CN114774284A - 一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，结合了化感物质和生物抑藻的优势，属于环境治理领域。联合使用方式一，将正辛酸直接加入自然水体，正辛酸促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长从而快速控制铜绿微囊藻。联合使用方式二，首先利用马勒姆杯囊棕鞭藻将铜绿微囊藻捕食至较低的密度，然后使用少量正辛酸，杀死残余铜绿微囊藻，延长铜绿微囊藻种群复苏时间，为其它无害藻类的生长提供充足的时间，完成浮游群落的重构。联合使用方式三，对于可以抵抗马勒姆杯囊棕鞭藻捕食的铜绿微囊藻品系或者密度超过107cells/mL的藻环境，直接加入较高浓度的正辛酸，将铜绿微囊藻杀死，然后加入马勒姆杯囊棕鞭藻，用于降解微囊藻毒素。
Description
技术领域
本发明提供了一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，属于环境治理领域。
背景技术
[1]蓝藻水华频发，主要水华藻种铜绿微囊藻会产生微囊藻藻毒素，对环境和健康造成严重影响。马勒姆杯囊棕鞭藻(Poterioochromonas malhamensis)，棕鞭藻(Ochromonas)等金藻门以及隐藻门的Cryptomonas等可以快速牧食铜绿微囊藻，小球藻集胞藻等藻类，并能高效降解微囊藻毒素，但也存在受环境及食物链上游捕食以及藻类猎物的牧食抵抗影响。化感物质使用方便，受环境影响较小，但过量容易对环境造成一定的负面影响。
[2]但利用这类捕食性的鞭毛藻控制蓝藻水华受许多生物和非生物因素影响。其一，捕食性的鞭毛藻处于微食物网的中间环节，一方面受到食物链上游浮游动物的捕食压力，导致自然环境下无法维持较高密度。同时其食物链下游的藻类，细菌等猎物也会产生牧食抵抗机制，以阻止被鞭毛藻捕食。其二，鞭毛藻对水华藻的捕食有一定的密度要求，通常在密度104—107cells/mL之间。而且鞭毛藻和低密度的藻类长期共存会导致猎物藻类产生抗性，抵抗鞭毛藻的牧食。其三，在黑暗和pH大于9的碱性环境下，也会影响Poterioochromonas malhamensis的生长和捕食速率。其四，微塑料，抗生素等水体污染物也会抑制鞭毛的生长和捕食，进而影响其控制水华藻类的效率。
[3]自然界中植物分泌的化感抑藻物质常常和其他生物联合，共同抑制浮游藻类生长。化感物质也广泛应用于水华藻类的防治，具有使用方便，受环境影响较小的优势，因此我们考虑选择合适和化感抑藻物质和捕食性鞭毛藻联合使用，弥补使用鞭毛藻控制有毒水华藻类的不足。
发明内容
本发明解决的技术问题是：马勒姆杯囊棕鞭藻可以快速捕食铜绿微囊藻、惠氏微囊藻等水华藻类，且可高效降解微囊藻毒素，但马勒姆杯囊棕鞭藻的生长和捕食猎物受环境光照、水体pH、猎物藻密度、猎物藻牧食抵抗、上游捕食者、水体其它动植物代谢物等诸多因素影响，密度较低，且对于发生捕食抵抗的铜绿微囊藻无效。
化感物质具有使用方便的特点，因此马勒姆杯囊棕鞭藻搭配使用化感物质正辛酸，不仅可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻生长，并且不影响马勒姆杯囊棕鞭藻对微囊藻毒素的降解。当铜绿微囊藻对马勒姆杯囊棕鞭藻发生捕食抵抗或者密度过高时，正辛酸则可以发挥其本身对铜绿微囊藻的抑制或杀灭作用，马勒姆杯囊棕鞭藻生长负责降解高浓度正辛酸使用所导致的藻毒素的释放。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，
(1)利用正辛酸刺激自然水体中的捕食性马勒姆杯囊棕鞭藻生长，进而快速捕食和清除铜绿微囊藻；具体如下：
当自然水体的生物群落本身包含有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊，添加25-100mg/L正辛酸可以刺激马勒姆杯囊棕鞭藻生长的；正辛酸的促进效果受自然水体整体藻密度影响，采用分批次连续添加正辛酸的方式，具体的，每天加入25mg/L的正辛酸，连续添加4天，使正辛酸的使用量达到100mg/L，不仅可以达到促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果，又避免一次使用对环境带来的压力；
