林 莉，馮 璁，李青云，吳 敏，趙良元

(1：長(zhǎng)江科學(xué)院流域水環(huán)境研究所，武漢 430010)

(2：流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010)

微電流電解對(duì)銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?

林 莉1，2，馮 璁1，2，李青云1，2，吳 敏1，2，趙良元1，2

(1：長(zhǎng)江科學(xué)院流域水環(huán)境研究所，武漢 430010)

(2：流域水資源與生態(tài)環(huán)境科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010)

研究微電流電解不同電流密度下銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化，從藻類(lèi)生理生態(tài)特征方面揭示電解抑藻的作用機(jī)理. 結(jié)果表明：對(duì)于體積一定而初始細(xì)胞密度不同的銅綠微囊藻藻液，微電流電解抑藻存在相應(yīng)的臨界電流密度閾值，當(dāng)電流密度>閾值時(shí)，藻的生長(zhǎng)得到完全抑制. 當(dāng)電流密度<閾值時(shí)，藻的光系統(tǒng)Ⅱ受損，但經(jīng)過(guò)6 d的培養(yǎng)其生理活性可恢復(fù)正常. 若電流密度>臨界值，電解脅迫將超過(guò)藻的耐受能力，從培養(yǎng)的第2 d開(kāi)始藻的光系統(tǒng)Ⅱ功能完全喪失. 電解抑藻一方面是通過(guò)破壞光系統(tǒng)Ⅱ和捕光天線藻膽體之間的連接，使藻膽體無(wú)法繼續(xù)向光系統(tǒng)Ⅱ傳遞光能；另一方面是通過(guò)破壞藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)，使其無(wú)法進(jìn)行光合作用，最終導(dǎo)致藻細(xì)胞的死亡.

電化學(xué)；銅綠微囊藻；葉綠素?zé)晒?；光合特?/p>

藍(lán)藻水華治理是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外正在探索的難題[1]. 電化學(xué)法作為一種高效友好的水處理技術(shù)，用于殺滅和抑制水中的藻類(lèi)已有較多研究[2]. 當(dāng)采用微小電流進(jìn)行電解抑藻時(shí)能量消耗低，對(duì)水中其它組分影響小，也能獲得很好的抑藻效果. 筆者前期在微電流電解對(duì)銅綠微囊藻的抑制效能方面開(kāi)展了部分研究，發(fā)現(xiàn)微電流電解對(duì)銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)具有良好的殺滅和持續(xù)抑制效果[3]. 關(guān)于微電流電解對(duì)藻的作用機(jī)理國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了一些探索，已有的研究重點(diǎn)是從電化學(xué)本身的作用(包括陽(yáng)極電氧化和電化學(xué)產(chǎn)生的氧化劑等)和電解后藻細(xì)胞表面形態(tài)結(jié)構(gòu)的表征等方面開(kāi)展研究，關(guān)于電解對(duì)藻類(lèi)光合特性的影響還極少有報(bào)道. 現(xiàn)有絕大多數(shù)研究認(rèn)為細(xì)胞死亡是陽(yáng)極電氧化或者是電化學(xué)產(chǎn)生的氧化劑造成的[2]. 電化學(xué)處理過(guò)程中，水和氯離子在陽(yáng)極電解時(shí)會(huì)產(chǎn)生OH·或活性氯(包括OCl-、HClO和Cl2)，這些氧化劑有著極強(qiáng)的氧化電位，對(duì)藻類(lèi)有著很強(qiáng)的抑制能力[4]. 但電氧化或者電化學(xué)產(chǎn)生的氧化劑對(duì)藻細(xì)胞的損傷機(jī)制究竟如何，目前還很少有研究.

葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)是一種以光合作用理論為基礎(chǔ)、利用葉綠素作為天然探針、研究植物的光合特性及外界因子所帶來(lái)影響的測(cè)定技術(shù)，是研究光合作用的良好方法[5]. 葉綠素?zé)晒鈪?shù)與光合作用各種反應(yīng)緊密相關(guān)，利用葉綠素?zé)晒夥梢钥焖佟㈧`敏、無(wú)損傷地探測(cè)逆境對(duì)高等植物和藻類(lèi)光合作用的影響[6]. 目前，應(yīng)用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)研究低溫[7]、干旱[8]、水體泥沙[9]、紫外光[10]、有毒污染物[11]等外界環(huán)境條件對(duì)高等植物和藻類(lèi)的脅迫已有較多報(bào)道，而尚未見(jiàn)將葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)應(yīng)用于電解對(duì)藻類(lèi)光合特性影響的研究.

