脂类化合物在中国近海缺氧海水中的降解过程模拟研究

【作者】 李文娟； 杨桂朋； 随伟伟； 陆小兰； 孙立群； 丁海兵；

【机构】 中国海洋大学化学化工学院；

【摘要】 底层海水季节性的低氧/缺氧已经成为严重威胁河口/近海与陆架浅海生态系统安全的要素之一。近些年来,我国一些主要河口及附近海域如长江口、珠江口经常观测的季节性缺氧现象,伴随着频繁发生的赤潮,严重影响了当地的生态环境。研究有机物在这些环境中的降解,对研究近海碳循环和海洋环境保护有重要意义。本研究以中国近海常见的赤潮藻中肋骨条藻为研究对象,通过一系列模拟实验,追踪该微藻中的几种脂类生物标志物在不同缺氧环境海水中的降解行为,模拟有机物在中国近海缺氧海水中的降解过程。通过调配氧气和氮气体积比例建立含氧量分别为0%,25%,50%和100%不同程度的缺氧环境,并对指数生长后期的中肋骨条藻进行系列培养。通过对不同时间获取的不同含氧体系中微藻细胞内的主要饱和脂肪酸14:0,16:0,18:0和胆固醇的含量变化分析,结果表明,在培养实验的第一周,在氧气存在的条件下,90%左右的脂肪酸被降解,在100%含氧量条件下降解度最高,达到91.3%;而在无氧环境中,降解度只有75%。胆固醇的降解度较低,在四组体系中降解度依次为33.1%(0%组),36.6%(25%组),35.3%(50%组),39.8%(100%)。培养时间为约为30天时,各体系中大部分脂肪酸被降解。此时,固醇类仍显示较低的降解度:59.5%(0%组),73.2%(25%组),76.5%(50%组),83.2%(100%组)。培养结束(t=90d)时,无氧海水中只残留少量脂肪酸,其余不同含氧体系中的脂肪酸几乎完全降解。固醇类最后的降解度显示为:69.5%(0%组),86.4%(25%组),83.9%(50%组),全部降解(100%组)。实验结果表明:整个培养过程中,无氧(0%组)体系中有机化合物的降解度明显低于含氧体系,在氧气充足的条件下有机物降解最快;脂肪酸的降解明显快于胆固醇,可能是由于控制降解过程的微生物不能直接利用胆固醇所致;在所有体系中,大部分的脂肪酸在一周内被降解,而剩下的小部分脂肪酸需要近三个月的时间接近完全降解,表明与脂肪酸相关的脂类化合物的结构对脂肪酸的降解有显著影响。更多还原