞内份额氮磷含量的大小限制了叶绿素-a的最大现存量;铜绿微囊藻对水体中氮磷营养盐的吸收比率在叶绿素-a达到最大现存量时,数值虽然有小幅上扬,但是没有出现激增的情形。 通过实验测定了铜绿微囊藻细胞内氮、细胞内磷、叶绿素-a,找出水生植物对铜绿微囊藻营养盐代谢的影响,以及通过测定铜绿微囊藻呼吸商、过氧化氢酶,找出狐尾藻化感物对铜绿微囊藻微观指标的影响。发现当水体营养盐含量丰富时,水生植物及其种植水的化感作用对铜绿微囊藻代谢影响大于营养竞争,由强到弱的顺序为:狐尾藻金鱼藻,水芙蓉和水葫芦及其种植水对铜绿微囊藻生长影响甚微。在加入化感物质后呼吸商和过氧化氢酶均出现下降趋势,推测狐尾藻化感物质破坏了过氧化氢酶活性,导致细胞内大量活性氧无法清除,使得铜绿微囊藻呼吸系统和细胞膜受到影响,抑制了铜绿微囊藻呼吸作用,从而影响铜绿微囊藻代谢。 在研究水体氮磷营养盐对铜绿微囊藻代谢能力的基础上,建立Monod模型揭示铜绿微囊藻与水环境中氮磷营养盐的关系,以及通过Droop模型找出细胞内磷酸盐与铜绿微囊藻生长的关系。通过比较铜绿微囊藻和混合藻种的Monod模型参数发现铜绿微囊藻的氮磷半饱和常数比混合藻种的要低,推测在氮磷浓度偏低时,由于铜绿微囊藻对水体中营养盐浓度有较高的亲和力,更易吸收营养盐,此时铜绿微囊藻更易成为优势藻种;铜绿微囊藻的光强半饱和常数比混合藻种要小很多,推测在较低的光强下,铜绿微囊藻对光照有较好的亲和力,铜绿微囊藻具有更高的成为优势的概率;但在光照充足时,由于铜绿微囊藻的最大比增长速率小于混合藻种,可以知道铜绿微囊藻不是靠快速增殖的方式来实现优势地位,而是通过铜绿微囊藻利用自身气泡的优势下沉到底泥吸取营养,上浮到水面上层吸收阳光来获得的。 利用实验所建立的磷酸盐和光照Monod模型数据得到铜绿微囊藻的生长模型: ,将计算值与实际测量值比较,相对误差为3.21%,认为此模型基本合理。提出铜绿微囊藻的光合作用平均活化能模型: ,受水体营养盐、光照、温度等影响的光合作用平均活化能是衡量铜绿微囊藻是否暴发水华的临界能量形式,通过数据分析发现光合作用平均活化能大于45KJ时,极易发生水华。 为了更为全面的对水华进行综合评价,本文将结合微观指标铜绿微囊藻的光合作用平均活化能E、宏观上的水体富营养化综合评价指数以及直观指标透明度,提出对水华发生程度的定量评价函数F。将此水华定量评价模型与水体富营养化评价指数法进行比较,发现该评价模型能用于描述水华生长的不同阶段,评价结果与事实相符。
【学位授予单位】:北京工商大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X824

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