本文選用銅綠微囊藻作為研究對(duì)象，測(cè)定電解時(shí)不同電流密度下銅綠微囊藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化，由此分析微電流電解對(duì)其光合特性的影響，從藻類(lèi)生理生態(tài)特征方面揭示微電流電解對(duì)藻類(lèi)的抑制機(jī)理.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)裝置為體積100ml的燒杯，采用板狀電極材料，電極有效工作面積為2.5 cm×5.5 cm，極板間距4 cm. 采用的極水比(即陽(yáng)極工作面積與藻液體積之比)約為0.14. 電解過(guò)程中采用磁力攪拌器對(duì)藻液進(jìn)行勻速攪拌. 采用直流穩(wěn)壓電源(30 V/5A)供電，通過(guò)調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源使電化學(xué)反應(yīng)在一定電流密度下進(jìn)行. 室溫控制在20℃左右. 實(shí)驗(yàn)所用的玻璃容器使用前均經(jīng)高壓滅菌處理.

1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)所用的銅綠微囊藻購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，編號(hào)為FACHB-905. 藻液采用BG-11培養(yǎng)基，在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為：25℃，光照強(qiáng)度為2000 lx，光暗比為14 h：10 h. 將銅綠微囊藻培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后開(kāi)始實(shí)驗(yàn).

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的銅綠微囊藻接種于BG-11培養(yǎng)基中，分別配制5×105cells/ml(OD680為0.026)、1×106cells/ml(OD680為0.058)和5×106cells/ml(OD680為0.272)初始細(xì)胞密度的藻液. 取100ml藻液倒入反應(yīng)器中，采用不同電流密度(6、8、10、12、14、18 mA/cm2)對(duì)藻液進(jìn)行電解處理. 根據(jù)筆者前期研究，當(dāng)電解時(shí)間達(dá)到15～20 min時(shí)微電流電解即可產(chǎn)生較好的抑藻效果[3]，本研究將電解時(shí)間控制在15 min.

電解處理結(jié)束后，將藻液放置20 min后進(jìn)行取樣分析，將測(cè)定結(jié)果標(biāo)記為第0 d的結(jié)果. 將電解組和對(duì)照組的藻液轉(zhuǎn)入滅過(guò)菌的100ml三角瓶中，放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，對(duì)培養(yǎng)至第0、2、4、6和8 d的藻液進(jìn)行取樣，測(cè)定藻液的光密度OD680、葉綠素a濃度和葉綠素?zé)晒庵?

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

銅綠微囊藻細(xì)胞密度采用血球計(jì)數(shù)板在普通光學(xué)顯微鏡(44X3A型)下計(jì)數(shù)，光密度OD680采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(Lambda 25型)進(jìn)行測(cè)定[3]. 葉綠素a濃度的測(cè)定按照文獻(xiàn)[12]進(jìn)行，OD680和葉綠素a濃度用來(lái)表征藻細(xì)胞的生物量.

葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用Multi-Color-PAM多激發(fā)波長(zhǎng)調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(德國(guó)Walz公司)進(jìn)行測(cè)定. 測(cè)定前先將藻液暗適應(yīng)5 min. 通過(guò)葉綠素?zé)晒鈨x直接讀數(shù)，獲得光系統(tǒng)Ⅱ的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量Fv/Fm、光系統(tǒng)Ⅱ有效光學(xué)量子產(chǎn)量Y(Ⅱ)、光系統(tǒng)Ⅱ處非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量Y(NO)、光合電子傳遞速率ETR、光化學(xué)淬滅系數(shù)qL及初始熒光Fo.

1.5 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用單因素方差分析法(One-way ANOVA)對(duì)不同電流密度下銅綠微囊藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)的差異顯著性進(jìn)行分析，顯著水平設(shè)為P<0.05.