(2)当自然水体的生物群落本身没有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊时，当自然水体的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以下，将1×104cells/mL马勒姆杯囊棕鞭藻加入铜绿微囊藻中，利用其快速捕食铜绿微囊藻的能力，待铜绿微囊藻被捕食至较低的密度104cells/mL以下，然后加入适量正辛酸，正辛酸的添加浓度在12.5-100mg/L)，进一步杀死或抑制剩余的铜绿微囊藻，延长铜绿微囊藻种群复苏时间；具体的12.5mg/L及以上浓度的正辛酸即可大大延缓铜绿微囊藻的重新生长；50mg/L及以上浓度的正辛酸可以将铜绿微囊藻全部杀死，避免其重新复苏生长；同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；
(3)对已经产生捕食抵抗的铜绿微囊藻，马勒姆杯囊棕鞭藻无法直接捕食，采用直接加正辛酸，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻降解因正辛酸使用而释放到水体的藻毒素，辛酸不会对马勒姆杯囊棕鞭藻降解藻毒素产生明显影响，同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；具体如下：当自然水体的抵抗捕食的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以上，一次加入浓度在100-200mg/L的正辛酸，添加正辛酸2-4天后，将铜绿微囊藻杀死，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻104-105cells/mL，利用其对藻毒素的降解能力，处理由于正辛酸使用造成的藻毒素释放导致的不良环境影响。
优选的，马勒姆杯囊棕鞭藻可以牧食铜绿微囊藻或其他单细胞藻类，且可以降解相应藻类产生的毒素的金藻门，隐藻门的鞭毛生物。优选的，藻毒素主要指藻类产生的可以被马勒姆杯囊棕鞭藻降解的微囊藻毒素的肝毒素或神经毒素。
优选的，其中(1)利用正辛酸刺激自然水体中的捕食性马勒姆杯囊棕鞭藻生长，进而快速捕食和清除铜绿微囊藻；具体如下：当自然水体的生物群落本身包含有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊，添加100mg/L正辛酸可以刺激马勒姆杯囊棕鞭藻生长的；正辛酸的促进效果受自然水体整体藻密度影响，采用分批次连续添加正辛酸的方式，具体的，每天加入25mg/L的正辛酸，连续添加4天，使正辛酸的使用量达到100mg/L，不仅可以达到促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果，又避免一次使用对环境带来的压力。
优选的，其中(2)当自然水体的生物群落本身没有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊时，当自然水体的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以下，将1×104cells/mL马勒姆杯囊棕鞭藻加入铜绿微囊藻中，利用其快速捕食铜绿微囊藻的能力，待铜绿微囊藻被捕食至较低的密度104cells/mL以下，然后加入适量正辛酸，正辛酸的添加浓度12.5mg/L以上，可以在一个月内避免铜绿微囊藻重新复苏生长；同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果。
优选的，其中(3)对已经产生捕食抵抗的铜绿微囊藻，马勒姆杯囊棕鞭藻无法直接捕食，采用直接加正辛酸，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻降解因正辛酸使用而释放到水体的藻毒素，辛酸不会对马勒姆杯囊棕鞭藻降解藻毒素产生明显影响，同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；具体如下：当自然水体的抵抗捕食的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以上，一次加入浓度在100mg/L的正辛酸，添加正辛酸4天后，将铜绿微囊藻杀死，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻104-105cells/mL，利用其对藻毒素的降解能力，处理由于正辛酸使用造成的藻毒素释放导致的不良环境影响。
