CN103109807A - 一种焦性没食子酸在抑制藻类生长中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦性没食子酸在抑制藻类生长中的应用。焦性没食子酸为水生植物自然分泌的次生代谢产物。焦性没食子酸或化学合成的相同结构化合物，不会对环境中其他生物造成影响。使用方法特点为，在藻华还未爆发时就开始向水体投加，在藻类刚开始生长时发挥抑制作用，使藻类保持在较低密度，有效防止水体蓝藻水华的爆发，具有安全，高效，可降解等特点，可广泛应用于自然或景观水体。

Description

一种焦性没食子酸在抑制藻类生长中的应用

技术领域

本发明属于生态控藻技术领域，涉及一种焦性没食子酸在抑制藻类生长中的应用，利用沉水植物分泌的化感物质焦性没食子酸进行控藻，通过对藻类细胞膜及DNA造成损伤，抑制藻类生长，可有效的抑制藻类水华的爆发。

背景技术

水体富营养化导致的蓝藻水华，使水体生态系统遭到破坏，藻类产生的藻毒素严重危及水体生态系统及人体安全，如何有效控制富营养化水体中的藻类生长，防止水华发生成为水生态保护与污染水体修复不能回避的重要问题之一。

已有的控藻技术可分为物理、化学和生物三类。其中物理清除主要包括机械或人工打捞、黏土絮凝等方法，适用于对藻华的应急性清除，但是工作量大，成本高，还面临对收集藻体的进一步处置，不适于大面积水华的根除；化学杀藻主要是向水华水域施入一定量化学药剂，该类方法操作方便，见效快，但效果持续时间短，杀藻的同时也对了水体中其他生物产生毒害，残留药剂及其分解产物不可避免地会引起二次污染，不能大面积持续使用；生物控藻技术主要是通过位于食物链上游的生物如鲢鱼和鳙鱼等对藻华的摄食或是利用微生物对藻华的絮凝或者对藻细胞的裂解来达到消除藻华的目的，但对于有毒藻华，面临着毒素在食物链的生物富集或者毒素在水体中的大量释放，控藻的同时也会带来新的生态安全问题。

此外，对于杀藻剂使用也只是治标不治本，水华一旦发生，即使使用杀藻剂，在短时间类杀死藻类，然后使用絮凝剂使藻体沉入水底，可在短时间内使水体达到透明状态，但是，由于营养条件的存在，气温升高，休眠的孢子体会复苏，水华再度爆发。同时，直接杀死蓝藻很容易因蓝藻细胞的破碎从而将胞内藻毒素及其他代谢产物释放到水体中，促进其降解，形成异味物质，反而增加了从水体中消除这些化学物质、改善水质的难度。如何使藻华还未发生时就使藻体生长保持抑制，使藻类种群保持在较低的密度状态，才是控制蓝藻水华爆发的关键所在。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术解决方案是：在水华藻体生物量达阈值水平的时候，开始投加天然化感物质焦性没食子酸，在蓝藻水华还未发生时就使藻体生长保持抑制，使水体中藻类种群保持在较低的密度状态，同时不会对水体中其他生物产生毒害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦性没食子酸在抑制藻类水华中的应用。焦性没食子酸（Pyrogallic Acid，PA），又称连苯三酚，焦樯酸或焦酚，白色闪光晶体，为沉水植物穗花狐尾藻分泌的酚类化感物质的一种，在种植水中能够检测到。人工合成的方法为：将没食子酸和水加入高压釜中，于200-210℃脱羧0.5h，经脱色、过滤、蒸发制得成品，或用真空升华进行精制。易溶于水，在水体中的溶解度可达400g/L（25℃），投加到水体中很快被自氧化，自氧化产物对藻类同样保持抑制活性。

为了达到上述的目的，本发明在野外的应用过程采用以下技术措施:

1.投加时间：春夏之交，藻类种群从冬眠中开始复苏，藻类生命过程最薄弱，生物量还处于较低水平。检测发现水体中叶绿素浓度到达10mg/m³，或者生物量20000个细胞/mL阈值时候开始投加。

2.投加剂量：0.5mg/L

3.投加频次：开始每天投加一次，连续投加十天后，然后每周投加一次，当藻细胞密度降至10000个细胞/L时停止投加。

按照上述添加方式，焦性没食子酸可以有效使铜绿微囊藻保持在低密度状态，防止蓝藻水华的爆发。

本发明抑藻剂的作用机理为：焦性没食子酸

（其中：O为氧，H为氢）加入水体后，被铜绿微囊藻细胞吸收，参与细胞内的氧化还原循环，产生氧自由基，氧自由基在胞内过渡态金属存在下，进一步转化为活性更强的羟自由基，这些自由基具有很高的反应活性，能够与周围的生物大分子发生反应，对DNA和细胞膜造成损伤，从而起到抑制铜绿微囊藻类生长的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、焦性没食子酸属于水生植物分泌的次生代谢产物，生态安全性好，不会对水体中其他生物造成毒害。

