葉綠素a對綜合治理環(huán)境的研究進(jìn)展.docx

葉綠素a對綜合治理環(huán)境的研究進(jìn)展金葉【摘要】: 綜述了水、土葉綠素a含量及其轉(zhuǎn)化的研究現(xiàn)狀,內(nèi)容包括葉綠素a是評價水質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一；葉綠素a的測量方法；水、土葉綠素含量與其他因素的關(guān)系；葉綠素a 的室內(nèi)模擬培養(yǎng)。為水體綜合治理效果的葉綠素a指示作用提供一定的理論依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】:葉綠素a;沉積物；水體環(huán)境治理;室內(nèi)模擬;綜述 引言 在20 世紀(jì)初期,葉綠素對于環(huán)境的影響不不太明顯，主要研究它在植物或藻類本身內(nèi)的變化及影響。上世紀(jì)60年代，全球淡水、海洋水體問題日益凸顯，特別是水華與赤潮問題的加劇1。國內(nèi)外學(xué)者開始對水體的富營養(yǎng)化重點關(guān)注，同時葉綠素也因此成為研究水污染問題的重點。由于水體污染是各種因素共同影響造成的，20世紀(jì)末，學(xué)者開始在室內(nèi)模擬室外的水體環(huán)境研究葉綠素對綜合治理水體的指示作用。2007年，國內(nèi)太湖藍(lán)藻爆發(fā)事件引發(fā)的用水危機(jī)摧使研究人員投入到緊張的水體污染治理的工作中去。 一、葉綠素a是評價水質(zhì)的重要指標(biāo)之一 葉綠素起初只是生物中植物或藻類等的研究范疇，但隨著水體富營養(yǎng)化的加劇，海洋的赤潮與淡水的水華中的藻類成了重點研究對象，而葉綠素a包含在所有的藻類之中，又是可以反映水體中藻類現(xiàn)存量的重要指標(biāo)。在20世紀(jì)80年代，葉綠素a開始成為評價水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)之一2?，F(xiàn)今這一指標(biāo)被大量學(xué)者所用，通過測量各地的水體葉綠素a 含量，形成某地小范圍或大范圍的葉綠素a分布情況，當(dāng)然這種分布不光光是水平分布，還有垂直分布3-6。二、葉綠素a的測量方法 浮游植物葉綠素a含量的測定方法主要有分光光度法7-8、熒光法9、高效液相色譜（HPLC）法、水色傳感器SeaWiPS遙感法、機(jī)載海洋激光雷達(dá)法是新興的技術(shù)手段10。其中，分光光度法因其具有操作簡便、可靠性強(qiáng)的特點而被廣泛采用。目前，采用分光光度法測定葉綠素a 時，用來萃取葉綠素a 的有機(jī)溶劑主要有丙酮 、乙醇 和DMF（N，N-二甲基甲酰胺）等3種11-13,丙酮萃取法應(yīng)用較早，因而被較多地采用。但是，以丙酮為萃取溶劑常導(dǎo)致濾膜溶解，給后續(xù)的過濾和測定帶來困難，因而，乙醇和DMF 被用來替代丙酮作為萃取葉綠素a 的有機(jī)溶劑。國內(nèi)近來在測量水體中的葉綠素a含量的時候，引用歐美的“熱乙醇”12法。在宏觀上，遙感監(jiān)測葉綠素a 具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低和便于進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢14-15, 北美和歐洲的一些國家早已開展了利用航空遙感監(jiān)測湖泊葉綠素分布的研究。 三、水、土葉綠素a含量與其他因素的關(guān)系 很多學(xué)者對于某一地區(qū)一定范圍內(nèi)的水體富營養(yǎng)化研究很深入。例如對蘇州河的長期監(jiān)測16，得出葉綠素a與水溫，溶解氧，氮磷，其他營養(yǎng)鹽以及生物因子有緊密的相關(guān)性。但也有一些地區(qū)葉綠素a的含量與溶氧量關(guān)系不大，與Ph,透明度有關(guān)聯(lián)。一般的，葉綠素a含量與一定范圍內(nèi)的溫度、氮磷、Ph成正相關(guān)，與透明度成相關(guān)17-22。