有益效果：
本发明提供了一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，属于环境治理领域。
具体是结合化感物质正辛酸抑藻方便快捷的优势和马勒姆杯囊棕鞭藻生物控制成本低、能降解藻毒素的优势，联合使用两者，从来达到节省费用和减少污染的效果。同时正辛酸还可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻的生长。
联合使用方式一，自然水体中，马勒姆杯囊棕鞭藻密度较低，利用正辛酸可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻生长的特性，直接在自然水体添加适量正辛酸，促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长从而快速控制铜绿微囊藻的作用，为其它藻类的生长提供合适环境，达到“祛邪扶正”的效果。
联合使用方式二，首先利用马勒姆杯囊棕鞭藻将铜绿微囊藻牧食至较低的密度，然后则只需使用较少量的正辛酸，尽可能杀死残余的铜绿微囊藻，延长铜绿微囊藻种群复苏时间，为水体中其它无害藻类的生长提供充足的时间，完成浮游群落的重构。
联合使用方式三，对于可以抵抗马勒姆杯囊棕鞭藻捕食的铜绿微囊藻品系或者密度超过107cells/mL的藻环境，直接加入较高浓度的正辛酸，将铜绿微囊藻杀死，然后加入马勒姆杯囊棕鞭藻，利用其对微囊藻藻毒素的降解能力，处理由于正辛酸使用造成的藻毒素释放导致的不良环境影响。
本发明的利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法和单独使用马勒姆杯囊棕鞭藻相比：
1、扩大了马勒姆杯囊棕鞭藻控制水华藻的使用范围
2、可以延长或阻止铜绿微囊藻的复苏，对铜绿微囊藻抑制效果更持久
3、提高水体中马勒姆杯囊棕鞭藻的密度
4、加快了马勒姆杯囊棕鞭藻清除铜绿微囊藻的速度
本发明的利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法和单独使用正辛酸相比：
1、可以减少正辛酸的用量
2、去除单独使用正辛酸造成的藻毒素污染
附图说明
下面结合附图对本发明的作进一步说明。
图1化感物质对马勒姆杯囊棕鞭藻生长的影响
图2辛酸对马勒姆杯囊棕鞭藻生长的影响
图3分批次添加正辛酸对马勒姆杯囊棕鞭藻生长的影响
图4正辛酸和公园水联合对铜绿微囊藻生长的影响
图5正辛酸联合马勒姆杯囊棕鞭藻对铜绿微囊藻复苏的影响
图6正辛酸联合马勒姆杯囊棕鞭藻对抗牧食铜绿微囊藻藻密度的影响
图7正辛酸对马勒姆杯囊棕鞭藻降解铜绿微囊藻胞外MC-LR的影响
图8正辛酸对马勒姆杯囊棕鞭藻降解水体中MC-LR的影响
具体实施方式
实施例1
将Poterioochromonas malhamensis(马勒姆杯囊棕鞭藻)接种到50mL的Microcystis aeruginosa FACHB915(铜绿微囊藻)培养液中，马勒姆杯囊棕鞭藻和使铜绿微囊藻的初始密度分别为1×104cells/mL和2×106cells/mL。分别添加辛酸、肉桂酸和乳酸，使其终浓度为50mg/L，每组3个重复，置于光照培养箱中培养。培养条件：光照度2000Lux，光周期14L:10D，温度24±1℃。(以下实施例均采用此培养条件)。从图1可以看到，在铜绿微囊藻培养液环境下，50mg/L的正辛酸可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻生长。肉桂酸和乳酸不可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻生长。
实施例2
实验步骤和条件同实施例1，设置0-200mg/L的正辛酸，图2可以看到25-100mg/L的正辛酸可以促进马勒姆杯囊棕鞭藻的生长。其中，100mg/L的正辛促进马勒姆杯囊棕鞭藻的生长为最佳。
实施例3
将马勒姆杯囊棕鞭藻接种到50mL的铜绿微囊藻中，使其初始密度为1×104cells/mL，铜绿微囊藻密度为2×106cells/mL。在总浓度相同的情况下，辛酸分低剂量4次和高剂量一次两种方式添加，分为5组，分别是：0mg/L(对照组)；12.5mg/L×4组；25mg/L×4；50mg/L×1组；100mg/L×1组。每组3个重复，置于光照培养箱中培养，每3天计数马勒姆杯囊棕鞭藻密度。结果如图3，低剂量分批次添加正辛酸对马勒姆杯囊棕鞭藻的生长有更好的促进作用。
