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湖泊富营养化是困扰世界许多国家的水环境问题。科学认识湖泊富营养化问题，对于湖泊的有效治理和长效管理具有重要的意义。我国许多湖泊富营养化的直接效应之一是形成蓝藻水华尤其是微囊藻水华，后者产生具有致肝癌毒性的微囊藻毒素，对人类健康构成了直接或间接的威胁。蓝藻水华及其产毒能力随时空而变化，对某一特定水体而言，认识其在较长时间尺度上微囊藻的产毒能力的动态变化及其影响因素，可以较为准确的评价该水体生态风险，也为指导水体的水华控制和水质管理提供科学依据。本研究选取太湖北部水域，于2012至2014三年期间，系统调查了优势蓝藻种群特别是微囊藻不同形态的季节演替、产毒微囊藻和微囊藻毒素的浓度动态变化，据此分析了产毒微囊藻丰度、微囊藻的不同形态演替、微囊藻毒素浓度变化之间的关联性，并探讨了影响上述三种要素变化的主要环境因子。在此基础上，我们开展了实验室培养条件下产毒微囊藻与无毒微囊藻的生长竞争实验，试图分析主要环境因子二氧化碳和氮浓度对其竞争以及对微囊藻毒素产生的影响。主要研究内容和结果如下: (1)太湖不同形态的微囊藻演替动态的研究:表现为初期水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）为主，暴发期铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii水华微囊藻共存，末期水华微囊藻和鱼害微囊藻（Microcystis ichthyoblabe）再次占据优势。与2005-2006年太湖梅梁湾工作进行对比可知，太湖北部湖湾不同形态微囊藻群体组成呈现季节性演替，而周年演替格局基本稳定。 (2)不同形态微囊藻群体与产毒能力关系的研究:初夏和冬季，以低产毒的水华微囊藻和鱼害微囊藻占据优势;秋季微囊藻形态种类较多，微囊藻产毒潜能增加。实验室内，测定并比较多株绿色微囊藻、铜绿微囊藻以及水华微囊藻的微囊藻毒素含量，推测太湖绿色微囊藻（Microcystis viridis）可能是高产毒株。虽然一定程度上可通过观测微囊藻群体形态来推测野外水体微囊藻水华的毒性高低，但是在暴发期多种形态的微囊藻群体混合存在的情况下，这种观测手段又存在一定的局限性。 (3)太湖梅梁湾微囊藻毒素动态的研究:在水华暴发初期和末期含量低，暴发期特别是秋季含量高;单位质量微囊藻毒素受产毒微囊藻的比例影响较大，其次与胞内N∶C密切相关，而胞内N∶C则主要受环境N浓度的影响。2005年微囊藻毒素～700μg/g，而2012-2014年平均微囊藻毒素分别为733±405μg/g，844±699μg/g，870+588μg/g。由此可见，近十年来平均微囊藻毒素浓度并无下降;鉴于过去，近十年来太湖北部水域年平均叶绿素浓度变动不大的结果（根据太湖站的数据），我们认为太湖梅梁湾水体微囊藻毒素风险并未降低。 (4)太湖梅梁湾产毒微囊藻动态及影响因子的研究:2012年至2014年，梅梁湾地区产毒微囊藻占总微囊藻比例的平均值分别为41±1.6％，54±5.8％和52±6.6％;水华暴发初期和末期均以无毒微囊藻占据优势。产毒基因型微囊藻（mcyB）丰度峰值出现在每年10月，与水体溶解性TP正相关;总微囊藻(16SrDNA)丰度与水体TP浓度正相关。 (5)不同二氧化碳浓度下产毒株与无毒株的竞争以及微囊藻毒素合成的研究:低碳培养环境下单位细胞微囊藻毒素含量显著低于空气组和高CO2实验组，藻细胞保持一定光合活性且环境碳充足情况下产生的微囊藻毒素相对较高。在未来CO2浓度升高情况下，非产毒株更可能占据竞争优势;而产毒株往往在最适宜藻类生长的环境下占据优势;条件不利于藻生长的时候，以无毒藻占优势的可能性大。 (6)不同氮浓度恒化培养环境下PCC7806和mcyB-的竞争研究:产毒株PCC7806和mcyB在两种氮浓度环境下生长速率无差异，两者达到的细胞数一致，M9和1/10 NaNO3 M9环境达到的最大细胞数分别为4.3×107，1×107 cells/mL。两者混合培养，均以mcyB突变株非产毒微囊藻占据优势地位，特别是低氮环境，突变株占据优势可高达80％以上。单独培养情况下，两者单位细胞干重无显著差异，两者低氮环境培养的单位细胞干重显著高于氮充足(M9)培养的细胞干重;在充足氮培养下的PCC7806单位细胞微囊藻毒素含量高于低氮培养环境下的细胞。 本研究揭示了太湖北部湖湾不同形态微囊藻演替、微囊藻毒素浓度以及产毒微囊藻变化等之间的关联性。通过较长时间尺度的监测和历史数据的比对，指出近十年来太湖微囊藻毒素浓度保持较高水平，太湖水体微囊藻毒素风险仍将持续。本研究还发现主要环境因子碳和氮浓度变化能影响产毒量和产毒微囊藻的竞争力，进而改变产毒和无毒株的演替格局。综上所述，本研究较为系统地说明了太湖北部水域水华蓝藻的产毒特性及其影响因子，评估了近十年来该水域的毒素动态变化，为太湖乃至类似水体蓝藻水华及蓝藻毒素的预防和控制提供了重要资料和理论依据。