微囊藻毒素对水生植物黄菖蒲的影响及其降解特性研究

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1、微囊藻毒素对水生植物黄菖蒲的影响及其降解特性研究ResearchofeffectsofMicrocystinsonaquaticplantIrispseudacorusL.anditsdegradationcharacteristics领域：环境工程作者姓名：王乃玉指导教师：王灿副教授企业导师：胡华芬高级工程师天津大学环境科学与工程学院二零一七年十二月摘要蓝藻水华的暴发不仅会破坏生态系统，而且会对水生生物的生长发育产生不利影响，蓝藻毒素更会通过食物链的富集威胁人类的健康安全。挺水植物如芦苇、黄菖蒲、美人蕉等长期与水直接接触，

2、其生长和生存都会受到水中藻毒素的威胁。因此，关于藻毒素对水生植物的影响及藻毒素降解的研究具有十分重要的意义。本文首先利用含多种藻毒素及细胞物质的铜绿微囊藻粗提液，探究其对黄菖蒲种子萌发的影响。三维荧光光谱图显示粗提液中主要含类富里酸与类腐殖质有机物及一些胞外多糖，并存在少量带羧基的细胞代谢产物。该粗提液对种子萌发有显著的抑制作用，当MC-LR浓度为221μg/L时萌发率仅有10%。它也会抑制鲜重的增加和根叶的生长，并表现出明显的剂量效应。在萌发阶段，粗提液会引起植物体内H2O2的过量积累（22.9mmol/g-prot），造

3、成氧化胁迫。植物为抵御胁迫，通过抗氧化酶系统作出应激反应，表现为过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）与超氧化物歧化酶（SOD）活性的升高。通过MC-LR对黄菖蒲幼苗的毒性暴露实验发现，MC-LR可明显抑制叶长与叶面积的增长，并通过破坏膜系统使胞液外渗，电导率升高，而且能够抑制叶片色素的合成。低浓度MC-LR会促使植物形成自我保护并通过伸长根部和提升根系活力来吸收养分以维持自身的正常生长，而高浓度MC-LR超出植物的耐受能力，抑制根部的生长。MC-LR的存在会影响黄菖蒲去除水中氮磷的能力，作为主要氮源的NO-3-N在MC

4、-LR浓度为100μg/L时的去除率为63.53%，这导致水环境pH升高，并间接地抑制植物的生长。选用四种高级氧化工艺（UV辐射、UV/H2O2、O3氧化与O3/H2O2）对MC-LR进行降解。UV的降解效果显著，投加H2O2能显著降低反应所需UV剂量，UV与H2O2协同可在15min内将MC-LR完全去除，但产物生物毒性因反应过程中产生发光细菌更敏感的小分子有机物而大幅升高。O3对MC-LR的降解属瞬时反应，2min内去除率可达60%，产物生物毒性有所下降；O3/H2O2对MC-LR的去除率与O3投量有关，但H2O2的加入

5、会造成生物毒性的升高。四种工艺中，O3/H2O2对MC-LR的降解最为高效。UV/H2O2对粗提液中MC-LR的去除效果只与UV剂量有关，且UV/H2O2可有效去除粗提液中其他组分从而降低整体的生物毒性。关键词：微囊藻毒素，黄菖蒲，生长抑制，氧化胁迫，高级氧化，生物毒性IIABSTRACTCyanobacterialbloomsnotonlyposesaseriousharmtotheecosystem,butalsoadverselyaffectsthegrowthanddevelopmentofaquaticanimal

6、sandplants.Andhumanhealthcanbethreatenedbycyanobacterialtoxinsthroughfoodchain.Emergentplants,suchasPhragmitesaustraliasTrin.,IrispseudacorusL.(calamus)andCannaindicaL.areoftendirectlycontactedwithwaterandtheirgrowthandsurvivalarethreatenedbyalgaltoxins.Therefore,i

7、tisofgreatsignificancetostudytheeffectsofmicrocystinsonaquaticplantsandthedegradationofmicrocystins.Inthispaper,theeffectofMicrocystisaeruginosacrudeextractwhichcontainsvarioustoxinsandcellsubstancesonthegerminationofaquaticplantcalamuswasstudiedfirstly.The3D-fluor

8、escencespectrumdisplayedthatthecrudeextractmainlycontainingfulvicacidlikeandhumiclikeorganiccompoundsandsomeexopolysaccharides,aswellasalittlecel