实施例4
从公园采集自然水体，编号RMC。在50mL的对数期铜绿微囊藻藻液(藻密度3×106cells/mL)中添加不同组分，每组3个重复，置于光照培养箱，每天测量铜绿微囊藻的生物量。分组如下：
CK：对照组，纯的铜绿微囊藻藻液
辛酸组：藻液中添加100mg/L的辛酸
RMC组：藻液中添加3mL RMC；
RMC+辛酸组：藻液中添加RMC 3mL和100mg/L的辛酸。
图4可知：1、单独RMC组，因为受到RMC自然水样中其它生物的抑制，无法快速生长，无法快速牧食铜绿微囊藻。2、RMC和正辛酸的组合可以快速消灭铜绿微囊藻，因为正辛酸刺激了鞭毛藻的生长，进而快速牧食铜绿微囊藻。
实施例5
取2×106cells/mL的铜绿微囊藻50mL，加入马勒姆杯囊棕鞭藻，使其密度为1×104cells/mL，光照培养，每天振荡3次。5d后，分别加入0mg/L，6.25mg/L，12.5mg/L，25mg/L和50mg/L的辛酸。图5显示，铜绿微囊藻的密度先快速降低，然后逐渐复苏，复苏时间随着加入辛酸的浓度的增加而延长。
实施例6
实施例4可知，铜绿微囊藻和马勒姆杯囊棕鞭藻共培养20多天后，铜绿微囊藻会重新生长，并对马勒姆杯囊棕鞭藻的捕食发生抵抗。取2×106cells/mL的抗牧食的铜绿微囊藻50mL，添加0mg/L,50mg/L和100mg/L的正辛酸，光照培养，4天后，加入马勒姆杯囊棕鞭藻，使其密度为1×104cells/mL。实验设置六组，分别为：M0，M0+P0，M0+50，M0+50+P0，M0+100，M0+100+P0。M0代表抗牧食的铜绿微囊藻，P0代表P.malhamensis。Mo+50，Mo+50+Po两组加入50mg/L的辛酸，M0+100，M0+100+P0两组加入100mg/L的辛酸。
结果表明，单独的马勒姆杯囊棕鞭藻和50mg/L的正辛酸无法很好的捕食产生抵抗的铜绿微囊藻，100mg/L的正辛酸可以抑制和杀死抵抗牧食的铜绿微囊藻，马勒姆杯囊棕鞭藻的主要目的是用于降解藻毒素。
实施例7
在铜绿微囊藻和鞭毛藻的混合液中，连续4天加入0mg/L,12.5mg/L和25mg/L的正辛酸，图7可以看到，ck指未添加马勒姆杯囊棕鞭藻的铜绿微囊藻组，正辛酸基本不影响鞭毛藻对藻毒素的降解，4d后，胞外藻毒素水平都降低到极低水平。
实施例8
利用超声破碎仪将高浓度的铜绿微囊藻破碎，模拟辛酸导致的藻毒素大量释放，获得初始的微囊藻藻毒素Microcystin-LR(MC-LR)浓度为1037.61μg/L的培养液，然后连续4天添加辛酸，从图8中可以看到，辛酸对藻毒素的降解速度有轻微抑制，但6d后，3组对藻毒素的降解率都达到98％以上。
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:
(1)利用正辛酸刺激自然水体中的捕食性马勒姆杯囊棕鞭藻生长，进而快速捕食和清除铜绿微囊藻；具体如下：
当自然水体的生物群落本身包含有可牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊，添加25-100mg/L正辛酸可刺激马勒姆杯囊棕鞭藻生长的；正辛酸的促进效果受自然水体整体藻密度影响，采用分批次连续添加正辛酸的方式，具体的，每天加入25mg/L的正辛酸，连续添加4天，使正辛酸的使用量达到100mg/L，不仅可以达到促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果，又避免一次使用对环境带来的压力；
(2)当自然水体的生物群落本身没有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊时，当自然水体的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以下，将1×104cells/mL马勒姆杯囊棕鞭藻加入铜绿微囊藻中，利用其快速捕食铜绿微囊藻的能力，待铜绿微囊藻被捕食至较低的密度104cells/mL以下，然后加入适量正辛酸，正辛酸的添加浓度在12.5-100mg/L，进一步杀死或抑制剩余的铜绿微囊藻，延长铜绿微囊藻种群复苏时间；具体的12.5mg/L及以上浓度的正辛酸即可大大延缓铜绿微囊藻的重新生长；50mg/L及以上浓度的正辛酸可以将铜绿微囊藻全部杀死，避免其重新复苏生长；同时达到促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；
