沉湖蓝藻群对底泥氮磷释放的影响及酶学机制研究

针对目前蓝藻暴发性生长行为对底泥养分释放的影响备受关注，而沉降至底泥表面的"沉湖蓝藻群"行为仍缺乏报道的研究现状，以长江中下游地区水华频繁暴发的典型浅水湖泊为对象，采取原状底泥与现场湖水样品，模拟蓝藻暴发性生长-沉降-分解-再次增殖连续过程，通过电镜显微成像、荧光分析、磷脂脂肪酸谱等技术，研究底泥及底泥-水界面藻体形态、浓度、藻蓝素含量、微生物群落结构的变化特征，查明沉湖蓝藻群的形成与演变规律；通过流动注射分析等手段，研究铵态氮、硝态氮、全氮，水溶性磷、颗粒态磷、全磷等不同形态氮磷含量的变化特征，明确沉湖蓝藻群对底泥氮磷养分释放与转化的影响；研究控制氮磷营养盐降解与转化过程的脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶、磷酸酶等的活性变化，揭示沉湖蓝藻群影响底泥氮磷养分释放的酶学机制。项目将为湖泊内源污染控制与水华暴发防治提供科学依据与新思路。

采集太湖梅梁湾水样和沉积物，以水华过程中常见的莱茵衣藻和铜绿微囊藻为对象，通过模拟藻体增殖、悬浮和沉降过程，探讨了藻体动态对沉积物-水界面pH，溶解氧（DO），氮、磷含量，以及脲酶（Urease）、硝酸还原酶（Nar）、碱性磷酸酶（ALP）等土壤酶活性变化的反馈特征。主要结果与结论如下：.（1）藻体增殖与悬浮引起沉积物-水界面pH和DO含量明显升高，藻体沉降过程中二者明显下降。衣藻生长周期内，上覆水pH、DO含量分别变化在7.4~10.4和8.9~16.4 mg•L-1。微囊藻增殖与悬浮交替发生，上覆水pH、DO含量分别变化在7.6~9.1和6.8~11.8 mg•L-1。.（2）衣藻增殖过程中，上覆水与沉积物氮素含量迅速降至极低水平，Nar、Urease保持较高活性；藻体沉降分解过程中，上覆水全氮含量明显增加，但Nar、Urease活性分别下降2~3倍和2~5倍。这表明，水华期间Nar与衣藻竞争利用NO3--N。显然，前者加速还原NO3--N为NO2--N，后者贡献于藻体生物量的增加。此外，藻体对NH4+-N的消耗加速了沉积物-水界面Urease活性和有机氮的水解。.（3）衣藻增殖迅速消耗上覆水可过滤态与颗粒态无机磷。藻体沉降引起水中全磷显著上升。藻体大量悬浮与沉降阶段，沉积物有机磷含量显著增加，同时，ALP活性的升高预示着沉积物磷素的释放加速。.（4）微囊藻增殖期间，上覆水中各形态氮素含量均迅速下降。上覆水和沉积物Urease活性均显著升高。这表明，藻体增殖加速了水体与底泥有机氮分解释放NH4+-N的速率。藻体增殖-悬浮交替阶段，水中NH4+-N浓度升高2~4倍；上覆水与底泥Nar活性比增殖期显著增强，这表明，NO3--N的还原被显著加速。.（5）微囊藻在迅速增殖期几乎耗尽沉积物-水界面的可过滤态无机磷，上覆水和沉积物ALP活性显著升高。在增殖-悬浮交替阶段，水中总磷、颗粒态无机磷、颗粒态有机磷含量均显著升高；ALP活性呈波动变化特征；沉积物水溶性磷含量显著升高，且ALP稳定在较高浓度。