羟基杀灭赤潮裸甲藻研究

2004年2月

海洋环境科学

MARINEENVIRONMENTALSCIENCE

Vol.23,No.1Feb.2004

【技术与方法】

羟基杀灭赤潮裸甲藻研究

周晓见,白敏冬,邓淑芳,董克兵,邢　琳

(大连海事大学　环境工程研究所,辽宁　大连　116026)

摘　要:羟基自由基水溶液杀灭赤潮微生物裸甲藻的实验。海水羟基比值浓度达到0.68mg/L时,裸甲藻、细菌从0.89×

4510/mL、5.2×10/mL减少到低于检测方法的低限值;羟基水溶液比值浓度达到0.6mg/L时,微生物的叶绿素a、类胡萝卜素含量均低于检测方法的最低限值。实验数据表明羟基是治理赤潮的绿色有效方法。关键词:羟基;赤潮微生物;叶绿素;类胡萝卜素;细菌;裸甲藻中图分类号:X55　　文献标识码:A　　文章编号:100726336(2004)0120064203

StudyonkillingGymnodiniummukimotoiwithhydroxylradical

ZHOUXiao2jian,BAIMin2dong,DENGShu2fang,DONGKe2bing,XINGLin

(EnvironmentalEngineeringRsearchInstitute,DalianMaritimeUniversity,Dalian　116026,China)Abstract:ThehydroxylradicalinsolutioncanefficientlykillGymnodiniummukimotoi,akindofred2tidemicroorganism.TheinitialconcentrationofGymnodiniummukimotoiandthatofgermsare0.89×104/mLand5.2×105/mLrespectively.Astheratioconcentrationofhydroxylradicalof0.68mg/L,bothofthemweredecreasedtosuchadegreearenotfoundinthesolution,astheratioconcentrationofhydroxylradicalof0.6mg/L,thecontentofchlorophyll2aandandcarotenoidisundetectedwiththemethodavailable.Theexperimentaldatashowthatitisagreenandeffectivemeanstoapplyhydroxylradicaltotreatredtide.

Keywords:hydroxylradical;microorganismofredtide;chlorophyll;carotenoid;germ;Gymnodiniummukimotoi

　　到目前为止国内外提出几十种治理赤潮方法,O2、H2O,不存在有毒残留物,有效解决了海洋动力几千种除藻药剂,这些方法及其药剂还处于实验研学冲击稀释药剂及其长期危害非赤潮生物的疑难究阶段[1～5]。1997年DonaldM.Anderson等人却问题[3]。羟基有望成为治理赤潮有效、可行、无残认为只有很少药剂有效[1]。有效的药剂也存在药留物的新方法。剂量过大和对非赤潮生物及海洋环境的长期负面

影响,从此,科学工作者很少关注化学药剂治理赤

潮的研究。科学工作者们积极的着手解决治理赤1.1　实验材料潮研究新方法。实验用的海水是取自辽宁省水产研究所供应

2001年在我国渤海、东海发生世界上罕见的几的大连星海湾过滤海水。实验用的赤潮微生物是千km2的特大赤潮[6]。其中在福建沙埕海域发现了由青岛海洋大学水产学院藻种库提供的裸甲藻以裸甲藻为主的赤潮。由此可见,我国的赤潮问题(Gymnodiniummukimotoi)。已不容忽视,达到相当严重的程度。威胁着沿海海实验用OH药剂是由羟基溶液药剂产生装洋经济的可持续发展的基础和社会安定。治理赤潮置[3]以O2、H2O为原料加工而成,其羟基比值浓度灾害研究成为支持我国社会经济可持续快速发展的达到8.2mg/L。根据实验需要,配制实验海水中重要课题之一,也是科学家们面临要解决的问题。的羟基浓度。羟基与赤潮生物的生化反应属于游离基反应,杀灭赤潮微生物速度极快;残余羟基最终生成物是

1.2　实验方法

1　材料与方法

藻种使用前经分离、纯化后,在XYZ2250D型

收稿日期:2003201220,修改稿收到日期:2003207215

基金项目:国家自然科学基金重点项目(60031001);国家重大基础研究前期研究专项(2002CCC00900)。作者简介:周晓见(19762),男,安徽安庆人,讲师,在读博士,主要从事海洋微生物及其治理研究。

