一种快速估算水中蓝藻细胞密度的方法

本发明涉及水环境监测领域，更特别地，涉及一种快速估算水中蓝藻细胞密度的方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球气候变暖以及水体富营养化程度的加剧，蓝藻水华暴发的范围、频次以及单次暴发的持续时间均呈现上升的趋势，逐渐成为一个全球性的水环境问题。水华蓝藻大量繁殖，会改变水的物理和化学性质，威胁水生动植物，影响水中微生物的群落结构和丰度，水源地饮用水安全问题迫在眉睫。因此，快速掌握蓝藻生物量变化对于控制蓝藻水华、评价水生态环境风险以及建立蓝藻水华的早期预警系统至关重要。

2、蓝藻水华的暴发常常呈现时间和空间上的异质性与不稳定性，因此需要及时对易发生水华水体中的蓝藻数目进行监测。目前检测蓝藻生物量的常用方法有传统显微镜计数法和流式细胞仪法。前者通过直接观察辨别藻细胞的种类并进行计数，非常耗费时间和体力，尤其是测试水样较多时，工作量繁重；后者虽可节省人力，但对待测样品要求较高，样品前处理步骤繁琐。因此，需要找到一种快速简便的方法对蓝藻水华的种类及数量进行快速判断，为蓝藻水华的应急处理提供基础。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供了一种快速估算水中蓝藻细胞密度的方法，包括以下步骤：

2、s1：从待测水域取水样，测定总体积浓度和平均粒径；

3、s2：根据所述总体积浓度和平均粒径估算所述水样的细胞密度得到估算细胞密度。

4、本发明通过建立蓝藻细胞总体积浓度与单个细胞平均体积的定量关系，由于细胞体积含量更容易通过测量工具获取，并且蓝藻细胞大小差异较小，估算结果与传统计数方法两者具有非常好的线性关系(r2大于0.99)，因此，可通过取水样测定蓝藻细胞总体积浓度和单个细胞平均体积后估算蓝藻细胞密度，省时省力。

5、在一个具体实施方案中，所述估算细胞密度计算公式如式(i)所示：

6、densitycell＝vctotal/mvcell        (i)，

7、其中，densitycell表示细胞密度(×109cells·l-1)，vctotal表示总体积浓度(μl·l-1)，mvcell表示单个细胞体积(μm3·cell-1)；

8、所述单个细胞体积通过式ii计算得到：

9、mvcell＝1/6*π*(dcell)3     (ii)；

10、其中，dcell表示平均粒径(μm)。

11、在一个具体实施方案中，s1包括以下步骤：

12、s11：使所述水样中的蓝藻细胞以单个细胞的形式均匀地分散；

13、s12：使用粒度分析仪测定所述水样中的总体积浓度和平均粒径；

14、所述估算细胞密度计算公式修正为如式(iii)所示：

15、densitycell＝η·vctotal/mvcell        (iii)，

16、densitycell表示细胞密度(×109cells·l-1)，vctotal表示总体积浓度(μl·l-1)，mvcell表示单个细胞体积(μm3·cell-1)，η表示打散单细胞体积浓度(vccell)与总体积浓度(vctotal)之比。

17、在一个具体实施方案中，s11中通过以下方法使所述测试水样中的蓝藻以单个细胞的形式均匀分散：

18、超声处理所述测试水样0.5-2min；或者

19、向所述测试水样中加入5-20μmol/l的naoh溶液，处理0.5-20min。

20、在一个具体实施方案中，所述水样的总体积浓度不超过1500μl·l-1。

21、在一个具体实施方案中，所述水样中的平均粒径不超过500μm。

22、粒度分析仪可容易地测定总体积浓度和平均粒径，根据平均粒径可计算得到单个细胞体积，并通过总体积浓度和单个细胞体积计算细胞密度，然后根据与显微镜计数法建立的线性关系校正得到准确的细胞密度。根据我们多次实验显示，测试样品总体积浓度均设置在0-1500μl·l-1之间、平均粒径均设置在0-500μm之间时，得到的估算结果更为精确。

