在自然水域有害的藻華(HABs)會造成嚴重后果對水生生態系統、環境和公眾的威脅全世界的健康。藻華的形成限制光進入更深的水層，從而抑制水下植物的生長光合速率下降，而恢復的清晰水質可以促進水下植物的生長，而水下植物的生長又受水質的影響，并在維持湖泊清澈狀態方面發揮著至關重要的作用。然而藻華的消亡過程很緩慢且不受控制，在已形成藻華的水體中，很難通過自然過程實現這一目標。本論文的研究人員提出了一個方案，即在不同的溫度(8℃和25℃)下，采用工程學的方法實現使藻華向大型植物的轉變和藻類營養物質的轉移的過程變得更加容易。研究表明絮凝-封頂法可以促進藻類向大植物為主狀態的轉化，而這個過程是水生生態系統修復的關鍵。

微電極的應用

unisense公司的氧氣微呼吸微電極應用于藻華的微呼吸速率測試。為了測試藻的光合作用和呼吸分析，在與藻類分批培養相同的條件下，將藻華加入微呼吸瓶(4 mL)培養。然后將采樣瓶移入培養箱后，應用unisense微呼吸系統測定采用不同條件處理后藻的光合速率和呼吸速率，其中微呼吸電極采用傳統的兩點法進行矯正。

實驗結果

研究人員提出了在不同的溫度(8和25℃)下，采用工程學方法的可以使藻華向大型植物的轉變和藻類營養物質的轉移的過程變得更容易。結果表明，絮凝與封頂處理相結合，不僅可以去除富營養化水體中的銅綠微囊藻華，而且可以促進藻類的分解，使其成為水下大型植物(菹草)所需的生物量。絮凝封頂處理可引起藻細胞裂解。與對照組相比，絮凝-封頂處理組抑制了藻類的光合作用和呼吸速率，葉綠素-a的濃度顯著降低。15N示蹤研究表明，在8℃和25℃條件下，水下大型植物(菹草)可分別吸收3.3%和34.8%的藻類氮源。研究表明絮凝-封頂法可以促進藻類向大植物為主狀態的轉化，這個過程是水生生態系統修復的關鍵。

圖1、實驗培養裝置圖。孵育瓶置于恒溫水浴中。兩個光學氧傳感器被放置在瓶的上半部分相對的兩側。該STOX傳感器是通過一個玻璃管插入瓶的中心。校正的過程是通過壓力補償口加入已知的空氣飽和量的水。容器下方通過磁力攪拌器旋轉。

圖2、實驗過程中不同條件及不同溫度下的處理組的對應的葉綠素a濃度。左邊的是對比照，中間的是采用了絮凝處理法的實驗。右邊的圖是既采用了絮凝處理和封蓋處理方法。從圖中可以看出，體系中的葉綠素a濃度隨著培養時間的增加逐漸降低。

圖3、不同處理體系中藻類細胞在8℃、25℃和35℃下孵育60天后的對應的掃描電鏡

圖4、不同條件處理組的銅綠假單胞菌培養60天后的光合作用和呼吸速率。其中左邊對應的是氧的呼吸速率變化值，右邊的圖是氧濃度變化值。(a)8°C-對照組,(b)25°C-對照組,(c)35°C-對照組;(d)8°C?絮凝處理組,(e)25°C?絮凝處理組,(f)35°C?絮凝處理組;(g)8°C?絮凝封蓋處理組,(h)25°絮凝封蓋處理組,(i)35°絮凝封蓋處理組。從圖中可以看出綠膿桿菌細胞在經過絮凝和封蓋處理后其光合作用和呼吸速率收到嚴重的阻礙（圖h、圖i），并導致藻細胞的分解，這說明絮凝封頂處理可加速藻華的死亡。

圖5、45天培養實驗中（不同溫度下）收集來自不同實驗條件下的沉淀物15N的含量變化情況。

圖6、菹草中的15N占比量和實驗過程中植物的干生物量

總結

有害的藻華(HABs)會對水質造成嚴重后果并對水生生態系統、環境造成威脅。因為藻華的形成會限制光進入更深的水層，這能導致水下植物的生長光合速率下降。本論文主要研究了如何采用工程學的方法將藻類生物轉化為水下大型植物的過程，研究探索海藻水華轉化過程的作用機理。因此將大量的藻類的轉化為大型植物對湖泊的富營養化的研究管理是至關重要。來自藻類的營養物質可以被利用于從藻華到大型植物的轉變過程，從而減少湖泊的富營養化。

在研究有害藻華轉換大型水下植物的過程中應用了unisense微呼吸系統，比較絮凝封頂法、絮凝法、光照明暗的處理方法時體系中氧的呼吸速率變化，從而了解不同條件下藻團的光合作用，并采用15N跟蹤法了解水下大型植物(菹草)生長過程中的氮源是從藻類中獲得的，其獲取的比例與體系的溫度存在的一定的關聯。unisense微呼吸系統可以準確的測試出體系中微弱的氧濃度的變化，從而能夠判斷各種實驗條件下藻的光合作用，從而為研究人員提出了關于使用工程學方法的使藻華向大型植物的轉變過程變得更容易的理論提供了重要的數據支持，這說明unisense微呼吸系統在水體修復及生態修復領域存在非常好的應用前景。