2 結(jié)果與分析

2.1 臨界電流密度研究

研究者通常認(rèn)為當(dāng)湖泊等水體中的藍(lán)藻細(xì)胞密度達(dá)到1×105cells/ml以上時(shí)，即已暴發(fā)藍(lán)藻水華[13]. 因此，本研究選擇5×105、1×106和5×106cells/ml初始藻細(xì)胞密度的藻液，研究不同初始細(xì)胞密度下微電流電解對(duì)銅綠微囊藻生長(zhǎng)的抑制效果.對(duì)于初始細(xì)胞密度不同的銅綠微囊藻藻液(藻液體積一定)，微電流電解抑藻時(shí)存在相應(yīng)的臨界電流密度閾值，當(dāng)電解所采用的電流密度≥閾值時(shí)，藻的生長(zhǎng)能夠得到完全抑制，且隨著初始藻細(xì)胞密度的增加，臨界電流密度值逐漸增大. 對(duì)于初始細(xì)胞密度為5×105、1×106和5×106cells/ml的銅綠微囊藻藻液(藻液體積為100ml)，微電流電解抑藻的臨界電流密度閾值分別為10、14和22 mA/cm2(圖1).

對(duì)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)曲線進(jìn)行分析(以圖1a、b為例)，可以看出當(dāng)電流密度低于臨界電流密度閾值時(shí)(6、8 mA/cm2)，藻液的OD680和葉綠素a濃度在電解剛結(jié)束后略有降低，在電解結(jié)束后培養(yǎng)的第4 d開(kāi)始大幅上升，說(shuō)明前期藻細(xì)胞在電解作用下產(chǎn)生了一定損傷，而部分藻細(xì)胞在后期實(shí)現(xiàn)了自我修復(fù)，又恢復(fù)活性. 當(dāng)電流密度≥臨界值時(shí)(10、12、14、18 mA/cm2)，藻液的OD680和葉綠素a濃度在培養(yǎng)的前8 d內(nèi)均呈逐漸下降的趨勢(shì)，表明因電解受損的藻細(xì)胞在后期無(wú)法實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，全部失去了活性.

圖1 初始藻細(xì)胞密度為5×105 cells/ml(a、b)、1×106 cells/ml(c、d)和5×106 cells/ml(e、f)時(shí)不同電流密度下的微電流電解抑藻效果(圖中虛線表示臨界電流密度分界線)Fig.1 OD680 and chlorophyll-a concentrations of algal solutions at different current densities at 5×105 cells/ml(a， b)， 1×106 cells/ml(c， d) and 5×106 cells/ml(e， f) initial cell densities (The dashed lines denote the observed boundary of threshold of current density)

2.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化

活體葉綠素?zé)晒馐枪夂献饔玫挠行结?，可提供光系統(tǒng)Ⅱ的狀態(tài)信息[14]. 光系統(tǒng)Ⅱ?qū)τ谠孱?lèi)的生理功能極其重要，光系統(tǒng)Ⅱ的損傷通常是藻細(xì)胞受到損害的直接表現(xiàn)[14]. 通過(guò)葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)得的熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)能夠靈敏地反映藻細(xì)胞當(dāng)前的光合作用狀況，間接反映藻細(xì)胞的生理狀態(tài). 本節(jié)以初始細(xì)胞密度為5×105cells/ml的銅綠微囊藻液為對(duì)象，分析微電流電解處理后不同電流密度下藻細(xì)胞的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化，通過(guò)葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化間接揭示電解對(duì)藻細(xì)胞的損傷機(jī)制.

2.2.1Fv/Fm的變化Fv/Fm是暗適應(yīng)后的光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量[15]，代表開(kāi)放的光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心捕獲激發(fā)能的效率，能有效地反映光系統(tǒng)Ⅱ的功能狀態(tài). 當(dāng)受到脅迫時(shí)，藻液的Fv/Fm顯著下降.Fv/Fm可作為研究各種環(huán)境脅迫對(duì)光合作用影響的重要指標(biāo). 本實(shí)驗(yàn)測(cè)得的對(duì)照組Fv/Fm值在第0～8 d一直保持在0.45左右，較為穩(wěn)定(圖2a).

