环境微生物学
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溶藻细菌作为水生生态系统生物种群结构和功能的重要 组成部分,对维持藻的生物量平衡具有非常重要的作用。
近年来,不少国外研究者认为:水华和赤潮的突然消亡 可能与溶藻细菌的感染有关。
在利用物理、化学和其他生物方法治理水华甚不理想的 情况下,溶藻细菌,作为水华和赤潮防治的生物,已经引起 越来越多人的关注,国外近几年不断报道新的溶藻细菌。
A dense accumulation close to a shore by the
cyanobacterium Microcystis aeruginosa in Lake
Mälaren. Note the variations in the colours, which
depends on cyanobacteria of different ages. Photo:
右：“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地的重力斜 筛自动脱水设备在对滇池蓝藻水华进行脱水处理。脱水 后形成的藻浆经去毒处理，成为上好的有机肥料或饲料 。
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环境微生物学
“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”课题的负责人、 我国 著名藻类专家、中科院水生生物研究所研究员刘永定在滇 池采集蓝藻水华样品。
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Eutrophication and Algae Blooms
Eutrophication is an increase of phytoplankton biomass and takes place when nutrients, especially nitrogen and phosphorous, are discharged into surface waters. This is natural but men made eutrophication enhances this process with massive consequences.
It alters species composition and leads to a loss of biodiversity due to a loss of oligotophic systems.
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Men made eutrophication leads to an overgrow of algaes, a so called algae bloom, which results in scum formation and a reduced transparency of the water.
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3.生物除藻
通过人为增加某些能直接以藻类为食或间接抑制藻类 生长的生物,针对性地阻止水华的发生。这种方法利 用自然界生物的种间竞争、捕食关系来抑制藻的生长 。这种方法造成的环境压力相对较小,成本低,无二次 污染,作用效果好、时间长。因此应用前景较广。
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Blooms of phytoplankton have become a recurrent problem in the worlds.
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2.有害藻类水华的危害
A.严重破坏景观：水体发臭难闻，透明度降低 B.水体生态及生物的影响。
a.影响水体的溶氧； b.对浮游生物和底栖生物的影响。 c.对整个生态系统结构和生物分布的影响 C.破坏正常的水生生态平衡 D .危害人类的健康
总之，藻菌关系在有害藻类水华的生消过程中起重要作 用。而细菌对有害藻类的的溶解作用为有害藻类水华的
防治提供了新的生物控制可能性。
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环境微生物学
溶藻细菌对藻类生长和水华动力学的影响
水华种群动力学，包括水华的发生、发展、消退，是受 一系列复杂的物理、化学和生物因素相互作用的制约。 在自然水体中，某段时间内某一区域某种浮游藻类的种 群生长符合下列方程：
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环境微生物学
Microcystis aeruginosa bloom in Crawley Bay, SwanCanning Estuary, WA. Photo courtesy of West Australian Newspapers and used with permission of the Waters and Rivers Commission of Western Australia.
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溶藻细菌在水生生态系统中的作用
在水生生态系统中，细菌和微型藻类是数量最多、分布最 广的生物。
一个种群的生物（细菌或藻类）分泌的次生代谢产物对另 一个种群的生物（细菌或藻类）可能有益，也可能有害。 物种间这种相互拮抗能力提供了一个可能的反馈机制，这 种机制在控制藻类和细菌的种群演替和种群动力学中起重 要作用。
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A dense bloom of the dinoflagellate Noctiluca scintillans at a beach in the Limfjord, Denmark. Photo: Helene Munk Sørensen, County Board of Århus, Denmark
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2020/11/23
环境微生物学
第九章 有害藻类水华与微生物
主要内容
1.水体富营养化与有害藻类水华 2.有害藻类水华的防治 3.微生物防治有害藻类水华的研究进展
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环境微生物学
一、水体富营养化与有害藻类水华
1.有害藻类水华的概念
水体富营养化（eutrophication）是大量的氮、磷等营养 物质进入水体，引起蓝细菌、微小藻类几其他浮游生物恶 性增殖，最终导致水质急剧下降的一种污染现象。
Kerstin Bohm, County Administrative Board of
Stockholm*.
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Water bloom outbreak in Lake Biwa
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Diatom bloom. Found in both fresh and saline water. These blooms may colour the water brown.
Nt=N0e(K+Ki-Ka-Km-Ks-Kg)t
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环境微生物学
细菌影响水华动力学的可能作用模式
1)初始阶段—溶藻细菌作为其特异性宿主周边微生物群 落中的组成部分,数量很少，宿主藻类细胞密度很低或 者基本没有宿主细胞；
Amongst cutting down the penetration of light, these blooms are in some cases even toxic.
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These consequences do not only reduce the bathing water quality and are a nuisance but they might also be harmful, especially to bathing small children.
