滇池微囊藻毒素的环境化学行为研究

有毒蓝藻水华是世界性环境问题。随着蓝藻水华暴发的频率和强度的增加，己形成水质灾害的严重后果，因此各国政府和研究机构也不断加强对其治理和研究的力度。微囊藻毒素是有毒水华蓝藻分泌的具有强烈促癌性、肝毒性的代谢物，对人类健康和环境安全构成危害。本研究在中国科技部和云南省政府联合招标课题“滇池蓝藻水华污染治理技术研究”的资助下，对滇池微囊藻毒素的环境化学行为进行了系统分析，并对安全处置藻生物量及其微囊藻毒素的分离、纯化进行了研究。目前从水华蓝藻中已获得60余种微囊藻毒索变体，其中分布广泛的是MC-LR和MC-RR。蓝藻水华暴发的许多水体中可发现一定量的微囊藻毒素。为检测水体中的痕量微囊藻毒素，以及进行微囊藻毒素的环境化学行为研究，建立了简单、快速、可靠的微囊藻毒索固相萃取一高压液相色谱分析法。500ml水样过滤后通过C18固相萃取柱浓缩，5%甲醇溶液淋洗后以甲醇洗脱。洗脱液浓缩后经HPLC分离并用UV检测器在238nm处分析。该方法具有较好的重复性、精密度和回收率，对藻毒素加标水样的回收率分别为MC-LR：81.3％和MC-RR：88.3％，方法检测限为O.1μg／L，可满足环境水体中痕量微囊藻毒素分析的要求。微囊藻毒素一般存在细胞内，主要在细胞衰亡时被释放到周围水体。微囊藻毒素在环境中的归趋主要有5种途径：(1)稀释，(2)吸附，(3)生物积累，(4)尘物降解和(5)光降解。本论文对微囊藻毒素的上述环境化学行为进行了研究，并对微囊藻毒素在滇池水体中的归趋进行了时论。实验发现，不同微囊藻毒素变体的溶解度，山于其环肽中所含氨基酸基团极性的不同，在不同极性的溶液中有不同的溶解趋势。这为不同微囊藻毒素毒性的差异性提供了解释。对于微囊藻毒素的吸附情况，考察了高岭土、硅藻土、膨润土、滇池沉积物和活性炭等吸附剂对水中微囊藻毒素的吸附作用。吸附能力极强的活性炭可将微囊藻毒素从水中去除，并使水中微囊藻毒素浓度低于检测限；其它吸附剂在实验中对藻毒素的吸附作用都较弱。微囊藻毒素具有相当的化学稳定性，但在环境中可被生物降解。为考察微囊藻毒素的生物降解情况，在微囊藻毒素提取液中通过滇池沉积物引入微生物，分析微囊藻毒索提取液中的毒素浓度变化。经过两天延滞期后，溶液中微囊藻毒素浓度明显降低，降解反应的速率常数从0.71d~(-1)到4.60d~(-1)，并随微生物数量增加而加快：加入叠氮化钠抑制微生物尘长后则未发现微囊藻毒素的降解。数据分析表明降解过程符合米氏方程规律，t_(1/2) = 2.75 ± O.12d，确证了生物降解的发尘。微囊藻毒素不仅可生物降解，一定条件下的光照可导致更快的光降解。在色素存在时，溶液中微囊藻毒素在紫外灯照射下的降解速率常数为0.01382 ±O.00187min~(-1)，滇池日光下为O.03736 ± O.0012 min~(-1)；去除色素后，光降解速率常数降低，滇池日光下为0.01375 ± O.00008 min~(-1)。色素和光强对微囊藻毒素的光降解速率常数有重要影响，溶液温度和pH对光降解的影响则较弱。数据分析表明该降解过程符合一级反应动力学方程Y = Aexp(-Bt)。本结果为进行有效水处理提供了思路，也为湖泊中蓝藻归趋机理提供了解释。实验中发现，滴加Na_2CO_3后微囊藻毒素溶液的紫外光谱发生了改变，并在245nm和295nm处吸光度有所增加。分析结果表明微囊藻毒素可与Na~+形成配位数为4的络合物。溶液pH对该络合物的稳定性有较大影响，在碱性溶液中较稳定。这种络合作用可为微囊藻毒素影响鱼类的Na~+-K~+泵酶而使其受害，以及其它毒害作用的机理提供解释，也为微囊藻毒素的分析方法提供了新的思路。在上述实验基础上，结合滇池工作站一年来的水质监测数据(2000，5-200l，4)，我们对滇池水体中微囊藻毒素的时空变化进行了分析。数据表明滇池的高营养盐浓度已使其进入超富营养化状态。然而，尽管滇池历年暴发严重微囊藻水华，水体中微囊藻毒素却没有显著积累。水体中检测到的微囊藻毒素浓度低于WHO建议的lμg／L的饮用水指标，变化范围为O～0.8μg／L，时间动态变化和空间分布变化差异不明显。与其它监测指标的数据分析表明，微囊藻毒素浓度与透明度呈显著正相关。同时滇池微囊藻毒素浓度变化的独特规律还与高原强烈光照导致的光降解和滇池微生物进行的生物降解有关。需进一步积累数据和研究以实现对微囊藻毒素的环境风险评价。本研究对滇池收获的蓝藻生物量的安全处臂进行了探讨，提出了以lO％乙醇溶液对收获藻粉进行脱毒的方法，并与分析微囊藻毒素用的甲醇提取法比较，发现乙醇溶液有较好脱毒效果，且安全、无毒，易于操作。为满足研究需要，本研究对藻粉中提取的微囊藻毒素的分离、纯化进行了研究。微囊藻毒素被10％乙醇溶液提取后，调pH至4使大量色素沉淀，再调pH为8以便在快速色谱柱上装样。比较了甲醇溶液和乙醇溶液两套淋洗系统，都获得满意结果，为进一步制各微囊藻毒素提供了基础。优化了藻粉中纯化和分离微囊藻毒素的方法，为进一步制备藻毒素纯品提供了基础