電流密度為6 mA/cm2(小于臨界電流密度值)的電解組在第0 d(即電解剛結(jié)束)時(shí)，藻細(xì)胞的Fv/Fm值與對(duì)照組相比顯著降低(P<0.05)，表明藻細(xì)胞受到電解作用的脅迫，光系統(tǒng)Ⅱ受到損傷；但Fv/Fm值僅下降了25.0%，降低幅度不大，表明藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ依然保持了相對(duì)較高的活性. 在培養(yǎng)的第2～8 d，該電解組的Fv/Fm值隨時(shí)間逐漸升高，從第6 d開(kāi)始，電解組Fv/Fm值與對(duì)照組基本相同，兩者間無(wú)顯著差異(P>0.05)(圖2a). 這表明6 mA/cm2電流密度下電解產(chǎn)生的脅迫未超過(guò)銅綠微囊藻的耐受能力，自第6 d起，藻細(xì)胞的光系統(tǒng)Ⅱ已經(jīng)完全恢復(fù)，藻的生理活性回到正常水平.

電流密度為10、14和18 mA/cm2(≥臨界電流密度值)的電解組在電解剛結(jié)束時(shí)，藻細(xì)胞的Fv/Fm值顯著下降，分別降低了40.0%、43.9%和63.7%，電解組和對(duì)照組之間存在顯著差異(P<0.05)，表明藻細(xì)胞受到了電解作用的脅迫，藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ受損較為嚴(yán)重；從培養(yǎng)的第2 d開(kāi)始，此3個(gè)電解組藻細(xì)胞的Fv/Fm均降低至趨于0(圖2a)，F(xiàn)v/Fm值反映了光系統(tǒng)Ⅱ最大光能轉(zhuǎn)換效率，值為0表明藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ的功能已完全喪失[16].

2.2.2Y(Ⅱ)和ETR的變化Y(Ⅱ)是光適應(yīng)下的光系統(tǒng)Ⅱ?qū)嶋H量子產(chǎn)量，反映光系統(tǒng)Ⅱ線性電子傳遞效率或光能捕獲的效率.ETR代表光合電子傳遞效率，表征實(shí)際光合效率，即反映藻類(lèi)用于光合電子傳遞的能量占所吸收能量的比例，是光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心關(guān)閉時(shí)的效率. 不同電流密度作用下，藻液在培養(yǎng)第0～8 d內(nèi)，Y(II)和ETR的變化趨勢(shì)與Fv/Fm值較為一致(圖2b、2c). 李卓娜等[17]報(bào)道當(dāng)藻類(lèi)受到逆境脅迫時(shí)，F(xiàn)v/Fm、Y(II)和ETR值均會(huì)降低，本研究與其結(jié)論一致. 當(dāng)電流密度低于臨界值(6 mA/cm2)時(shí)，Y(II)和ETR從第2 d起逐漸上升，分別在第6 d和第4 d時(shí)恢復(fù)到與對(duì)照組相同的水平. 而當(dāng)電流密度≥臨界電流密度時(shí)(10、14、18 mA/cm2)，藻液的Y(II)和ETR值從第2 d開(kāi)始均降至趨于0.

2.2.3Y(NO)的變化Y(NO)是指光系統(tǒng)Ⅱ處非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量，是判斷光損傷的重要指標(biāo). 若Y(NO)較高，表明光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和保護(hù)性的調(diào)節(jié)機(jī)制(如熱耗散)不足以將藻類(lèi)吸收的光能完全消耗掉，即入射光強(qiáng)超過(guò)了藻類(lèi)能接受的程度，此時(shí)藻類(lèi)已經(jīng)受到損傷. 從圖2d可以看出，電解剛結(jié)束時(shí)，4個(gè)電解組的Y(NO)值均大于對(duì)照組，且存在顯著差異(P<0.05)，表明電解組的藻細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷.電流密度為6 mA/cm2的電解組在電解后0～6 d，Y(NO)值逐漸降低，表明藻細(xì)胞受到的損傷得以恢復(fù)，至第6 d時(shí)，與對(duì)照組的Y(NO)值無(wú)顯著差異(P>0.05)，表明該電解組藻細(xì)胞的光系統(tǒng)Ⅱ恢復(fù)正常. 而電流密度≥10 mA/cm2的所有電解組，Y(NO)值從培養(yǎng)的第2 d起均升至接近1，表明藻細(xì)胞受到了不可逆轉(zhuǎn)的損傷.

