基于辐照技术抑制越冬期蓝藻复苏的机理研究

蓝藻水华暴发是国内外普遍关注的水环境问题。目前，有关研究多集中在越冬蓝藻复苏的机理及水华的治理，关于抑制水华暴发"种源"-越冬蓝藻复苏的研究鲜有报道。本课题拟采用电子束、γ射线辐照以及等离子体技术在水溶液中产生的强氧化剂oOH自由基、Ho和强还原剂，对越冬期蓝藻进行辐照处理，抑制其复苏，防止水华形成。分析辐照对蓝藻细胞原生质体中叶绿素(Chla)、藻蓝素(PC)、类胡萝卜素（Cartenoids）、总可溶性蛋白（TSP）的影响，确认辐照抑制蓝藻细胞生长代谢的作用机制。研究辐照对蓝藻细胞内超氧化歧化酶（SOD）、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等保护酶及核酸的影响，进一步确认辐照抑制越冬蓝藻复苏的机制。采用显微和电子透射手段，分析蓝藻细胞形态和结构的变化，确认辐照对蓝藻细胞壁和类囊体的破坏。最终得出一套抑制越冬蓝藻复苏的新方法、新工艺，为蓝藻水华控制工程应用提供必要的条件和参数。

本课题在国家自然科学基金委资助下，在以下三个方面展开研究，分别是采用γ-射线辐照抑制越冬蓝藻的复苏，抑制典型“水华”蓝藻-铜绿微囊藻和鱼腥藻的生长，确定抑藻的有效剂量。研究结论为：（1）γ-射线辐照能有效抑制太湖越冬蓝藻的复苏，辐照剂量越大，抑制效果越好。辐照剂量为5kGy时，处理后的水样培养40d，其Chl-a、Chl-b和PC含量仅为对照样的8.66%、16.8%和17.2%，太湖原水中越冬蓝藻的复苏受到了较大抑制。太湖底泥原样经剂量13kGy的γ-射线辐照处理后，采用BG11培养基培养60d，培养液中Chl-a、Chl-b和PC含量仅为对照样的18.8%、14.8%和20.5%，说明γ-射线对底泥中越冬蓝藻复苏有一定抑制。（2）初始Chl-a浓度为5.62mg/L的铜绿微囊藻悬浮液，经剂量9kGy的γ-射线辐照处理后，培养5d，98%铜绿微囊藻细胞被去除，酸性环境有利于γ-射线辐照对铜绿微囊藻的抑制。铜绿微囊藻细胞经γ-射线处理后，细胞内光合色素和蛋白含量随辐照剂量增加而降低，细胞内MDA含量逐步增加。辐照处理后，藻细胞内SOD、POD和CAT酶活性随辐照剂量增加是先增加后降低，辐照剂量达到9kGy时，藻细胞内活性酶系统几乎完全被损害。藻细胞SEM和TEM图表明，辐照处理后铜绿微囊藻细胞萎缩，细胞内类囊体逐渐溶解和消失。（3）初始Chl-a浓度为5.62mg/L的鱼腥藻，经剂量11kGy的γ-射线辐照处理后培养5d，98.7%鱼腥藻被去除。酸性环境有利于γ-射线辐照对鱼腥藻的抑制。11kGy的γ-射线辐照处理后，鱼腥藻细胞内光合色素和蛋白含量几乎降低为零。鱼腥藻细胞内SOD、POD和CAT活性随辐照剂量的增加是先增加后降低，细胞内MDA含量随辐照剂量增加而逐步增加。