第1期　　　　　　　　　　　　　　周晓见等:羟基杀灭赤潮裸甲藻研究65

震荡数显光照培养箱中进行培养,培养液采用F/2配方。培养温度控制在(23±1)℃,pH值为7.2±0.05,光照强度2600lx,光期∶暗期=10∶14的条件

5

下进行藻种培养。把裸甲藻扩增到10/mL数量级以后放入实验槽中。由于实验海水中细菌总数较低,采用海洋2216E液体培养基,在4S2405恒温数显培养箱中进行培养,培养温度控制在(23±1)℃,pH值为7.2±0.05的条件下,细菌总数富集到105/mL数量级后再放入实验槽进行实验。细菌总数用海洋2216E培养基平板菌落计数,海洋微藻的杀灭效果是在显微镜下用血球计数板直接计数,光合色素测定方法是按海洋监测规范(GB17378.721998)的分光光度法进行。

0105mg/L时,细菌数量从5.2×105/mL减少到3.85×104/mL,致死率为92.6%;当羟基水溶液比

值浓度达到0.15mg/L时,细菌数量减至1.78×103/mL,致死率达到99.7%。实验数据表明,只要海水中羟基浓度能够达到致死裸甲时,就能把海水中的细菌全部致死。2.2　羟基对叶绿素a的影响

羟基浓度对叶绿素a衰减率影响关系曲线如图2所示。图中曲线表明羟基抑制了叶绿素a的增长,当海水中羟基比值浓度达到0.65mg/L时,

μg/L减少到低于检测方法叶绿素a浓度从437.8

的最低限,可以认为叶绿素a被完全分解。实验数

据表明了叶绿素a易受羟基攻击,使其发生氧化、断裂、变构和分解等生化反应。由于叶绿素a是微藻最重要的光合色素,叶绿素a的分解也是使藻类死亡的原因之一。

2　结果与讨论

实验海水中的裸甲藻数量达到0.89×104/mL,细菌数量达到5.2×105/mL。分别在不同羟基比值浓度上测试裸甲藻、细菌和叶绿素a和类胡萝卜素浓度。2.1　致死裸甲藻、细菌实验羟基杀灭裸甲藻、细菌实验结果如图1所示,从图中曲线可知,当羟基水溶液比值浓度为0.45mg/L时,裸甲藻数量从0.89×104/L减少到010676×104/L,致死率达到92.4%;羟基比值浓度达到0.68mg/L时,裸甲藻数量从0.89×104/L减少到没有检出,可认为裸甲藻致死率达到100%。

图2　羟基对裸甲藻叶绿素a含量的影响Fig.2　EffectofOHonchl2acontentof

G.mukimotoi

图1　羟基对裸甲藻、细菌致死率影响Fig.1　EffectofOHonlethalityof

G.mukimotoiandbacteria

从羟基比值浓度为0.45mg/L开始,随羟基比值浓度的提高,裸甲藻死亡率开始减缓。羟基比值浓度为0.5mg/L时,裸甲藻致死率达到97%以上,基本满足杀灭裸甲藻的需要。实验过程也对细菌进行杀灭测试,当羟基水溶液比值浓度达到

图3　羟基对裸甲藻胡萝卜素含量的影响Fig.3　EffectofOHoncarotenecontentof

G.mukimotoi

　　　　　　　　　　　　　　　　　　海　洋　环　境　科　学　　　　　　　　　　　　　　　　　第23卷66

低于检测方法的最低限;此时裸甲藻的生化反应十类胡萝卜素是微藻的重要辅助色素,含有11个分激烈,导致裸甲藻、细菌全部致死。实验数据表双键的不饱和物质,也同样易于被羟基氧化、分解。明了羟基药剂杀灭赤潮微生物是可行的。其实验结果如图3所示。从图中曲线可见,羟基比

值浓度达到0.65mg/L时,类胡萝卜素浓度从437.参考文献:8μg/L减低到低于检测方法的最低限,无法检出。[1]　ANDERSONDM,Turningbacktheredtide[J].Nature,1997,2.3　羟基对类胡萝卜素的影响

羟基比值浓度在0.45mg/L时,类胡萝卜素变化曲率最大。实验结果表明羟基对类胡萝卜素浓度影响是十分明显的,羟基能有效分解裸甲藻的胡萝卜素。

38:6132614.