圖2 初始藻細(xì)胞密度為5×105cells/ml時(shí)不同電流密度下銅綠微囊藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化(數(shù)據(jù)以5次平行實(shí)驗(yàn)的平均值表示，*表示在P<0.05水平下差異顯著)Fig.2 Chlorophyll fluorescence parameters variation of the culture Microcystis aeruginosa at 5×105 cells/ml initial cell density(n=5， symbol * indicates significant differences at P<0.05)

2.2.4qL的變化qL反映的是由光合作用引起的熒光淬滅(光化學(xué)淬滅)，可反映原初電子受體QA的還原狀態(tài)．qL越大，光系統(tǒng)Ⅱ的電子傳遞活性越強(qiáng)．qL可反映植物和藻類(lèi)光合活性的高低.

表1 電解剛結(jié)束時(shí)(第0 d)不同電流密度下銅綠微囊藻qL和Fo的變化*(初始藻細(xì)胞密度為5×105cells/ml)

*各列上標(biāo)相同字母表示各組間差異不顯著(P>0.05).

電流密度為6 mA/cm2時(shí)，電解剛結(jié)束后藻液qL值與對(duì)照組相比變化不顯著(P>0.05)，≥10 mA/cm2處理組的qL值顯著低于對(duì)照組的(P<0.05)(表1)，說(shuō)明電解使藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ系統(tǒng)活性受到嚴(yán)重影響，且隨著電流密度增大，光系統(tǒng)Ⅱ所受的損傷越來(lái)越嚴(yán)重.

2.2.5Fo的變化Fo是藻細(xì)胞的初始熒光[16]. 不同電流密度對(duì)Fo的影響趨勢(shì)與qL較為一致(表1). 電流密度為6 mA/cm2時(shí)，電解后藻液的Fo與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異(P>0.05)；電流密度≥10 mA/cm2時(shí)，各處理組的Fo與對(duì)照組存在顯著差異(P<0.05)，且隨著電流密度的上升Fo逐漸增大. Yamasaki等[18]和Inoue等[19]通過(guò)一系列研究表明，F(xiàn)o值的增加可以反映高等植物和藻類(lèi)捕光天線與光系統(tǒng)Ⅱ中心體之間發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的分離，以及光系統(tǒng)Ⅱ的部分反應(yīng)中心發(fā)生了損傷. 藻膽體是藍(lán)藻的捕光系統(tǒng)，藍(lán)藻細(xì)胞中的藻膽體與光系統(tǒng)Ⅱ相連接，是光系統(tǒng)Ⅱ的捕光天線，可以吸收460～670 nm范圍內(nèi)的光，吸收的激發(fā)能量以接近100%的量子效率傳到光合反應(yīng)膜的中心體上進(jìn)行光合作用[20-21]. 對(duì)于銅綠微囊藻而言，F(xiàn)o的增加表明藻膽體與光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心之間發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的分離，同時(shí)也反映光系統(tǒng)Ⅱ的部分反應(yīng)中心發(fā)生了損傷. 電解后隨著電流密度的上升藻細(xì)胞Fo逐漸增大，表明電流密度>10 mA/cm2(即大于臨界電流密度)的電解作用會(huì)導(dǎo)致藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ與藻膽體之間的連接受到破壞，且電流密度越大，二者之間的連接被破壞得越嚴(yán)重，由此將導(dǎo)致二者之間的能量傳遞受阻.

Xu等[4]通過(guò)藻液的紫外-可見(jiàn)光譜和熒光放射光譜分析，推測(cè)電解改變或者破壞了銅綠微囊藻中藻藍(lán)蛋白和葉綠素a的結(jié)構(gòu)，或者摧毀了二者之間的能量傳遞. 藻藍(lán)蛋白是藻膽體的一部分，藻藍(lán)蛋白受到破壞意味著藻膽體的損傷，本研究得出的結(jié)論與其基本一致. 本文通過(guò)對(duì)電解前后藻液的葉綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行分析，證實(shí)了電解抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，一方面是通過(guò)電解破壞藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ和捕光天線藻膽體之間的連接，使藻膽體無(wú)法繼續(xù)向光系統(tǒng)Ⅱ傳遞光能；另一方面是通過(guò)電解破壞藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)，使光系統(tǒng)Ⅱ無(wú)法進(jìn)行光合作用，最終導(dǎo)致藻細(xì)胞的死亡.

