藻类植物在环境监测中的研究进展

李干蓉，杨晓武，袁德奎，邹序安

（ 铜仁职业技术学院 机电工程系，贵州 铜仁 554300 ）

藻类植物在环境监测中的研究进展

李干蓉，杨晓武，袁德奎，邹序安

（ 铜仁职业技术学院 机电工程系，贵州 铜仁 554300 ）

从藻类植物的生长、繁殖、以及代谢作用方面，对藻类在岩溶、重金属、农药以及藻毒素监测中的研究成果和应用实例进行简要论述，论述了藻类作为生物多样性中一员，用于环境监测的长期性和有效性的特点，藻类植物的研究越来越受到重视和关注。

藻类植物； 岩溶作用； 重金属； 藻毒素沉淀；

藻类生物是地球上最早出现的进行光合作用的低等生物，[1]从早前寒武纪至今，藻类自始自终都是重要的原初生产力（Primary Production），在地球及地球演化过程中担任重要角色。在岩溶地区，藻类生物以其独特的生理生态特性繁殖生长，并深刻地影响着岩溶的形成与发育。[2]Folk R.E.等人（1973）认为加勒比海卡伊曼群岛上岩溶地貌与我国南方适宜气候条件的藻类繁盛密切相关。

从20世纪50年代人们就开始关注近海富营养化对海洋生态系统的影响，[3]到1990年已有大量有关波罗的海20年来富营养化状况的文章发表在瑞典皇家学会知名刊物《AMBO》上。1979年，美国环境保护协会首次举办了关于河口地区富营养化问题的国际专题研讨会。Rosenberg1985年提出“富营养化——未来海洋沿岸的威胁”。在1988年～1997年间共有1574篇文献与近海富营养化相关，并且维持了较高的论文数量年增加速率。[3]随着中国经济的快速发展，中国沿海地区水域富营养化的问题也日趋严重，国家也资助了大量有关海洋富营养化的研究：[2]如“近海富营养化评估和赤潮预测技术研究”、“胶州湾流域生源要素流失与海湾富营养化演变过程”、“中国沿海典型增养殖区有害赤潮发生动力学及防治机理研究”、“香港及珠江口海域富营养化及有害赤潮研究”、“长江口水域富营养化特性及对策研究”和“我国近海有害赤潮发生的生态学、海洋学机制及预测防治”等等。同时又多次开展了主题关于“富营养化”的研究。近年来，关于污染物协同作用（特别是富营养化和其他污染物的相互作用）的研究正在逐步展开。

1.藻类生物的岩溶作用

王福星等[2]研究发现藻类生物的新成代谢活动深刻地影响着岩溶的形成与发育，藻类呼吸作用产生的CO2遇水生成碳酸，分泌酸性物质。粘液及遗体经微生物分解，产生CO2等，这些物质对碳酸盐岩均有溶蚀作用；藻类的钻孔作用，使碳酸盐岩表层形成多孔状，网络状，从而增大其化学溶蚀的有效表面积、降低其物理机械强度。藻类通过同化作用，通过捕捉粘性作用等方式沉淀碳酸盐。藻类对碳酸盐岩的作用可产生特性产物及生成显微结构构造。田友萍，何复胜等人[4]对四川九寨沟、贵州黄果树、马岭河峡谷以及香纸沟的地表钙化的考察和研究，首次在地表钙化体中发现现代淡水叠层石及其藻席。并总结了研究区叠层石藻席的种类和特征，认为该研究区叠层石藻席中微生物群落的优势种主要属于蓝藻门的裂须藻属、席藻属、和鞘丝藻属。[5]66-69该叠层石的形成是由于蓝藻藻席的新旧更替以及沉积物的周期性沉积造成的；叠层石的纹层和形态可能与蓝藻的属种及叠层石的生长环境有关，认为现代钙化淡水叠层石及其藻席的研究将对沉积学、地球微生物学、叠层石及其形成喀斯特地貌演化及水文气候等方面的研究有着重要的理论意义。