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二、有害藻类水华的防治
鉴于有害藻类水华对环境及人类存在的危害性，对 其进行控制和消除势在必行。
蓝藻水华尤其是大型湖泊中的蓝藻水华的治理是世界 性的难题，除了降低水体中N、P营养盐水平外，世 界许多国家对蓝藻水华的治理尝试了许多方法，归结 起来有以下方法：
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（1）生物操纵法
生物操纵论者提出的治理对策是:强调生态学的“下行 效应”,即“鱼类—浮游动物—浮游植物—理化因子”, 通过浮游动物来控制浮游植物。主要是水生无脊椎动 物(如轮虫、枝角类和原生动物等)通过食物链产生影 响。现在国外流行“生物操纵”(Biomanipulation),以 改变鱼类的组成和多少为主要手段,借助滤食性的鱼类 对于小型藻类的牧食作用,直接遏制藻类的生长。
They also affect the local tourism
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Eutrophication especially occurs in coastal waters near the shore where a large amount of nutrients are transported by rivers.
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1.物理除藻
利用超声波的机械振动、声流和空化效应造成生物细胞 组织的损伤、断裂或粉碎，使生物组分发生物理和化学 变化，高效节能地破坏蓝藻天然复合物的关键组分，或 抑制其生物合成，从而抑制光合作用的进行，达到抑制 蓝藻生长、防止水华暴发的目的
通过重力斜筛自动脱水设备进行脱水处理，脱水后形成 的藻浆经去毒处理，将成为上好的有机肥料或饲料。
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1.溶藻细菌研究概况
溶藻细菌（algae-lysing bacteria,algicidal bacteria）是指: 通过直接或间接方式,抑制藻类生长,或杀死藻类,从而溶解 藻细胞的细菌。 溶藻细菌的研究在国外已有数十年历史。
早在1942年,Geitler报道一种粘细菌Polyangium parasitium 寄生在刚毛藻上,使藻死亡
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太湖美，美在太湖水。然而在无锡鼋头渚景区，藻类 密生，厚如油漆，发臭的湖水令人掩鼻，游客在这里 拍完纪念照便急忙“逃离” 。在湖畔的小渔港，渔船 也被绿藻包围着，渔民们的生产、生活环境受到富营 养化湖水的威胁 。
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左：在滇池蓝藻水华收集区里，自动吸藻器在吸取厚 达5厘米的微囊藻水华。
水体富营养化已成为当今世界上水体普遍存在的环境难 题。有害藻类水华 (harmful algal bloom,HAB) 的爆发 则是富营养化引起的生物污染现象。
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有害藻类水华可分为水华（water blooms）和赤潮
(red tides)
水华和赤潮是指在适宜的化学物理等条件下,水 体中的藻类短时间内大量繁殖并聚集的生态异常 现象,这一现象若发生于淡水通常称作水华,在海 洋则被称为赤潮.
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Microcystis blooms can appear patchy as in the photo on the left, or thick like a carpet as in the picture on the right.
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Furuki的工作表明：当Chattonella antiqua将要达到最大 的细胞浓度时，周围的一些细菌能够促进Chattonella antiqua的生长；相反地，当Chattonella antiqua水华消亡 时，有些细菌又能够抑制该藻的生长。因此细菌和藻类 之间的关系是复杂多变的，水华的不同发展阶段，可能 有不同的细菌对藻类起作用。
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溶藻细菌在国内外文献中陆续有一些报道,主要有:粘细 菌、噬胞菌属、纤维弧菌属、节杆菌、屈挠细菌属、蛭 弧菌、杆菌、黄杆菌属、弧菌、腐生螺旋体属、假单胞 菌、鞘氨醇单胞菌属、交替单胞菌、交替假单胞菌等。
这些细菌多为革兰氏阴性菌,它们作用对象比较广泛, 既有蓝藻,也有硅藻和甲藻。
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2.化学除藻
利用除草剂、杀藻剂及金属盐等来控制水华，例如用硫 酸铜治藻，硫酸铜在水中分解的Cu2+与藻体中的蛋白质 结合，蛋白质变性，藻体死亡。但该法治疗效果不十分 理想，原因是蓝藻繁殖很快，一旦优势种群形成，即使 当天用药见效，过一两天又会大量繁殖出现。此外，化 学除藻还容易给水体带来二次污染，不安全。
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（2）生物抑制法
许多生物都能对藻类的生长起到抑制作用。在水草 类的沉水植物中,马来眼子菜能够抑制藻类生长;飘 浮性水草(如凤眼莲等)也能产生抑藻物质。
（3）生物收割法
种植大型的水生植物，利用水生植物和水华藻类竞 争营养，然后收割植物
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三、微生物防治有害藻类水华的研究进展
近年来,不少国外研究者认为:水华和赤潮的突然消亡 可能与溶藻细菌的感染有关。
在利用物理、化学和其他生物方法治理水华甚不理想的 情况下,溶藻细菌,作为水华和赤潮防治的生物,已经引起 越来越多人的关注,国外近几年不断报道新的溶藻细菌。
A dense accumulation close to a shore by the
cyanobacterium Microcystis aeruginosa in Lake
Mälaren. Note the variations in the colours, which
depends on cyanobacteria of different ages. Photo:
右：“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”基地的重力斜 筛自动脱水设备在对滇池蓝藻水华进行脱水处理。脱水 后形成的藻浆经去毒处理，成为上好的有机肥料或饲料 。
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“滇池蓝藻水华污染控制技术研究”课题的负责人、 我国 著名藻类专家、中科院水生生物研究所研究员刘永定在滇 池采集蓝藻水华样品。
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Eutrophication and Algae Blooms
Eutrophication is an increase of phytoplankton biomass and takes place when nutrients, especially nitrogen and phosphorous, are discharged into surface waters. This is natural but men made eutrophication enhances this process with massive consequences.