(3)对已经产生捕食抵抗的铜绿微囊藻，马勒姆杯囊棕鞭藻无法直接捕食，采用直接加正辛酸，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻降解因正辛酸使用而释放到水体的藻毒素，正辛酸不会对马勒姆杯囊棕鞭藻降解藻毒素产生明显影响，同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；具体如下：当自然水体的抵抗捕食的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以上，一次加入浓度在100-200mg/L的正辛酸，添加正辛酸4天后，将铜绿微囊藻杀死，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻104-105cells/mL，利用其对藻毒素的降解能力，处理由于正辛酸使用造成的藻毒素释放导致的不良环境影响。
2.根据权利要求1利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:其中(3)马勒姆杯囊棕鞭藻指的是可以牧食铜绿微囊藻或其他单细胞藻类，且可以降解相应藻类产生的毒素的金藻门，隐藻门的鞭毛生物。
3.根据权利要求1利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:藻毒素主要指藻类产生的可以被马勒姆杯囊棕鞭藻降解的微囊藻毒素的肝毒素或神经毒素。
4.根据权利要求1利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:其中(1)利用正辛酸刺激自然水体中的捕食性马勒姆杯囊棕鞭藻生长，进而快速捕食和清除铜绿微囊藻；具体如下：当自然水体的生物群落本身包含有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊，添加100mg/L正辛酸可以刺激马勒姆杯囊棕鞭藻生长的；正辛酸的促进效果受自然水体整体藻密度影响，采用分批次连续添加正辛酸的方式，具体的，每天加入25mg/L的正辛酸，连续添加4天，使正辛酸的使用量达到100mg/L，不仅可以达到促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果，又避免一次使用对环境带来的压力。
5.根据权利要求1利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:其中(2)当自然水体的生物群落本身没有可以牧食铜绿微囊藻的马勒姆杯囊时，当自然水体的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以下，将1×104cells/mL马勒姆杯囊棕鞭藻加入铜绿微囊藻中，利用其快速捕食铜绿微囊藻的能力，待铜绿微囊藻被捕食至较低的密度104cells/mL以下，然后加入适量正辛酸，正辛酸的添加浓度12.5mg/L以上，可以在一个月内避免铜绿微囊藻重新复苏生长；同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果。
6.根据权利要求1利用马勒姆杯囊棕鞭藻与正辛酸联合控制铜绿微囊藻水华的方法，其特征在于:其中(3)对已经产生捕食抵抗的铜绿微囊藻，马勒姆杯囊棕鞭藻无法直接捕食，采用直接加正辛酸，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻降解因正辛酸使用而释放到水体的藻毒素，辛酸不会对马勒姆杯囊棕鞭藻降解藻毒素产生明显影响，同时促进马勒姆杯囊棕鞭藻快速生长的效果；具体如下：当自然水体的抵抗捕食的铜绿微囊藻密度在1×106cells/mL以上，一次加入浓度在100mg/L的正辛酸，添加正辛酸4天后，将铜绿微囊藻杀死，然后添加马勒姆杯囊棕鞭藻104-105cells/mL，利用其对藻毒素的降解能力，处理由于正辛酸使用造成的藻毒素释放导致的不良环境影响。
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