2.净化废水、消除污染

水的白净作用在自然界中到处都有发生，哪里的水中有有机物，哪里水的白净过程就在进行。[6]55-57水的白净作用是多种因素促成的，有物理、化学和生物等因素参加，这里我们主要谈生物因素中藻类的作用。藻类在光合作用过程中放出氧气，在分解过程中产生CO2，又可在藻类的光合作用过程中被利用或排除。有些单细胞藻类，如一种衣藻也能像有些细菌那样，在无氧的条件下，同化污水中的有机物，供自身需要。有些藻类有吸收和积累有害元素的能力，它们体内所积累的元素，往往高于环境的数千倍以上，如四尾栅藻积累的铈和钇比外界环境高两万倍。有些有害物质还可以通过藻类体内的解毒作用和生理过程，而逐步降解和消除。有些藻类对周围环境反应非常敏感，在水体中藻类植物群落组成的性质和数量，是由被污染的水中有机物的情况决定的。近年来，对淡水藻与水体污染之间关系的研究，有很大的发展，不仅补充了水质化学分析的不足。而且被广泛用于评价、监测和预报水质的情况。底栖的藻类对污水的自净作用也有很大意义。在它大量出现时，就有细菌及其他小生物共同在土壤中、石头上和浸沉在水中物体上，呈一薄的腔质层。它有极大的吸附能力，并保留胶状溶解的有机物质和柔软分散的有机物质。由于细菌和藻类在此薄胶质层中的作用，有机物质很快就被矿化.从而达到净化的目的。

3.利用水生藻类监测水体重金属污染

藻类是水体的初级生产者，在水生生态系统的食物链中起着十分重要的作用。[7]重金属通过各种途径进入水体后，一旦被藻类吸收，将引起藻类生长代谢与生理功能紊乱，抑制光合作用，减少细胞色素，导致细胞畸变、组织坏死，甚至使藻类中毒死亡，改变天然环境中藻类的种类组成。曾丽璇等[9]通过分析水生藻类的种类和数量组成，研究其生理、生化反应及积累毒物的特点，可以准确地判断水体的污染性质和污染程度。多项利用藻类监测重金属的研究表明[8]，同一种重金属由于价态、化合态和结合态不同，对藻类的毒性也不同，藻类对重金属的富集存在特异性。因此，利用藻类监测重金属污染可能存在特异性，小球藻富集重金属的机理仍需进一步研究。

4.藻类对农药的富集作用

塑料大棚是利用日光温室进行人工调控的栽培农作物的一种方法。近十几年来，大棚栽培的规模和农作物种类发展很快，取得了巨大的经济效益和社会效益，在中国农业结构调整中，起着重要作用。大棚栽培的规模和农作物种类发展很快，随着大棚栽培的发展，大棚土壤农药残留问题愈来愈严重，污染土壤的修复问题亦愈来愈迫切。因此只要能研究出适宜接受的技术，较经济的投入，良好的修复效果，应用前景无疑是非常广泛的。研究表明[10]，藻类对农药的富集具有很高的富集能力，藻类富集农药不受细胞生长、代谢速率的影响。但到目前为止，所有研究都集中在水生生态系统中，这主要是因为藻类易于生长在水体中。但也有一部分藻类在潮湿的陆地、岩石，甚至树干上都可以生存。而大棚栽培因其密闭温室的特点，恰好提供了藻类生存所必需的环境。因此，研究藻类在适宜的土壤中生长，对研究其中的农药富集和降解有很大的帮助，并且由于藻类的生长周期短，栽种容易，对大棚种植的农作物没有影响。降解农药后，经过灰化处理还可以作为有机肥料，是大棚污染土壤修复的一条新的途径。

