放射性核素进入水环境所导致的水体污染问题一直备受关注。水体放射性核素毒性的现场快速检测是当今环境领域面临的重要挑战。针对此问题，将蛋白核小球藻作为受试生物，以三种典型放射性核素锶（⁹⁰Sr）、铯（¹³⁷Cs）和钴（⁶⁰Co）为研究对象，利用荧光动力学方法，研究了快速叶绿素荧光诱导动力学（OJIP）曲线及最大光化学量子产率（F_v/F_m，F_v是可变荧光，F_m是最大荧光）和光合性能参数（PI_ABS）对⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素在180 min短期胁迫下的响应规律与特性，从而明确了藻类荧光动力学技术应用于水体放射性核素毒性现场快速检测的可行性。此外，通过F_v/F_m与PI_ABS对三种放射性核素响应性能的对比，进一步优选出可用于放射性核素毒性灵敏检测的最佳光合荧光参数。结果表明：在暴露180 min以内，⁹⁰Sr、¹³⁷Cs和⁶⁰Co三种放射性核素均会破坏蛋白核小球藻的光合系统，引起OJIP曲线的显著变化，表明微藻荧光动力学方法能够用于水体放射性核素毒性的快速检测；F_v/F_m和PI_ABS对三种放射性核素的响应均具有活度浓度依赖性和时间依赖性，表明基于微藻荧光动力学方法所获取的F_v/F_m和PI_ABS均可作为毒性响应参数用于放射性核素毒性的检测和评估；根据基于F_v/F_m和PI_ABS所获取的三种放射性核素的20%效应浓度（EC₂₀）和50%效应浓度（EC₅₀）对比可知，PI_ABS相较于F_v/F_m对放射性核素毒性具有更灵敏的响应特性，因此PI_ABS是基于藻类荧光动力学技术实现水体放射性核素快速检测的最佳毒性响应参数。本研究为水体中放射性核素毒性的现场快速检测提供了重要的方法基础。

基于藻类光合抑制效应的水质生物毒性检测方法, 具有响应快速、 测量简捷等优点。 然而现有十多种光合荧光参数都源于PSⅡ光合反应中心, 对典型的PSⅠ光合作用抑制剂, 均表现出响应灵敏度差或无响应。 利用毒性胁迫会引起藻类荧光动力学曲线发生变形、 且变化程度与毒性强度成正比的特性, 直接以多相叶绿素荧光动力学曲线形态为分析对象, 在准确定位特征位点的基础上, 构建基于曲线分段抑制的综合表征参数CPI, 并与常用的光合荧光参数Fv/Fm以及性能指标PIabs进行毒性响应时间、 响应灵敏度和稳定性的对比分析。 结果表明, 综合参数CPI对于PSⅡ抑制剂阿特拉津, 15 min即在全样本表现出显著性抑制, 最低检测限和RSD分别为2.25 μg·L-1和8.76%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了51.8%、 51.3%和68.0%、 17.7%。 对于典型PSⅠ抑制剂百草枯, 综合参数CPI在15 min表现出显著性抑制, 对应的检测限和RSD分别为0.16 mg·L-1和14.25%, 而参数Fv/Fm无响应, CPI具有时间响应优势; 在8 h长时抑制下, CPI对应的最低检测限和RSD分别为0.09 mg·L-1和3.30%, 对比PIabs、 Fv/Fm分别降低了71.9%、 62.5%和75.6%、 30.0%。 上述结论表明了综合参数CPI作为响应指标可用于检测PSⅠ及PSⅡ抑制剂的生物毒性, 且表现出良好的响应灵敏度和稳定性, 解决了藻类光合抑制法对PSⅠ抑制剂响应灵敏度低的问题, 且对于统一不同种类毒性物质的毒性响应指标提供了关键参数。

以淡水微藻中的蛋白核小球藻为受试生物，以典型毒性氯化消毒副产物氯乙酸及三氯乙腈为研究对象，采用荧光动力学方法研究了4种光合荧光参数F_v/F_m、F_v/F_o、F_m/F_o（F_o为初始荧光强度，F_m为最大荧光强度，F_v=F_m-F_o）及PI_ABS对两种消毒副产物的响应规律，并分别从对低质量浓度与等质量浓度消毒副产物响应性能、10%效应质量浓度（EC₁₀）与50%效应质量浓度（EC₅₀）值4个方面对比了4个光合荧光参数的响应灵敏性。结果表明：4个参数对两种消毒副产物都具有质量浓度响应特性，抑制率与消毒副产物质量浓度之间都具有较好的Logistic曲线型剂量-效应关系，修正相关系数Radj2均大于0.993，其中PI_ABS的Radj2最大；4个参数对两种消毒副产物毒性的响应灵敏性从大到小的排序均为PI_ABS、F_v/F_o、F_m/F_o、F_v/F_m，因此PI_ABS是基于荧光动力学方法检测水体氯化消毒副产物毒性较为灵敏的响应指标。该研究结果为发展水体消毒副产物毒性的现场快速检测方法与技术提供了重要参考。