内陆水环境修复技术进展

水环境退化是全球普遍面临的重要问题．退化后的水环境修复，重建．已成为当前各国重视的焦点．也是环境科学与工程研究的热点。该文全面综述了国内外水环境修复技术的研究进展．并在此基础上对水环境修复的重点和热点进行了分析和归纳。文章指出．为改善我国水环境．还有待于进一步加强水环境修复的方法学，基础理论，应用技术和示范推广等方面的研究工作

滇池水华蓝藻中藻毒素光降解的研究

微囊藻毒素是水华蓝藻释放的一类毒性很大的环状七肽物质.通过紫外灯和日光照射滇池水华蓝藻提取液,发现溶液中微囊藻毒素均可被降解,且在日光照射下降解更快.同时发现藻毒素的降解程度与色素含量有关.结果表明,色素催化光降解可能是天然水体中微囊藻毒素去除的一个主要途径

滇池水华蓝藻中藻毒素光降解的研究

微囊藻毒素是水华蓝藻释放的一类毒性很大的环状七肽物质.通过紫外灯和日光照射滇池水华蓝藻提取液,发现溶液中微囊藻毒素均可被降解,且在日光照射下降解更快.同时发现藻毒素的降解程度与色素含量有关.结果表明,色素催化光降解可能是天然水体中微囊藻毒素去除的一个主要途径

微囊藻毒素的提取纯化方法比较(英文)

研究了从天然蓝藻水华藻粉中提微囊藻毒素,以及对提取物纯化的方法。通过对比不同提取剂的提取效果,发现浓度为80％的甲醇溶液提取效率最高,但采用乙醇作为替代提取剂也有较好的效率,且方法更为安全。对于提取物的纯化,可通过调节溶剂的pH至等电点以除去对反相填料具有负作用的藻胆蛋白。研究结果为更高效地纯化微囊藻毒素提供了依据

鱼肉中微囊藻毒素的高效液相色谱法分析

应用反相高效液相色谱法分析了鱼肉中藻毒素的含量。用 BDSC1 8色谱柱 ,以水 (含 1 %三氟乙酸 )∶甲醇 =30∶ 70 ( V/V )溶液为流动相 ,2 38nm紫外检测。鱼肉样品用甲醇 -水和丙酮混合溶剂提取 ,经正己烷萃取后 ,将有机相弃去 ,水相用固相萃取柱净化后进行高效液相色谱分析。该法检测限为 1 0 ng/g,峰面积标准曲线在 5 0～ 2 5 0 ng范围内有良好线性关系 ,平均回收率为 85 .1 %～ 88.

鱼肉中微囊藻毒素的高效液相色谱法分析

应用反相高效液相色谱法分析了鱼肉中藻毒素的含量。用BDS C18色谱柱，以水（含1％三氟乙酸）：甲醇＝30：70（V／V）溶液为流动相，238nm紫外检测。鱼肉样品用甲醇－水和丙酮混合溶剂提取，经正已烷萃取后，将有机相弃去，水相用固相萃取柱净化后进行高效液相色谱分析。该法检测限为10ng/g，峰面积标准曲线在50－250ng范围内有良好线性关系，平均回收率为85．1％－88．2％

Study of lignin deposition in sugarcane genotypes under condition of water deficit and low temperature

