有机酸的抑藻作用研究及生态安全性评价

摘要：指出了有机酸类化感物质具有高效、生态安全性好等特点，目前已被国内外学者广泛报道，综述了有机酸类化感物质单一化合物的抑藻作用、多种化合物的联合作用、抑藻机理及生态安全性评价，并探讨了今后研究的方向。

关键词：有机酸；化感；生态安全性评价

中图分类号：Q143文献标识码：A文章编号：1674-9944（2013）10-0195-02

1引言

目前，大量的N、P等营养性污染物进入水体，使水体富营养化及水华问题日益严峻，许多淡水湖泊由草型湖泊快速转变为藻型湖泊，使水体的景观和生态功能受到严重影响甚至破坏。如何有效控制水华，治理富营养化水体是目前水环境领域的研究热点和前沿[1]。化感物质和化感作用的研究为解决这一问题提供了一种新的思路[2]。有机酸是一类重要的化感物质，已被广泛报道具有较强的抑藻活性。如从狐尾藻中分离出没食子酸、鞣花酸[3，4]，从稻草中监测到的对羟苯甲酸、阿魏酸、香草酸和香豆酸[5]均被报道能够有效抑制藻类生长。除了有机酸分离鉴定外，还开展了有关有机酸联合作用、抑藻机理及生态安全性评价等方面的研究工作。

2有机酸化感作用

Alliotta 等[6]从宽叶香蒲中分离得到 -亚麻酸、 -亚油酸及一个未知的不饱和18 碳脂肪酸对小球藻和鱼腥藻有抑制作用。Schrader[7]从大麦秆降解溶液中检测出不饱和脂肪酸、赖氨酸、阿魏酸等对蓝藻具有抑制作用的物质。此外，从金鱼藻、苦草、黑藻、伊乐藻、马来眼子菜、黄丝草等水生植物中也检测到了多种有机酸[8-10]。高云霓等[11]从苦草的种植水中检测到苯甲酸、对羟基苯甲酸、对羟基苯乙酸、邻苯二甲酸、对羟基苯丙酸、香草酸、原儿茶酸、阿魏酸和咖啡酸等9种酚酸，并考察了后4种酚酸对铜绿微囊藻的化感作用，结果显示其抑藻活性与本身的结构有关，不同酚酸以毒性效应比例多维混合表现出加和抑藻效应，且随着混合种数的增多，酚酸的加和效应增强，多种化感物质的联合作用可能是水生态系统中沉水植物抑制蓝藻生长的一个重要机制。胡陈艳等[12]从马来眼子菜中分离鉴定出了壬酸等13种有机酸，并探讨了部分有机酸对羊角月牙藻的抑制作用，各脂肪酸对羊角月牙藻的EC50分别为：壬酸< 油酸< 癸酸< 月桂酸< -亚麻酸< 亚油酸< 豆蔻酸

3有机酸抑藻机理

大多数化感物质具有广谱性作用机制，能够影响生物的许多生理生化过程[14]（鲜啟鸣等，2005）。从目前的报道看主要的作用机理是影响藻细胞的细胞膜、光合作用和能量产生步骤及能量使用过程，很多研究表明光合作用很有可能是这些化感物质的作用位点之一[15～18]。Shao 等[19]从基因表达和抗氧化系统两个方面研究了焦性没食子酸对铜绿微囊藻的化感作用，认为氧化损伤是其主要作用机理之一。本课题组也研究了焦性没食子酸对铜绿微囊藻的化感作用机理，实验结果表明，DNA 和细胞膜很可能是焦性没食子酸发挥抑藻效应的两个主要作用靶点（尚未发表数据）。此外，还有关于叶绿素荧光参数方面的研究，认为叶绿素荧光参数是相对于叶绿素含量更灵敏的指标，而且不同的叶绿素荧光参数表现出的灵敏程度不同。在很多毒性测试中，叶绿素荧光参数也表现了相对较高的灵敏性，而且这些参数的灵敏性与其所反映的光合过程有关[20～24]。Zhu等[25]在共培养条件下，采用叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究穗花狐尾藻分泌的化感物质对铜绿微囊藻光合效率的影响。结果表明，光合作用是穗花狐尾藻抑制铜绿微囊藻生长的重要对象之一，4 个叶绿素荧光参数[qN （ 非化学淬灭） 、YⅡ（ 有效量子效率） 、Fv /Fm（ 最大量子产量） 、F′v /F′m（ 光系统Ⅱ有效量子产量）]是相对于叶绿素含量更灵敏的指标，其中qN 最灵敏。

4有机酸生态安全性评价

在向水体中大剂量的投加化感物质时，在抑制有害藻类生长的同时是否会对水环境中的其它生物的产生毒害作用，一直是环境学者关心的问题。吴安平等[2]研究发现水杨酸对水华鱼腥藻的最佳抑藻浓度为0.6mmol/L，为了考察其生态安全性，用该浓度的水杨酸溶液处理鲤鱼1周后，测定了鲤鱼血清中的天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、-谷氨酰基转移酶（GGT）、碱性磷酸酶（ALP），以及肝脏、鳃和肌肉中的超氧化物歧化酶（SOD）及膜脂过氧化产物（MDA）活性，检测结果表明该浓度的水杨酸处理并未对上述酶活产生明显影响，提示水杨酸对鲤鱼无毒性作用，对水华治理有一定的应用前景。郑春艳等[26]研究了水杨酸、亚油酸和对羟基苯甲酸对多刺裸腹蚤的毒性作用，研究结果表明，3种化合物对多刺裸腹蚤的EC50均明显大于对池塘水华混合藻类的EC50，表明这3 种化感物质（尤其是亚油酸）在可除藻的浓度范围内对环境的不良影响可能较小。

5结语

化感物质抑制藻类生长研究在有害藻类控制中具有重要意义和应用前景。虽然目前关于有机酸类化感物质的研究已取得了一定的研究成果，但笔者认为在今后的研究中除了研究有机酸的降解特性、生态安全性以外，还要进一步提取、分离抑藻效果更好、成本更低的，具有真正应用前景的有机酸类抑藻物质。

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