23、在一个具体实施方案中，所述总体积浓度和平均粒径通过激光粒度分析仪等仪器测量得到。

24、在一个具体实施方案中，使用粒度分析仪测量过程中，以1hz采样频率测定2-5分钟，测量过程中不进行搅拌，以避免破坏蓝藻菌落形态及大小，并尽量减少它们向上迁移的可能性。

25、在一个具体实施方案中，所述方法还包括步骤s3：获取估算细胞密度与实际细胞密度之间的校正系数，并通过所述估算细胞密度与所述校正系数计算得到校正细胞密度。

26、在一个具体实施方案中，s3包括以下步骤：

27、s31：从所述待测水域取多个标准水样，获得所述标准水样的估算密度；

28、s32：通过细胞计数法获取所述标准水样的实测细胞密度；

29、s33：建立所述标准水样的估算密度与实测细胞密度之间的线性关系，并获得所述校正系数；

30、s34：通过所述水样的估算细胞密度与所述校正系数计算所述水样的校正细胞密度。

31、由于不同水域，由于蓝藻的细胞大小、形态等存在差异，导致估算细胞密度存在一定的误差。但是，我们在实践过程中发现，估算细胞密度与实测细胞密度具有非常好的线性关系(r2大于0.99)。因此，预先取若干个与待测水样处于同一水域的标准水样，测量标准水样中的单细胞蓝藻的总体积浓度、粒径与显微镜计数得到的细胞密度，建立该水域通过总体积浓度和粒径计算所得蓝藻细胞密度与显微镜计数所得细胞密度之间线性关系，该线性关系的斜率即校准系数。在水域的优势藻种类没有发生显著变化的情况下，可通过将估算细胞密度与校准系数计算得到校准细胞密度，该细胞密度比估算细胞密度更加贴近实测细胞密度。

32、在一个具体实施方案中，所述水样和所述标准水样均从水面以下0.1-1m处采集。

33、在一个具体实施方案中，所采集的水样不少于20ml，且采集瓶上方不留空气，4℃环境保存，并尽快检测(超过24h测量需用鲁哥试液进行固定)，防止保存过程中蓝藻生物量发生改变，影响测量结果。

技术特征：

1.一种快速估算水中蓝藻细胞密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估算细胞密度计算公式如式(i)所示：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s11中通过以下方法使所述测试水样中的蓝藻以单个细胞的形式均匀分散：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水样的总体积浓度如果超过仪器检测限(>1500μl·l-1)，需要对水样进行相应的稀释后测定。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水样中的藻细胞平均粒径应在2-10μm之间，如果测定的单细胞粒径超过该范围，需要对水样进行镜检验证是否存在其他颗粒的干扰或裂解成单细胞不彻底，需要去除干扰后再次测定单细胞的粒径。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，还包括步骤s3：获取估算细胞密度与实际细胞密度之间的校正系数，并通过所述估算细胞密度与所述校正系数计算得到校正细胞密度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，s3包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水样和所述标准水样均从水面以下0.1-1m处采集。

技术总结
本发明涉及一种快速估算水中蓝藻细胞密度的方法，包括以下步骤：从待测水域取水样，测定水中藻总体积浓度和平均粒径；根据总体积浓度和平均粒径估算水样的细胞密度得到估算细胞密度。优选地，预先建立估算细胞密度与实测细胞密度之间的线性关系，校准估算细胞密度，得到校正细胞密度。本发明通过建立蓝藻细胞总体积含量与单个细胞平均体积的定量关系，并根据估算的细胞密度与传统显微计数结果进行对比校正。由于细胞体积含量更容易通过测量工具获取，并且蓝藻细胞大小差异较小，估算结果与传统计数方法两者具有非常好的线性关系。因此，可通过取水样进行简单处理后，获得估算的蓝藻细胞密度，然后根据已建立的线性关系获得准确的蓝藻细胞密度，省时省力。

技术研发人员：吴幸强,张艳雪,杨甜甜
受保护的技术使用者：中国科学院水生生物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15