2、焦性没食子酸在水体中可被降解，与硫酸铜等杀藻剂相比，不会造成二次污染。

3、焦性没食子酸与其他已发现的具有抑藻活性的化感物质物相比，具有抑藻活性更强的特点。

附图说明

图1为一种焦性没食子酸处理下铜绿微囊藻生长情况示意图

图2为一种焦性没食子酸对铜绿微囊藻生命活性的影响示意图

图3为一种模拟野外添加条件下焦性没食子酸对铜绿微囊藻的抑制状况示意图

具体实施方式

本发明所使用的焦性没食子酸可通过工业合成（纯度为化学纯），直接向水体投加。为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

高密度培养藻类抑制实验:

实验在250mL锥形瓶中进行，将处于旺盛长期的铜绿微囊藻接种到100mL BG11培养液中，使其起始藻细胞数在1.0×10⁶cells/ml。设实验组三个，对照组（无抑藻剂）一个，分别向实验组投加加焦性没食子酸0.5mg/L,7.5m/L,10mg/L，投加频率为一次，随后每天统计藻的生长情况。投加焦性没食子酸后，藻类生长不同程度的受到抑制。10mg/L焦性没食子酸处理，培养基保持澄清，藻类生长抑制率达到99.08%（图1），从图1可以看出，经过10mg/L处理，藻类整过生长过程处于完全抑制状态，显示了焦性没食子酸很好的抑藻效果。

实施例2：

MTT法细胞活性检测实验:

将处于对数生长期的铜绿微囊藻接种到100mL BG11培养液中，使其起始藻细胞数在1.0×10⁶cells/mL左右。设实验组两个，设对照组一个，实验组分别接种的同时投加2mg/L,10m/L焦性没食子酸，投加频率为一次，检测短时间高浓度暴露下焦性没食子酸对藻生命活性的影响（图2）。由图可以看出，在经过2mg/L4小时的焦性没食子酸的处理，铜绿微囊藻细胞生命活力降低到对照组的80.23%，并且，随着暴露时间的延长，细胞的活性进一步的降低，当经过24小时的处理后，2mg/L组细胞活性降低到对照的64.15%，10mg/L降低到对照的26.63%这一结果表明，在较高的藻密度下，如果施以高浓度的化感物质，能在短时间内使藻密度迅速降低。

实施例3：

模拟野外添加实验:

在实验室条件下，保持充足的营养条件和光照，取对数生长期的铜绿微囊藻作为藻种，接种起始浓度为20000细胞/L，实验设一个对照，三个暴露浓度：0.2mg/L,0.5mg/L,1mg/L.按照野外使用时的投加方式，开始连续10天每天添加一次，然后每隔一周添加一次。结果见图3，按照这一添加方式，经过17天的培养观察，0.5mg/L和1mg/L组生长抑制率达到94.6%，95.7%，藻细胞密度均低于20000细胞/L,水华保持在不爆发的水平。同时以绿藻羊角月牙藻作为参照，按照相同的添加方式，观测结果表明不同添加浓度焦性没食子酸均不能明显抑制羊角月牙藻的生长，显示了焦性没食子酸对蓝藻铜绿微囊藻独特的抑制性。以上结果表明，按照上述添加方式，焦性没食子酸可以有效使铜绿微囊藻保持在低密度状态，防止蓝藻水华的爆发。

实施例4:

对斑马鱼的毒性实验:

毒性实验方法参照《化学农药环保安全评价实验准则》推荐的实验方法。

实验在2L玻璃缸中进行，加入等体积的经过暴晒的超纯水，每缸放入10尾驯养好的斑马鱼。设置一个对照组，两个实验组，对实验组每天上午八点分别添加0.5mg/L,1mg/L焦性没食子酸，连续添加10天，每天观察并记录实验用鱼的中毒症状及死亡率。实验结果如下（表1），0.5mg/L和1mg/L PA暴露没有导致斑马鱼明显的中毒症状和死亡，因此，在每天添加低于1mg/L焦性没食子酸为安全使用浓度范围。

表1焦性没食子酸对斑马鱼的毒性实验结果

Claims (2)

1.一种焦性没食子酸在抑制水华铜绿微囊藻生长中的应用。

2.根据权利要求1所述的一种焦性没食子酸在抑制藻类生长中的应用，其特征在于，在野外的应用过程是：

A. 投加时间：春夏之交，检测水体中叶绿素浓度到达10 mg/m³，或者生物量 20000个细胞/ml 阈值时候开始投加焦性没食子酸；

B．投加剂量：0.5 mg/L；

C. 投加频次：开始每天投加一次，连续投加十天后，然后每周投加一次，当藻细胞密度降至10000个细胞/L 时停止投加。

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