Orientador: Paulo MazzaferaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), uma gramínea C4, representa uma abundante e promissora fonte de biomassa vegetal para a produção de biocombustíveis. O uso da biomassa para a conversão em etanol é limitada pela recalcitrância do material lignocelulósico, principalmente, devido à presença da lignina. O conteúdo e a composição da lignina variam entre diferentes táxons, tipos celulares e podem ser afetados por diversos fatores ambientais. Considerando a demanda mundial por fontes de energia renovável e o alto potencial da biomassa da cana-de-açúcar para a produção de etanol celulósico, o objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos do déficit hídrico e da baixa temperatura sobre a deposição de lignina no colmo em diferentes genótipos de cana. Os resultados obtidos para o conteúdo de lignina somados à caracterização anatômica da lignina no caule indicaram que as plantas IACSP94-2094 são mais lignificadas que IACSP95-5000, sob condições normais de crescimento, o que foi principalmente associado aos maiores teores de lignina na região do córtex dos entrenós maduros. O déficit hídrico influenciou negativamente a produção de biomassa nas plantas de cana e o genótipo IACSP94-2094 foi mais fortemente afetado, o que poderia estar relacionado à severidade do estresse ou a maior suscetibilidade desse genótipo durante a fase de alongamento do caule. O déficit hídrico induziu alterações significativas nos níveis de expressão dos genes da biossíntese de lignina, aumentando em cerca de 60 % o conteúdo de lignina na medula jovem, o que foi positivamente relacionado ao acúmulo de transcritos dos genes Sh4CL2 e ShCOMT1 em ambos os genótipos. Paralelamente, este estudo caracterizou alguns aspectos da lignificação do caule em dois outros genótipos de cana-de-açúcar sob condição de baixa temperatura. Verificou-se que as plantas IACSP04-627 apresentaram maior produtividade média por planta (massa fresca do caule) que IACSP04-065 sob condição referência. O frio afetou negativamente o crescimento das plantas e, aparentemente, IACSP04-065 mostrou-se mais sensível às baixas temperaturas que o outro genótipo. O teor de lignina foi significativamente aumentado no córtex jovem do genótipo IACSP04-627 em resposta às baixas temperaturas, o que não pode ser diretamente correlacionado ao perfil de expressão dos genes da biossíntese de monolignóis. O conteúdo de lignina no córtex do entrenó maduro foi reduzido nas plantas IACSP04-065 expostas ao frio, o que poderia estar correlacionado ao baixo nível de expressão dos genes ShCOMT1 e ShCCoAOMT1. A maior expressão de ShF5H ocorreu preferencialmente na medula madura em ambos os genótipos de cana, o que possivelmente estaria relacionado à formação precoce da parede celular secundária induzida pelo frio. Em conclusão, verificou-se que o déficit hídrico parece estar relacionado ao aumento do teor de lignina nos entrenós jovens da cana-de-açúcar em ambos os genótipos; já na condição de baixa temperatura, o nível de expressão gênica não mostrou relação nítida com as alterações nos teores de lignina no caule, que apresentaram um padrão de deposição genótipo-dependenteAbstract: Sugarcane (Saccharum spp.) a C4 grass, is an abundant and promising source of plant biomass for biofuel production. The use of biomass for conversion to ethanol is limited by the recalcitrance of lignocellulosic material mainly due to the presence of lignin. The content and composition of lignin varies between different taxa, cell types and can be affected by various environmental factors. Given the global demand for renewable energy sources and high potential of sugarcane biomass to produce cellulosic ethanol, the aim of this study was to evaluate the effects of drought and low temperature on the deposition of lignin in the stem in different sugarcane genotypes. The results obtained for lignin and the anatomical characterization of lignin in the stem indicated that IACSP94-2094 plants are more lignified than IACSP95-5000 under normal growth conditions, which was mainly associated with higher lignin contents in the rind region of mature internodes. Water deficit negatively affected the biomass production in sugarcane plants and IACSP94-2094 genotype was more strongly affected, what might be related with the severity of stress or increased susceptibility of this genotype during the stem elongation. Drought induced significant changes in expression levels of lignin biosynthesis genes, increasing by about 60% the lignin content in young pith which was positively related to the accumulation of transcripts of Sh4CL2 and ShCOMT1 genes in both genotypes. Simultaneously, this study characterized some aspects of lignification of the stem into two other genotypes of sugarcane under the condition of low temperatures. It was found that the IACSP04-627 plants showed higher average yield per plant (fresh weight of the stem) that IACSP04-065 under reference condition. The cold negatively affected plant growth and apparently IACSP04-065 was more sensitive to low temperatures than the other genotype. The lignin content was significantly increased in young rind of IACSP04-627 genotype in response to low temperature, which can not be directly correlated to the expression profile of monolignols biosynthesis genes. Lignin content in mature rind was reduced in IACSP04-065 plants exposed to cold, which could be correlated to the low level of expression of ShCOMT1 and ShCCoAOMT1 genes. The high expression of ShF5H occurred preferentially in mature pith of both sugarcane genotypes, which possibly is related to the early formation of the secondary cell wall was induced by cold. In conclusion, it was found that water deficit appears to be related to the lignin content increased in young internodes of sugarcane in both genotypes; in the condition of low temperature, the level of gene expression showed no clear correlation with changes in lignin content in the stem, which showed a pattern of deposition genotype-dependentDoutoradoBiologia VegetalDoutora em Biologia Vegeta

富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究

文章论述了水生植物修复富营养化水体的机理,并按不同生活型综述了不同水生植物在富营养化水体生态修复中的应用,指出了富营养化水体生态修复中水生植物选择依据,并展望了其研究应用前景

富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究

文章论述了水生植物修复富营养化水体的机理,并按不同生活型综述了不同水生植物在富营养化水体生态修复中的应用,指出了富营养化水体生态修复中水生植物选择依据,并展望了其研究应用前景