叶绿素a对综合治理环境的研究进展.docx

叶绿素a对综合治理环境的研究进展金叶【摘要】: 综述了水、土叶绿素a含量及其转化的研究现状,内容包括叶绿素a是评价水质的重要标准之一；叶绿素a的测量方法；水、土叶绿素含量与其他因素的关系；叶绿素a 的室内模拟培养。为水体综合治理效果的叶绿素a指示作用提供一定的理论依据。 【关键词】:叶绿素a;沉积物；水体环境治理;室内模拟;综述 引言 在20 世纪初期,叶绿素对于环境的影响不不太明显，主要研究它在植物或藻类本身内的变化及影响。上世纪60年代，全球淡水、海洋水体问题日益凸显，特别是水华与赤潮问题的加剧1。国内外学者开始对水体的富营养化重点关注，同时叶绿素也因此成为研究水污染问题的重点。由于水体污染是各种因素共同影响造成的，20世纪末，学者开始在室内模拟室外的水体环境研究叶绿素对综合治理水体的指示作用。2007年，国内太湖蓝藻爆发事件引发的用水危机摧使研究人员投入到紧张的水体污染治理的工作中去。 一、叶绿素a是评价水质的重要指标之一 叶绿素起初只是生物中植物或藻类等的研究范畴，但随着水体富营养化的加剧，海洋的赤潮与淡水的水华中的藻类成了重点研究对象，而叶绿素a包含在所有的藻类之中，又是可以反映水体中藻类现存量的重要指标。在20世纪80年代，叶绿素a开始成为评价水体富营养化程度的重要指标之一2。现今这一指标被大量学者所用，通过测量各地的水体叶绿素a 含量，形成某地小范围或大范围的叶绿素a分布情况，当然这种分布不光光是水平分布，还有垂直分布3-6。二、叶绿素a的测量方法 浮游植物叶绿素a含量的测定方法主要有分光光度法7-8、荧光法9、高效液相色谱（HPLC）法、水色传感器SeaWiPS遥感法、机载海洋激光雷达法是新兴的技术手段10。其中，分光光度法因其具有操作简便、可靠性强的特点而被广泛采用。目前，采用分光光度法测定叶绿素a 时，用来萃取叶绿素a 的有机溶剂主要有丙酮 、乙醇 和DMF（N，N-二甲基甲酰胺）等3种11-13,丙酮萃取法应用较早，因而被较多地采用。但是，以丙酮为萃取溶剂常导致滤膜溶解，给后续的过滤和测定带来困难，因而，乙醇和DMF 被用来替代丙酮作为萃取叶绿素a 的有机溶剂。国内近来在测量水体中的叶绿素a含量的时候，引用欧美的“热乙醇”12法。在宏观上，遥感监测叶绿素a 具有监测范围广、速度快、成本低和便于进行长期动态监测的优势14-15, 北美和欧洲的一些国家早已开展了利用航空遥感监测湖泊叶绿素分布的研究。 三、水、土叶绿素a含量与其他因素的关系 很多学者对于某一地区一定范围内的水体富营养化研究很深入。例如对苏州河的长期监测16，得出叶绿素a与水温，溶解氧，氮磷，其他营养盐以及生物因子有紧密的相关性。但也有一些地区叶绿素a的含量与溶氧量关系不大，与Ph,透明度有关联。一般的，叶绿素a含量与一定范围内的温度、氮磷、Ph成正相关，与透明度成相关17-22。但也有特别的情况，江苏湖176,7月水温升高，但叶绿素a含量突然降低，这是由于高等挺水植物吸收了大量的氮磷，叶绿素a缺乏养分从而突然降低。现在对于某一地区的研究已经很成熟了，但都局限于研究地得出的结论不能成为全球的参照，每个地区都有其不同的主导影响因素导致其地水体的富营养化。 四、叶绿素a的室内模拟培养。 现今野外的监测已经做得很到位了，但是野外监测有很多不可避免的困难。不同的地区由于气候，降雨，地形等的影响监测得出的结论不尽相同，叶绿素a含量在自然状态下受到多重因素的影响，并且野外作业耗费了大量的人力物力与财力。21世纪初期，国内开始模仿国外的室内模拟实验，将监测搬进实验室。这样就可以很好的人为控制其他的环境因子，更直观的显现各因素与叶绿素a含量及生长速率的关联。当然也省去了不少人力，物力，财力。根据在野外的经验，前人设计了一些有关的模拟实验23-26。不同磷浓度，不同曝气方式，不同流速，光照与否等情况下的实验。实验一般都得做出了定性的分析，但大多没有得出定量地结论。 就曝气而言，藻类喜欢停留在水体的光亮带, 接受阳光进行光合作用, 促进自身的生长繁殖24。藻类的生长主要集中在水体3 倍透明度以上, 在3 倍透明度以下将衰亡。水库和湖泊水体的浊度低、透明度大, 流动性小、混合作用弱, 有时还出现水体分层现象, 这些都有利于藻类在表层水体的停留生长。