5. 藻类毒素的毒害作用

随着环境污染的加剧，自然界的许多水体日益富营养化，水体的富营养化直接导致了藻类的迅猛生长，严重影响了水的质量[1]。淡水藻类中蓝藻的过度繁殖，会造成水味腥臭、透明度下降、消耗水体溶解氧，其中的微囊藻属、颤藻属、鱼腥藻属、念珠藻属等藻类自身及其代谢产物有毒性和致癌作用，危害人体健康。研究发现[9]，蓝绿藻水中的微囊藻毒素与人群中的肝癌有密切的关系。蓝藻广泛地生长在世界各地的水体中，而且某些种类的蓝藻能产生毒素。根据藻类毒素的作用方式，可将其分为肝毒素（如微囊藻毒素）、神经毒素（如类毒素）、皮肤刺激物或其他毒素。其中肝毒素的危害最大，它是由在地表水中普遍存在的蓝藻分泌的。藻类产生的毒素对人类的健康影响很大，其中微囊藻毒素是分布最广、最复杂、研究得最深入的毒素、可抑制和控制许多生化过程中的生物体蛋白磷酸酶1和2生成，产生的酶与一些促癌剂非常相似，是一种很强的肝癌肿瘤促进剂。流行病学调查显示人在饮用含有这些毒素的水后，可引起胃肠炎症、肝癌和脾胀疾病等，剂量过度时可导致死亡。微囊藻毒素能抑制肝细胞浆中蛋白磷酸酶1或2的作用，人类饮用含微囊藻肝毒素的水，将在肝、肾、肺等器官积累，最终导致肝溢血、肝癌等疾病，有关研究证明肝癌高发率与饮用水中微囊藻毒素含量有关。

总的来看，目前藻类植物的研究受到日趋重视，藻类生物的生长繁殖与环境表现体现其物种多样性和营养多样性。

[1] 梅洪等.中国淡水藻类生物多样性研究进展[J]，生态科学，2003，22（4）：356-359.

[2] 王福星等.初论藻类生物岩溶作用[J]，桂林工学院学报，1995，15（2）：149-158.

[3] 赵卫红，王江涛，季乃云.海洋富营养化及与其它污染物间相互作用研究进展[J].济南大学学报（自然科学版），2005，19（4）：298-302.

[4] 田友萍，何复胜.川黔地区地表钙化中发现现代淡水叠层石及藻席[J]，地质论评，2000，46（5）：549-558.

[5] 吴国芳等编著，植物学（下册）[M].北京：高等教育出版社，1992.

[6] 膝崇德主编.植物学（下册）[M].吉林：东北师范大学出版社，1997.

[7] 钱彦丛，秦百宣，邓淑风.藻类植物多糖的药理研究进展[J].中药材，1998，21（1）：48-50.

[8] 曾丽璇等.水体重金属污染生物监测的研究进展[J].环境监测管理与技术·专论与综述，2003，15（3）：12-15.

[9] 丁笑生，李效宇.微囊藻毒素的研究进展[J].水产科学，2004，23（12）：42-43.

[10] 信维平，赵丽红.藻类植物对降低大棚土壤及蔬菜中残留敌敌畏的作用[J].有机农业与食品科学，2005，21（11）：78-79.

Research Progress Of Algae in Environmental Detection

LI Gan-rong, YANG Xiao-wu, YUAN Dekui, Zou Xu-an
（ Dept of EE, TongRen Polytechnic College, Tongren, Guizhou 554300, China ）

From algae growth, reproduction and metabolic role, the research and application examples about algae detection in the carst, heavy metals, pesticides and algal toxin are briefly discussed. As a member of biodiversity, algae is long-term and effective in environmental detection. Much attention has been payed in the research on algae.

algae;carst action;heavy metal;phycotoxin

（责任编辑 李宗宝）

Q-9 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A

1673-9639 （2011） 02-0132-03

2011-01-20

李干蓉，女，硕士研究生；从事环境生物工程研究。