3 結(jié)論

本文研究了微電流電解時(shí)不同電流密度下銅綠微囊藻的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化，從藻類(lèi)生理生態(tài)特征方面揭示了電解抑藻的作用機(jī)理. 主要研究結(jié)論如下：

1) 當(dāng)藻液體積一定時(shí)，對(duì)于初始細(xì)胞密度不同的銅綠微囊藻藻液，微電流電解抑藻存在相應(yīng)的臨界電流密度閾值，當(dāng)電解時(shí)所采用的電流密度≥閾值時(shí)，藻的生長(zhǎng)能夠得到完全抑制. 且隨著初始藻細(xì)胞密度的增加，臨界電流密度值逐漸增大. 對(duì)于初始細(xì)胞密度為5×105、1×106和5×106cells/ml的銅綠微囊藻液(藻液體積為100ml)，微電流電解抑藻的臨界電流密度閾值分別為10、14和22 mA/cm2.

2) 當(dāng)電解電流密度<臨界電流密度時(shí)，藻的光系統(tǒng)Ⅱ受損，但電解對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞的脅迫未超過(guò)藻的耐受能力，經(jīng)過(guò)6 d的培養(yǎng)藻的生理活性可恢復(fù)正常. 若電流密度>臨界值，電解脅迫超過(guò)藻的耐受能力，從培養(yǎng)的第2 d開(kāi)始藻的光系統(tǒng)Ⅱ功能完全喪失，藻細(xì)胞因受到不可逆轉(zhuǎn)的損傷而無(wú)法繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖. 電解抑藻一方面是通過(guò)破壞光系統(tǒng)Ⅱ和捕光天線藻膽體之間的連接，使藻膽體無(wú)法繼續(xù)向光系統(tǒng)Ⅱ傳遞光能；另一方面是通過(guò)破壞藻細(xì)胞光系統(tǒng)Ⅱ結(jié)構(gòu)，使其無(wú)法進(jìn)行光合作用，最終導(dǎo)致藻細(xì)胞的死亡.

致謝：感謝上海澤泉科技有限公司呂中賢先生對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析提供的幫助！

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Effects of electrolysis by low-amperage electric current on the chlorophyll fluorescence ofMicrocystisaeruginosa

LIN Li1，2， FENG Cong1，2， LI Qingyun1，2， WU Min1，2& ZHAO Liangyuan1，2

(1：BasinWaterEnvironmentalResearchDepartment，ChangjiangRiverScientificResearchInstitute，Wuhan430010，P.R.China)

(2：HubeiProvincialKeyLaboratoryofRiverBasinWaterResourcesandEco-environmentalSciences，Wuhan430010，P.R.China)

Effects of electrolysis by low-amperage electric current on the chlorophyll fluorescence ofMicrocystisaeruginosawere investigated in order to reveal the mechanisms of electrolytic inhibition ofM.aeruginosa. Thresholds of electric current density were found under a certain initial algae cell density. When the current density was higher than the threshold density， the growth of algae was inhibited completely by electrolytic treatment， and the algae lose its ability to survive and to grow. The changes of chlorophyll fluorescence parameters demonstrated that when the algal solution was treated by current densities lower than the threshold density， PS II of algae was damaged by electrolysis， but it still maintained relatively high activity. The activity of algae recovered completely after 6 days’ cultivation. Moreover， when algal solution was treated by current densities higher than the threshold density， the connection of phycobilisome and PS II core complexes were destroyed. PS II system of algae was damaged irreversibly， and algae could not survive thoroughly. The inactivation ofM.aeruginosaby electrolysis can be attributed to irreversible separation of phycobilisome from PS II core complexes and the damage of PS II ofM.aeruginosa.

Electrochemistry;Microcystisaeruginosa; chlorophyll fluorescence; photosynthetic characteristics

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51309019， 51209012)和科技部科研院所技術(shù)開(kāi)發(fā)研究專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2012EG136134)聯(lián)合資助.2014-09-16收稿；2014-12-01收修改稿.林莉(1983～)，女，博士，高級(jí)工程師；E-mail:artemis066@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2015， 27(5)： 873-879

DOI 10.18307/2015.0513

?2015 byJournalofLakeSciences