北方典型水库水源藻类种群动态和有害代谢物产生规律
文献类型：学位论文
| 作者 | 李宗来 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨敏 |
| 关键词 | 水源水库 藻类 蓝藻水华 嗅味 土嗅素 2-甲基异莰醇 分子种群动态 Reservoir Algae Cyanobacterial bloom Odor compounds Geosmin 2-Methylisoborneol Cyanotoxins Molecular population dynamics |
| 其他题名 | Algal Population Dynamics and Occurrence of HarmfulMetabolites in theTypical North China SourceWater Reservoirs |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 湖库型水源是许多城市的主要水源，越来越多的湖库出现了藻类大量繁殖和有害代谢 物（藻毒素和嗅味物质）产生的问题，威胁饮用水安全。本研究以为水源管理和饮用水安 全保障提供科学技术支持为目标，在建立用于分析藻类群落结构与功能的显微分析方法体 系及变性梯度凝胶电泳（DGGE）、克隆、定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）等分子生 态学方法，以及用于分析痕量嗅味物质的固相微萃取--气相色谱质谱和分析藻毒素的固相 萃取--高效液相色谱-双级质谱等藻类有害代谢物检测方法的基础上，以密云水库（水量8～ 12 亿m3、平均深20 m 左右、最深43.5m，Ⅱ类水体）和秦皇岛洋河水库（库容3.6亿m3、 平均水深5.7 m、Ⅳ-Ⅴ类水体）这两个营养程度和水文条件均有显著差异的北方重要水源 为对象，将现场观测和实验室模拟有机结合，系统开展了藻类种群动态及有害代谢物变化 规律的研究，取得如下主要成果。 利用细菌16s rDNA、蓝藻16s rDNA和ITS序列等PCR 产物进行了蓝藻的DGGE分 析，发现这三类PCR 产物均可以较好地表征蓝藻种群动态，但ITS序列能提供更具体的种 属信息；利用Real-time PCR对蓝藻及其中的特定种属以及产嗅和产毒基因进行检测，基 因的copy 数和由显微计数得到的细胞密度及有害代谢物浓度之间具有较好的相关性，表明 Real-time PCR在相关研究中具有很好的应用前景。 研究证明，高产土嗅素（geosmin）的螺旋鱼腥藻和高产微囊藻毒素MC-RR的微囊藻 是洋河水库07年夏季发生蓝藻水华时的优势藻；水源嗅味问题归结于由螺旋鱼腥藻产生 的土嗅素（geosmin，geosmin 最高含量达7100ng/L，产能为0.1 pg/cell，但85%～97%的 geosmin 存在于胞内；微囊藻毒素总含量最高达100 μg/L，但以毒性较弱的MC-RR 为主， 且主要存在于胞内。根据上述发现，提出了取消水厂的预氧化处理、确保藻细胞的完整性 的建议，为有关部门的饮用水应急处理提供了重要的科学依据。 针对密云水库整体水质良好、但饮用水却出现过两次持续一定时间的嗅味问题的情况， 以取水口所在的潮河库区为核心，在全库区连续两年开展了蓝藻种群动态、毒素和嗅味物质的组成与含量调查，并初步分析了嗅味的产生机制。研究发现，相对于库区其他 位点，每年9月份潮河库区出现较高浓度的二甲基异崁醇（MIB），初步确定MIB主要由 颤藻和席藻产生，对应MIB最高浓度（180 ng/L）的产能为0.26 pg MIB/cell；同时检测到 多种微囊藻毒素，但以毒性较低的MC-RR为主（总含量最高达2 μg/L），溶解性MC-LR 最大浓度不超过50 ng/L。统计分析结果表明，较大的透明度、较深的变温层以及较低的氮 磷比可能是该库区颤藻和席藻特异性繁殖的重要原因。针对全库区的分析表明，每年6到 10月、特别是9月铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、水华微囊藻、颤藻和席藻等蓝藻是优势藻， 而其他时间内以硅藻或绿藻为主；蓝藻在浅水库区密度高，但硅藻在深水库区密度较大； 整体上没有出现严重的蓝藻水华。 利用三株代表性产嗅蓝藻的模拟实验结果表明，浮游蓝藻（鱼腥藻）在较高温度、适 度的光照强度下产嗅高；底栖蓝藻（颤藻/席藻）在较低温度、较弱光照时产嗅高；嗅味物 质的产生和叶绿素合成正相关。结合生物降解模拟实验和DGGE分析结果发现，假单胞菌 等与geosmin 降解有关的细菌的存在可能是导致洋河水库中水华暴发后geosmin 迅速消失 的主要原因。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-07 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/359]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李宗来. 北方典型水库水源藻类种群动态和有害代谢物产生规律[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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