[01402931]五倍子水提液抑制蓝藻水华效应及机理研究

随着工业化和城市化进程的加快和人类活动的急剧影响,极大的增加了氮、磷等营养物质向水体的排放量,加快了水体的富营养化进程,世界各地湖泊水库普遍存在富营养化和水质资源退化的问题。蓝藻是地球上最古老的光合放氧生物,对不同的环境有很强的适应性,在富营养化水体中容易成为优势类群,其中以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为代表藻种。水体一旦发生水华,将会在很长一段时间内连续发生,对水体生态系统的破坏往往是灾难性的。水华发生期间,大量藻体在水面堆积,散发难闻臭味;同时水华蓝藻产生的藻毒素,能引起鱼类、家禽、家畜和野生动物死亡;藻毒素为肝毒类毒素,有强致癌作用,严重影响饮水人群身体健康的同时,还通过生物富集通过食物链,对人类健康造成威胁。蓝藻水华已引起各国政府和社会的广泛关注,有效控制及防止蓝藻水华发生成为目前生态环境研究的热点和前沿。 五倍子（Galla chinensis）是我国传统中草药,为瘿绵蚜科（Pemphigidae）的蚜虫在其寄主植物漆树科（Anacardiaceae）盐肤木属（Rhus）的盐肤木（R.chinensis ）、青麸杨（R.potaninii ）等树上形成的虫瘿。我国除东北三省,内蒙古和新疆外,其它省份都有分布,资源丰富。五倍子中的主要有效成分是五倍子鞣质和五倍子酸。 本研究目的：通过对富含五倍子鞣质和五倍子酸的五倍子水提液的抑藻效应、抑藻机理及生态安全性进行综合研究,通过抑藻半效应抑制浓度EC50、水环境监测动物的半效应致死浓度LC50及五倍子酸含量等数值的测定,明确五倍子水提液抑藻的有效浓度,明确五倍子水提液在水环境中的生态安全浓度;通过抑藻过程中藻细胞在形态、数量、生理及显微结构的变化,探讨五倍子水提液抑藻作用的机理。 本研究意义：为取材广泛、作用迅速、易降解、无残留、效果持久稳定、环境友好型天然抑藻剂的开发提供科学依据,为水环境净化及富营养化水体的生态治理提供新的途径。 本研究利用水产养殖业常用中草药五倍子对铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的抑制实验研究,得到以下结论： 通过不同浓度和不同处理时间,五倍子水提液对铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的抑制试验,五倍子浓度各水平、处理时间各水平、处理浓度与处理时间各水平互作对藻液中叶绿素a含量影响均差异极显著（P＜0.01）,呈现出明显的量-效关系和时间-效应关系。五倍子对铜绿微囊藻96hEC50为13.603 mg/L,五倍子对水华鱼腥藻96hEC50为46.540mg/L。 采用高效液相色谱法（HPLC）法测定本实验所用五倍子中没食子酸含量为38.7%;采用磷钼钨酸-干酪素法测定测定五倍子鞣质含量为41.7%。 五倍子对铜绿微囊藻和水华鱼腥藻抑制机理的试验表明：藻细胞的叶绿素和蛋白质的合成能力下降,MDA含量和SOD酶活力测定提示藻细胞受到胁迫,细胞膜的透性增加。扫描电镜观察,随着五倍子浓度增加细胞壁塌陷,细胞膜破损,藻细胞结构解体。透射电镜观察藻细胞类囊体变得分散,并有部分断裂,依附于类囊体片层的藻胆体减少,出现了明显的质壁分离的现象,拟核区出现了大片空洞。 通过五倍子水提液的生态安全性研究表明：五倍子对水生动物（多刺裸腹溞、尾草履虫、斑马鱼）均属于低毒。五倍子水提液对尾草履虫的24 h安全浓度为42.640 mg/L,五倍子水提液对多刺裸腹溞96 h安全浓度为17.75 mg/L,五倍子水提液对斑马鱼的96h安全浓度为20.17 mg/L。 通过研究,明确了五倍子水提液的不同处理时间的抑藻半效应抑制浓度EC50值;明确了五倍子水提液中主要成分没食子酸的不同处理时间的抑藻半效应抑制浓度EC50值;明确了本研究所用五倍子的五倍子鞣质和五倍子酸的含量;明确了五倍子水提液在水环境中的生态安全浓度;通过抑藻过程中藻细胞在形态、数量、生理及超微结构的变化,明确了五倍子水提液抑藻作用的机理。 五倍子是水产养殖业常用于治疗鱼病的中草药,对水华蓝藻生长抑制作用明显,具有高效低毒的特点。本研究为取材广泛、作用迅速、环境友好天然抑藻剂的开发奠定科学基础,为水环境生态净化及富营养化水体的生态治理提供。