但也有特別的情況，江蘇湖176,7月水溫升高，但葉綠素a含量突然降低，這是由于高等挺水植物吸收了大量的氮磷，葉綠素a缺乏養(yǎng)分從而突然降低。現(xiàn)在對于某一地區(qū)的研究已經(jīng)很成熟了，但都局限于研究地得出的結(jié)論不能成為全球的參照，每個地區(qū)都有其不同的主導(dǎo)影響因素導(dǎo)致其地水體的富營養(yǎng)化。 四、葉綠素a的室內(nèi)模擬培養(yǎng)。 現(xiàn)今野外的監(jiān)測已經(jīng)做得很到位了，但是野外監(jiān)測有很多不可避免的困難。不同的地區(qū)由于氣候，降雨，地形等的影響監(jiān)測得出的結(jié)論不盡相同，葉綠素a含量在自然狀態(tài)下受到多重因素的影響，并且野外作業(yè)耗費(fèi)了大量的人力物力與財力。21世紀(jì)初期，國內(nèi)開始模仿國外的室內(nèi)模擬實驗，將監(jiān)測搬進(jìn)實驗室。這樣就可以很好的人為控制其他的環(huán)境因子，更直觀的顯現(xiàn)各因素與葉綠素a含量及生長速率的關(guān)聯(lián)。當(dāng)然也省去了不少人力，物力，財力。根據(jù)在野外的經(jīng)驗，前人設(shè)計了一些有關(guān)的模擬實驗23-26。不同磷濃度，不同曝氣方式，不同流速，光照與否等情況下的實驗。實驗一般都得做出了定性的分析，但大多沒有得出定量地結(jié)論。 就曝氣而言，藻類喜歡停留在水體的光亮帶, 接受陽光進(jìn)行光合作用, 促進(jìn)自身的生長繁殖24。藻類的生長主要集中在水體3 倍透明度以上, 在3 倍透明度以下將衰亡。水庫和湖泊水體的濁度低、透明度大, 流動性小、混合作用弱, 有時還出現(xiàn)水體分層現(xiàn)象, 這些都有利于藻類在表層水體的停留生長。另外, 水體分層現(xiàn)象會使下層水體溶解氧減少, 處于缺氧狀態(tài), 使水生生態(tài)環(huán)境惡化; 缺氧條件會引起底泥有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鐵、錳的溶解釋放,加劇水體富營養(yǎng), 造成水體色度、臭味加大, pH 下降, 水質(zhì)惡化。 國內(nèi)現(xiàn)有的揚(yáng)水曝氣技術(shù)是在國外“揚(yáng)水筒”技術(shù)24的基礎(chǔ)上開發(fā)而來的。該技術(shù)能混合上下水層, 破壞水體分層,將表層藻類向下層遷移, 藻類到達(dá)下部無光區(qū)后, 生長受到抑制甚至死亡; 揚(yáng)水曝氣技術(shù)通過自身的充氧能力和循環(huán)混合作用向下層水體充氧, 改善水體缺氧狀態(tài), 改善水質(zhì)。但是，是不是真的只要曝氣就能改善水質(zhì)，顯然是不科學(xué)的，如果曝氣過度，會引起底泥上揚(yáng)，使得底泥中的藻類漂浮在水體中，有更多的藻類可以在水面接受陽關(guān)，那反倒使水質(zhì)惡化了。在這一方面，應(yīng)該通過進(jìn)一步實驗，得出最佳曝氣強(qiáng)度，在進(jìn)行治理。 結(jié)論1.室內(nèi)模擬實驗實例還較少，可以大膽的運(yùn)用這一方式，在實驗室里模擬自然狀態(tài)下的環(huán)境，然后進(jìn)行實驗分析。 2.對水體富營養(yǎng)化的形成原因我們有了很深入的了解，但是，在污水治理方面，顯然不夠。水體被污染的原因有了，當(dāng)務(wù)之急是治理，如何治理，研究出一套定量地方案還需要很多的精力。 參考文獻(xiàn)：1周名江,朱明遠(yuǎn),張經(jīng),中國赤潮的發(fā)生趨勢和研究進(jìn)展J.生命科學(xué),2001,13(2):53-59.2潘友聯(lián),葉綠素與海洋初級生產(chǎn)力J.海洋科學(xué),1987,1(1):63-65.3朱明遠(yuǎn),李寶華,黃鳳鵬,陳皓文,南極長城灣夏季葉綠素a 變化的研究J.