[2]　周名江,朱明远,张纪.中国赤潮的发生趋势和研究进展[J].

生命科学,2001,13(2):54259.

[3]　白希尧,白敏冬,周晓见.羟基药剂治理赤潮研究[J].自然

3　结　论

羟基自由基具有氧化力强、生化反应速度极快

的特性,是治理赤潮的理想方法,所取得的实验数据证明了这一点。当羟基比值浓度达到0.65mg/L时,裸甲藻的叶绿素a、类胡萝卜素含量均减少到

杂志,2002,24(1):26232.

[4]　俞志明,宋秀贤,张　波,等.粘土表面改性对赤潮生物的絮

凝作用机制研究[J].科学通报,1999,44(3):65269.

[5]　孙晓霞,宋秀贤,张　波,等.粘土2MMH体系对赤潮生物的

絮凝作用机制研究[J].海洋科学,1999,23(2):47249.

[6]　国家海洋局.2001年中国海洋环境质量公报[Z].北京:国

家海洋局,2002.12213.

(上接第43页)

　　从鱼类、虾类、蟹类和头足类重金属限量标准以及质量指数变幅看(表3),四类生物体中Cu、Cd、Hg三种重金属有毒有害质量指数较低,均远低于“限量标准”中的限定值,而四大类生物体内Pb的有毒有害质量指数较高,分别为:鱼类0.34～0.78(均值0.58);蟹类0.73～1.02(均值0188);虾类0.68～1.08(均值0.86);头足类0.34～0.88(均值0.60)。当中以蟹类和虾类Pb含量

重金属含量为:Cu为0.16～11.85、Pb为0.17～0.54、Cd为0.02～0.25和Hg为0.007～0.087mg/kg。不同类别生物体重金属含量存在差异,四类生物中Cu、Pb、Cd和Hg含量以虾蟹、类最高,鱼

类最低,头足类居中。

(2)本调查结果除Pb的含量略高于1992年的调查结果外,Cu、Cd和Hg的含量略低于或相当于10a前的调查水平。

(3)与中华人民共和国农业行业标准“无公害的质量指数最高,平均质量指数为0.87左右,说明

衡量,目前大亚湾了蟹类和虾类体中Pb的含量已接近了“限量标食品水产品有毒有害物质限量”

虾、蟹类和头足类生物体中Cu、Pb、准”中的限定值。极个别蟹、和虾(均为1.6%)Pb经济种类鱼类、

Cd和Hg的平均含量均未超标准。总体来讲,大质量指数刚超标。

结果表明,目前大亚湾经济种类体内Cu、Pb、亚湾经济种类生物体重金属安全卫生质量尚好。Cd、Hg平均质量指数未出现超标现象,仍处于正

常的水平。值得提出的是,从Pb在四大类生物内参考文献:残留检出结果看,平均质量指数范围在0.58～0188之间,质量指数值虽未超标,但与1992年调查结果相比,甲壳类体中Pb的含量有明显增高的现象,说明Pb是生物体潜在污染因子,应引起重视。

[1]　徐恭昭.大亚湾环境与资源[M].合肥:安徽科技出版社,

1999.

[2]　GB17378.421998,海洋监测规范[S].

[3]　刘其中,黄春英.海产品(鱼、贝、甲壳类)中有机汞、无机汞和

总汞的分别测定方法研究[J].海洋环境科学,1985,(4)2:

89297.

[4]　蔡幅龙,陈文桂,郎汉阳,等.放射性污染与海洋生物[M].

3　小　结

(1)大亚湾鱼类、蟹类、虾类和头足类生物体

北京:海洋出版社,1983.

[5]　NY505122001,无公害食品:水产品有毒有害物质限量标准

[S].