It alters species composition and leads to a loss of biodiversity due to a loss of oligotophic systems.
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Men made eutrophication leads to an overgrow of algaes, a so called algae bloom, which results in scum formation and a reduced transparency of the water.
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3.生物除藻
通过人为增加某些能直接以藻类为食或间接抑制藻类 生长的生物,针对性地阻止水华的发生。这种方法利 用自然界生物的种间竞争、捕食关系来抑制藻的生长 。这种方法造成的环境压力相对较小,成本低,无二次 污染,作用效果好、时间长。因此应用前景较广。
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环境微生物学
Blooms of phytoplankton have become a recurrent problem in the worlds.
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环境微生物学
2.有害藻类水华的危害
A.严重破坏景观：水体发臭难闻，透明度降低 B.水体生态及生物的影响。
a.影响水体的溶氧； b.对浮游生物和底栖生物的影响。 c.对整个生态系统结构和生物分布的影响 C.破坏正常的水生生态平衡 D .危害人类的健康
总之，藻菌关系在有害藻类水华的生消过程中起重要作 用。而细菌对有害藻类的的溶解作用为有害藻类水华的
防治提供了新的生物控制可能性。
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溶藻细菌对藻类生长和水华动力学的影响
水华种群动力学，包括水华的发生、发展、消退，是受 一系列复杂的物理、化学和生物因素相互作用的制约。 在自然水体中，某段时间内某一区域某种浮游藻类的种 群生长符合下列方程：
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Microcystis aeruginosa bloom in Crawley Bay, SwanCanning Estuary, WA. Photo courtesy of West Australian Newspapers and used with permission of the Waters and Rivers Commission of Western Australia.
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溶藻细菌在水生生态系统中的作用
在水生生态系统中，细菌和微型藻类是数量最多、分布最 广的生物。
一个种群的生物（细菌或藻类）分泌的次生代谢产物对另 一个种群的生物（细菌或藻类）可能有益，也可能有害。 物种间这种相互拮抗能力提供了一个可能的反馈机制，这 种机制在控制藻类和细菌的种群演替和种群动力学中起重 要作用。
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A dense bloom of the dinoflagellate Noctiluca scintillans at a beach in the Limfjord, Denmark. Photo: Helene Munk Sørensen, County Board of Århus, Denmark
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2020/11/23
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第九章 有害藻类水华与微生物
主要内容
1.水体富营养化与有害藻类水华 2.有害藻类水华的防治 3.微生物防治有害藻类水华的研究进展
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环境微生物学
一、水体富营养化与有害藻类水华
1.有害藻类水华的概念
水体富营养化（eutrophication）是大量的氮、磷等营养 物质进入水体，引起蓝细菌、微小藻类几其他浮游生物恶 性增殖，最终导致水质急剧下降的一种污染现象。
Kerstin Bohm, County Administrative Board of
Stockholm*.
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环境微生物学
Water bloom outbreak in Lake Biwa
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环境微生物学
Diatom bloom. Found in both fresh and saline water. These blooms may colour the water brown.
Nt=N0e(K+Ki-Ka-Km-Ks-Kg)t
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环境微生物学
细菌影响水华动力学的可能作用模式
1)初始阶段—溶藻细菌作为其特异性宿主周边微生物群 落中的组成部分,数量很少，宿主藻类细胞密度很低或 者基本没有宿主细胞；
Amongst cutting down the penetration of light, these blooms are in some cases even toxic.
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环境微生物学
These consequences do not only reduce the bathing water quality and are a nuisance but they might also be harmful, especially to bathing small children.
