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湖泊富营养化不断加剧,蓝藻水华频繁发生,已成为当前最严重的环境问题之一。控制蓝藻水华、维持湖泊生态系统平衡成为环境科学和生态学领域研究的热点。硫酸铜是常用的化学杀藻剂之一,能有效地控制蓝藻生长。在工业和农业生产中,除可溶态的硫酸铜之外,其他形态的铜制剂也被广泛应用。本文即选取了低水溶性的氧化亚铜、氢氧化铜和氧氯化铜可湿性粉剂,考察三者和硫酸铜分别对铜绿微囊藻的生长抑制效应;并且选取一种具有较强化感活性的酚酸类物质对苯二酚,研究四种铜制剂与其混合后的抑藻效应;同时用氧化亚铜和氢氧化铜的可湿性粉剂染毒沉水植物苦草,考察铜制剂在水环境中释放后对沉水植物的安全性,以期进一步了解不同形态铜制剂的抑藻效应及其与化感物质混合时对铜绿微囊藻的生长抑制,同时揭示了铜制剂对水生态系统中沉水植物的生理影响,为除藻方法的选取和富营养湖泊的生态恢复提供一定的科学依据。 (1)氧化亚铜等四种铜制剂染毒铜绿微囊藻96h急性毒性实验结果表明,四种铜制剂最低染毒组的藻密度高于空白对照,藻细胞的PSⅡ最大原初光能转化效率(Fv/Fm)也略高于空白对照;随着染毒浓度的升高,铜绿微囊藻的生长受到抑制,Fv/Fm值随之降低,藻细胞光合作用能力下降;四种铜制剂最高染毒组的藻密度生长受到绝对抑制,自染毒24h起,藻密度即低于0h初始藻密度,Fv/Fm始终为0,显微镜下观察到大量死亡藻细胞,杀藻作用明显。四种铜制剂的96h-EC50值从小到大分别为:氢氧化铜(96h-EC50=0.06 mg/L)<氧氯化铜(96h-EC50=0.09 mg/L)<硫酸铜(96h-EC50=0.15 mg/L)<氧化亚铜(96h-EC50=0.18 mg/L)。 (2)对苯二酚对铜绿微囊藻的96h急性染毒实验结果表明,0.015mg/L和0.05mg/L浓度组对铜绿微囊藻的生长和光合作用能力抑制不明显;最高浓度组(0.2mg/L)对铜绿微囊藻的生长产生了绝对抑制,并且自染毒24h起,藻细胞Fv/Fm值始终为0,镜检存在大量细胞壁破碎的死亡藻细胞。将四种铜制剂与0.05mg/L的对苯二酚相混合,对铜绿微囊藻急性染毒,发现四种铜制剂最低浓度组的藻密度生长受到相对抑制,藻细胞Fv/Fm值有所降低;四种铜制剂最高与次高染毒组的藻密度生长受到绝对抑制,染毒24h后,藻密度降低,藻细胞Fv/Fm值降至0。将四种铜制剂与0.1mg/L的对苯二酚相混合,染毒24h后,四种铜制剂所有浓度组的铜绿微囊藻密度生长都表现为绝对抑制,藻细胞Fv/Fm值始终为0。 (3)根据氧化亚铜和氢氧化铜的抑藻96h-EC50值,设置不同浓度对沉水植物苦草进行14d的暴露染毒,分别于7d和14d测定各项生理指标。结果表明,在铜胁迫早期(7d),苦草的抗氧化系统酶产生应激反应,超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)活性升高,丙二醛(MDA)含量升高,膜脂出现一定程度过氧化损伤,叶绿素含量下降,但随着暴露时间的延长(14d),苦草对铜胁迫产生适应性,过氧化损伤得以缓解,叶绿素含量回升。 综上,本文研究的几种不同形态铜制剂都具有抑藻效应,在适当的浓度下都能通过降低藻细胞的光合作用而快速抑制铜绿微囊藻的生长;当水体中铜制剂浓度过高时,会对沉水植物产生早期的生理胁迫,但随着染毒时间的延长,苦草的生理胁迫得以缓解;铜制剂与对苯二酚相混合后,低浓度的铜也能对铜绿微囊藻的生长产生抑制,但二者混合抑藻的作用模式以及对其他水生生物的影响还需进一步研究。