另外, 水体分层现象会使下层水体溶解氧减少, 处于缺氧状态, 使水生生态环境恶化; 缺氧条件会引起底泥有机质、氮、磷、铁、锰的溶解释放,加剧水体富营养, 造成水体色度、臭味加大, pH 下降, 水质恶化。 国内现有的扬水曝气技术是在国外“扬水筒”技术24的基础上开发而来的。该技术能混合上下水层, 破坏水体分层,将表层藻类向下层迁移, 藻类到达下部无光区后, 生长受到抑制甚至死亡; 扬水曝气技术通过自身的充氧能力和循环混合作用向下层水体充氧, 改善水体缺氧状态, 改善水质。但是，是不是真的只要曝气就能改善水质，显然是不科学的，如果曝气过度，会引起底泥上扬，使得底泥中的藻类漂浮在水体中，有更多的藻类可以在水面接受阳关，那反倒使水质恶化了。在这一方面，应该通过进一步实验，得出最佳曝气强度，在进行治理。 结论1.室内模拟实验实例还较少，可以大胆的运用这一方式，在实验室里模拟自然状态下的环境，然后进行实验分析。 2.对水体富营养化的形成原因我们有了很深入的了解，但是，在污水治理方面，显然不够。水体被污染的原因有了，当务之急是治理，如何治理，研究出一套定量地方案还需要很多的精力。 参考文献：1周名江,朱明远,张经,中国赤潮的发生趋势和研究进展J.生命科学,2001,13(2):53-59.2潘友联,叶绿素与海洋初级生产力J.海洋科学,1987,1(1):63-65.3朱明远,李宝华,黄凤鹏,陈皓文,南极长城湾夏季叶绿素a 变化的研究J.极地研究,1999,11(2):113-121.4刘冬燕,宋永昌,陈德辉,苏州河叶绿素a动态特征及其与环境因子的关联分析J.上海环境科学,2003,22(4): 261-291.5宋书群,孙军,沈志良,栾青杉,于子山,三峡库区蓄水后夏季长江口及其邻近水域粒级叶绿素aJ.中国海洋大学学报,2006,36(2):114-120.6刘大召,唐世林,付东洋,珠江口水体叶绿素a 浓度高光谱反演研究J. 广东海洋大学学报，2008,28(1):49-52. 7王毗岚,分光光度法测定海水中浮游植物之叶绿素J.海洋湖沼通报,1980,1(3):38-43.8 杨振德,分光光度法测定叶绿素含量的探讨J.广西农业大学学报,1996,15(2):145-150.9丁永耀,张欣梅,吕培顶,王根源,荧光法测定海中生物体内的叶绿素aJ.海洋学报,1983,5(8):340-348. 10杨彩根,宋学宏,孙丙耀,浮游植物叶绿素a含量简易测定方法的比较J.海洋科学,2007,31(1):6-9.11翁笑艳,林美爱,严颖,地表水浮游植物叶绿素a测定方法比较研究J.中国环境监测,2009,25(3):36-38. 12张丽彬,王启山,徐新惠,丁丽丽,任洪强,乙醇法测定浮游植物叶绿素a 含量的讨论J.中国环境监测,2008,24(6): 9-10.13韩桂春,谷丰,张忠臣,淡水中叶绿素a测定方法的探讨J.中国环境监测，2005,21(1):55-57. 14王其茂,马超飞,唐军武,郭茂华,EOS_MODIS遥感资料探测海洋赤潮信息方法J.遥感技术与应用,2006,21(1):6-10.15杨一鹏,王桥,王文杰,高士平,水质遥感监测技术研究进展J.地理与地理信息科学,2004,20(6):5-12. 16刘冬燕,宋永昌,苏州河叶绿素a动态特征及其与环境因子的关联分析J.上海环境科学,2003,22(4):261-269. 17葛大兵,吴小玲,朱伟林,周延凯,岳阳南湖叶绿素a 及其水质关系分析J. 中国环境监测,2005 ,21(4):69-71.18陈永川,汤利,张德刚,周军,李杰,滇池叶绿素a的时空变化及水体磷对藻类生长的影响J.农业环境科学学报,2008,27(4):1555-1560.19王丽卿,张军毅,王旭晨,彭自然,王岩, 淀山湖水体叶绿素a与水质因子的多元分析J.上海水产大学学报,2008,17(1):58-64.20石晓勇,王修林,陆茸,孙霞,东海赤潮高发区春季溶解氧和pH分布特征及影响因素探讨J. 海洋与湖沼,2005,36(5):405-412.21吕唤春，王飞儿，陈英旭，虞左明，方志发，周根娣，千岛湖水体叶绿素a与相关环境因子的多元分析J应用生态学报，2003,14(8)1347-1350.22蒲新明,吴玉霖,张永山,长江口区浮游植物营养限制因子的研究春季的营养限制情况J.海洋学报,2001,23(3):57-65.23宋静,沉积物一水界面营养盐释放研究J.土壤学报，2000,37(4):51