三種藻胞外氨基酸釋放及其對(duì)水體DON的貢獻(xiàn).pdf

1、近年來，隨著人類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與各種生物活動(dòng)加劇，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在湖泊中不斷富集，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇，造成藻類大量繁殖，水華頻繁爆發(fā)。水體中氨基酸及溶解有機(jī)氮(DON)是生物地球化學(xué)循環(huán)及生命過程的重要環(huán)節(jié)，是水體中重要的生物可利用性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)藻類生長(zhǎng)繁殖及分布具有重要意義。藻類胞外有機(jī)物(EOM)作為水體氨基酸及DON的重要內(nèi)源，開展對(duì)EOM中氨基酸及DON含量及組成的研究，對(duì)理清湖泊富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生機(jī)理意義重大。
　　本文通過對(duì)比藻生長(zhǎng)

2、過程中DON與氨基酸的類型與組成，探討了不同藻類間及藻類在水體中氨基酸的釋放規(guī)律及其對(duì)有機(jī)氮的貢獻(xiàn)。選取3種典型淡水藻銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾柵藻(Scenedesmus quadricauda)及喙頭舟形藻(Navicula rhynchocephala)作為室內(nèi)培養(yǎng)研究對(duì)象，并結(jié)合典型藻型湖泊滇池，進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)與實(shí)際水體的對(duì)比分析。采用三維熒光光譜-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)、

3、柱前衍生高效液相色譜(HPLC)分析3種藻在生長(zhǎng)時(shí)期及水華爆發(fā)與消亡時(shí)期，DON特征與胞外游離氨基酸(DFAA)、結(jié)合氨基酸(DCAA)的含量組成等差異，并對(duì)藻源氨基酸對(duì)DON的貢獻(xiàn)問題進(jìn)行了探討。
　　對(duì)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，藻在生長(zhǎng)過程中有機(jī)質(zhì)被大量釋放，且不斷將無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為DON釋放到水體，DON逐漸變?yōu)橹饕螒B(tài)。藻類生長(zhǎng)指數(shù)期及穩(wěn)定期會(huì)產(chǎn)生對(duì)TDN的大量吸收利用，在湖泊中藻類生長(zhǎng)過程中對(duì)水體有一定的脫氮作用，但在藻類衰亡過程

4、中，藻類氮釋放量增加，水體氮含量會(huì)大量增加。EEM-PARAFAC對(duì)藻生長(zhǎng)時(shí)期EOM分析得出類色氨酸(C1)、類腐殖質(zhì)(C2)、類蛋白質(zhì)(C3)及類酪氨酸(C4)4種組分，類色氨酸、類酪氨酸與類腐殖質(zhì)3組分含量均隨生長(zhǎng)過程不斷增加，且類色氨酸與類酪氨酸熒光組分在總熒光強(qiáng)度中占比不斷增加。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中DFAA與DCAA在藻生長(zhǎng)期均呈不斷累積趨勢(shì)，且在衰亡期初期均大量釋放，與熒光結(jié)果分析相同；銅綠微囊藻在生長(zhǎng)期代謝的DON、DFAA與DCAA

5、含量及其對(duì)DON貢獻(xiàn)率均最高，在衰亡期會(huì)吸收DFAA維持生長(zhǎng)，且在衰亡后NH4+及DCAA為主要氮形態(tài)，這可能是藍(lán)藻水華持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，治理難度高的重要原因。
　　對(duì)滇池水華爆發(fā)期及消亡期研究發(fā)現(xiàn)，藻向水體釋放了大量氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，TDN、NH4+及DON濃度分別增加了2.65mg/L、1.21mg/L及0.82mg/L，有機(jī)質(zhì)在水華消亡期也有大量的釋放，與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。通過 EEM-PARAFAC模型識(shí)別出滇池樣品中4個(gè)熒光組分，類

6、色氨酸(C1’)、陸源類腐殖質(zhì)(C2’)、類酪氨酸(C3’)、陸源類腐殖質(zhì)(C4’)。類色氨酸及類酪氨酸組分與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)識(shí)別出相同，且類色氨酸(C1’)與類酪氨酸(C3’)在藻消亡期釋放量均有明顯增加，與培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。水華消亡過程中，DFAA增加了7.99μmol/L，DCAA增加了19.9μmol/L，對(duì)水體氨基酸的代謝量較大，藻類代謝是藻型湖泊氨基酸的主要來源。水體氨基酸單體中甘氨酸、精氨酸及丙氨酸濃度均較高，與室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)得到的