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二、有害藻类水华的防治
鉴于有害藻类水华对环境及人类存在的危害性，对 其进行控制和消除势在必行。
蓝藻水华尤其是大型湖泊中的蓝藻水华的治理是世界 性的难题，除了降低水体中N、P营养盐水平外，世 界许多国家对蓝藻水华的治理尝试了许多方法，归结 起来有以下方法：
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（1）生物操纵法
生物操纵论者提出的治理对策是:强调生态学的“下行 效应”,即“鱼类—浮游动物—浮游植物—理化因子”, 通过浮游动物来控制浮游植物。主要是水生无脊椎动 物(如轮虫、枝角类和原生动物等)通过食物链产生影 响。现在国外流行“生物操纵”(Biomanipulation),以 改变鱼类的组成和多少为主要手段,借助滤食性的鱼类 对于小型藻类的牧食作用,直接遏制藻类的生长。
They also affect the local tourism
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Eutrophication especially occurs in coastal waters near the shore where a large amount of nutrients are transported by rivers.
环境微生物学
1.物理除藻
利用超声波的机械振动、声流和空化效应造成生物细胞 组织的损伤、断裂或粉碎，使生物组分发生物理和化学 变化，高效节能地破坏蓝藻天然复合物的关键组分，或 抑制其生物合成，从而抑制光合作用的进行，达到抑制 蓝藻生长、防止水华暴发的目的
通过重力斜筛自动脱水设备进行脱水处理，脱水后形成 的藻浆经去毒处理，将成为上好的有机肥料或饲料。
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环境微生物学
1.溶藻细菌研究概况
溶藻细菌（algae-lysing bacteria,algicidal bacteria）是指: 通过直接或间接方式,抑制藻类生长,或杀死藻类,从而溶解 藻细胞的细菌。 溶藻细菌的研究在国外已有数十年历史。
早在1942年,Geitler报道一种粘细菌Polyangium parasitium 寄生在刚毛藻上,使藻死亡
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环境微生物学
太湖美，美在太湖水。然而在无锡鼋头渚景区，藻类 密生，厚如油漆，发臭的湖水令人掩鼻，游客在这里 拍完纪念照便急忙“逃离” 。在湖畔的小渔港，渔船 也被绿藻包围着，渔民们的生产、生活环境受到富营 养化湖水的威胁 。
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环境微生物学
左：在滇池蓝藻水华收集区里，自动吸藻器在吸取厚 达5厘米的微囊藻水华。
水体富营养化已成为当今世界上水体普遍存在的环境难 题。有害藻类水华 (harmful algal bloom,HAB) 的爆发 则是富营养化引起的生物污染现象。
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环境微生物学
有害藻类水华可分为水华（water blooms）和赤潮
(red tides)
水华和赤潮是指在适宜的化学物理等条件下,水 体中的藻类短时间内大量繁殖并聚集的生态异常 现象,这一现象若发生于淡水通常称作水华,在海 洋则被称为赤潮.
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环境微生物学
Microcystis blooms can appear patchy as in the photo on the left, or thick like a carpet as in the picture on the right.
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环境微生物学
Furuki的工作表明：当Chattonella antiqua将要达到最大 的细胞浓度时，周围的一些细菌能够促进Chattonella antiqua的生长；相反地，当Chattonella antiqua水华消亡 时，有些细菌又能够抑制该藻的生长。因此细菌和藻类 之间的关系是复杂多变的，水华的不同发展阶段，可能 有不同的细菌对藻类起作用。
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环境微生物学
溶藻细菌在国内外文献中陆续有一些报道,主要有:粘细 菌、噬胞菌属、纤维弧菌属、节杆菌、屈挠细菌属、蛭 弧菌、杆菌、黄杆菌属、弧菌、腐生螺旋体属、假单胞 菌、鞘氨醇单胞菌属、交替单胞菌、交替假单胞菌等。
这些细菌多为革兰氏阴性菌,它们作用对象比较广泛, 既有蓝藻,也有硅藻和甲藻。
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2.化学除藻
利用除草剂、杀藻剂及金属盐等来控制水华，例如用硫 酸铜治藻，硫酸铜在水中分解的Cu2+与藻体中的蛋白质 结合，蛋白质变性，藻体死亡。但该法治疗效果不十分 理想，原因是蓝藻繁殖很快，一旦优势种群形成，即使 当天用药见效，过一两天又会大量繁殖出现。此外，化 学除藻还容易给水体带来二次污染，不安全。
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环境微生物学
（2）生物抑制法
许多生物都能对藻类的生长起到抑制作用。在水草 类的沉水植物中,马来眼子菜能够抑制藻类生长;飘 浮性水草(如凤眼莲等)也能产生抑藻物质。
（3）生物收割法
种植大型的水生植物，利用水生植物和水华藻类竞 争营养，然后收割植物
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三、微生物防治有害藻类水华的研究进展