極地研究,1999,11(2):113-121.4劉冬燕,宋永昌,陳德輝,蘇州河葉綠素a動態(tài)特征及其與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)分析J.上海環(huán)境科學(xué),2003,22(4): 261-291.5宋書群,孫軍,沈志良,欒青杉,于子山,三峽庫區(qū)蓄水后夏季長江口及其鄰近水域粒級葉綠素aJ.中國海洋大學(xué)學(xué)報,2006,36(2):114-120.6劉大召,唐世林,付東洋,珠江口水體葉綠素a 濃度高光譜反演研究J. 廣東海洋大學(xué)學(xué)報，2008,28(1):49-52. 7王毗嵐,分光光度法測定海水中浮游植物之葉綠素J.海洋湖沼通報,1980,1(3):38-43.8 楊振德,分光光度法測定葉綠素含量的探討J.廣西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1996,15(2):145-150.9丁永耀,張欣梅,呂培頂,王根源,熒光法測定海中生物體內(nèi)的葉綠素aJ.海洋學(xué)報,1983,5(8):340-348. 10楊彩根,宋學(xué)宏,孫丙耀,浮游植物葉綠素a含量簡易測定方法的比較J.海洋科學(xué),2007,31(1):6-9.11翁笑艷,林美愛,嚴(yán)穎,地表水浮游植物葉綠素a測定方法比較研究J.中國環(huán)境監(jiān)測,2009,25(3):36-38. 12張麗彬,王啟山,徐新惠,丁麗麗,任洪強(qiáng),乙醇法測定浮游植物葉綠素a 含量的討論J.中國環(huán)境監(jiān)測,2008,24(6): 9-10.13韓桂春,谷豐,張忠臣,淡水中葉綠素a測定方法的探討J.中國環(huán)境監(jiān)測，2005,21(1):55-57. 14王其茂,馬超飛,唐軍武,郭茂華,EOS_MODIS遙感資料探測海洋赤潮信息方法J.遙感技術(shù)與應(yīng)用,2006,21(1):6-10.15楊一鵬,王橋,王文杰,高士平,水質(zhì)遙感監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展J.地理與地理信息科學(xué),2004,20(6):5-12. 16劉冬燕,宋永昌,蘇州河葉綠素a動態(tài)特征及其與環(huán)境因子的關(guān)聯(lián)分析J.上海環(huán)境科學(xué),2003,22(4):261-269. 17葛大兵,吳小玲,朱偉林,周延凱,岳陽南湖葉綠素a 及其水質(zhì)關(guān)系分析J. 中國環(huán)境監(jiān)測,2005 ,21(4):69-71.18陳永川,湯利,張德剛,周軍,李杰,滇池葉綠素a的時空變化及水體磷對藻類生長的影響J.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2008,27(4):1555-1560.19王麗卿,張軍毅,王旭晨,彭自然,王巖, 淀山湖水體葉綠素a與水質(zhì)因子的多元分析J.上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報,2008,17(1):58-64.20石曉勇,王修林,陸茸,孫霞,東海赤潮高發(fā)區(qū)春季溶解氧和pH分布特征及影響因素探討J. 海洋與湖沼,2005,36(5):405-412.21呂喚春，王飛兒，陳英旭，虞左明，方志發(fā)，周根娣，千島湖水體葉綠素a與相關(guān)環(huán)境因子的多元分析J應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003,14(8)1347-1350.22蒲新明,吳玉霖,張永山,長江口區(qū)浮游植物營養(yǎng)限制因子的研究春季的營養(yǎng)限制情況J.海洋學(xué)報,2001,23(3):57-65.23宋靜,沉積物一水界面營養(yǎng)鹽釋放研究J.土壤學(xué)報，2000,37(4):51