以藻类多相瞬态叶绿素荧光动力学曲线OJIP为基础，提取曲线间距离、形状和角度特征之间的差异，进行曲线差异性度量。同时，采用K最近邻（KNN）分类算法评价并选择分类效果较好的特征组合，利用不同特征对毒性强度表征作用的贡献率分配权重进行特征融合，构建水体综合毒性表征参数PI_FCD。在此基础上，以普通小球藻为受试对象，在DCMU、DBMIB、MV、马拉硫磷、克百威毒性物质胁迫下，对比现有的Fv/Fm、PI_ABS两种表征参数，从毒性响应、最低检测限和最高响应浓度三个方面，验证所构建PI_FCD参数的有效性与优越性。结果表明：PI_FCD对5种毒性物质均响应灵敏，与Fv/Fm相比可检测更多种类的污染物；PI_FCD对5种毒性物质的最低检测限分别比PI_ABS降低了90.34%、41.66%、81.91%、95.43%和77.66%，同时对高浓度毒性物质的检测能力更强。

以铅锌尾矿为主要原料, 添加由矿渣、钢渣、氟石膏混合而成的辅助胶凝材料, 以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备铅锌尾矿基碱激发胶凝材料。通过正交试验, 探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量及尾矿与辅助胶凝材料质量比对胶凝材料抗压强度的影响, 并得出最佳原料配比。通过800 ℃、1 000 ℃、1 200 ℃的热处理, 制备热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料, 并测试其性能。采用X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜对热活化前后尾矿和胶凝材料进行分析表征。结果表明, 当水玻璃模数为1.8, 水玻璃质量掺比为0.15, 尾矿与辅助胶凝材料质量比为7∶3时, 胶凝材料28 d抗压强度可达到20.68 MPa。胶凝材料内部形成大量水化硅酸钙(C-S-H)与硅铝多聚物构成三维网状结构, 覆盖在尾矿晶体表面形成致密整体。当热活化温度为1 000 ℃时, 胶凝材料28 d抗压强度达到28.05 MPa。热活化后的尾矿内部结构疏松, 利于硅铝质在碱性条件下解聚, 同时使得反应体系中生成了更多硅铝多聚体, 取代了二聚体为主的C-S-H凝胶, 为胶凝材料提供了更优良的抗压强度和早硬特性。此外胶凝材料对Pb、Zn重金属的固定作用极好, 大幅降低了尾矿重金属Pb、Zn的毒性浸出浓度, 有效解决了尾矿中重金属对周围环境的危害问题。

藻类光合抑制法是极具潜力的水体综合毒性快速检测预警手段,并且稳定测量条件的确定对藻类光合抑制法毒性测试结果不可忽视。以蛋白核小球藻为受试藻种,根据农药敌草隆(DCMU)对藻类光合活性具有抑制作用这一特点,以α、Fv/Fm、Yield、rP 4种光合荧光参数的抑制率为分析对象,在不同质量浓度DCMU胁迫作用下,分别研究受试藻类质量浓度、藻液与样品混合体积比、反应温度这3种测试条件对水体综合毒性测量的稳定性影响。结果显示:当受试藻类在100~600 μg·L ^-1质量浓度范围内时,藻类质量浓度的变化对水体综合毒性测量没有显著影响;受试藻液与样品的混合体积比对毒性检测灵敏度有较大影响,受试藻液与样品的混合体积比为2∶8时更有利于提高水体毒性检测的灵敏性;反应温度对水体综合毒性检测也有重要影响,其中20~35 ℃的温度范围更有利于提高水体综合毒性的检测精度。

藻类作为单细胞生物, 其个体小、 易培养、 对毒物敏感、 且能够观察细胞水平上的中毒症状, 是快速检测水质生物毒性的理想受试生物。 “藻类生长抑制试验”依赖于藻类细胞的繁殖代谢过程, 测量周期长, 无法满足生物毒性快速检测的需求。 藻类光合作用过程对污染物毒性的响应速度和灵敏度显著优于“藻类生长抑制试验”, 以藻类光合作用状态为毒性测试指标可大幅缩短毒性检测时间。 现有“光合作用抑制实验”多采用可变荧光Fv或最大光化学量子产量Fv/Fm作为生物毒性反应终点, 缺乏对多个光合荧光参数响应敏感性的对比分析, 造成生物毒性定量检测的灵敏度不高。 以蛋白核小球藻为受试对象, 以叶绿素荧光作为藻类光合作用状态快速无损探针, 采用荧光动力学手段测量藻类光合荧光参数, 对典型除草剂DCMU抑制下的多个光合荧光参数的毒性响应敏感性进行对比分析, 得到适用于快速、 定量评价DCMU胁迫效应的关键光合参数, 提高DCMU生物毒性检测的速度和灵敏度。 结果显示: (1)DCMU对光合荧光参数F0, Fm, σPSⅡ, τQA, Fv, Fv/Fm, Yield, rP, NPQ, α响应显著, 其中参数α, rP, Fv/Fm, yield和NPQ在5 min即呈现出类似时长（96 h）的响应效应; (2)参数α, rP, Fv/Fm, yield和NPQ的5 min抑制程度对DCMU浓度具有良好的剂量效应关系。 其中, 参数NPQ的相关系数和EC50-5 min分别为0.998 5和2.41 μg·L-1, 显著优于其他四个参数, 且优于96 h的测量结果。 采用光合荧光参数NPQ作为5 min定量测量DCMU生物毒性的反应终点, 可极大缩短DCMU生物毒性的检测时间（从96 h缩短至5 min）, 并显著提高检测灵敏度（与光合抑制方法常规参数Fv/Fm相比, EC50降低了81.4%）。 实验结果为基于藻类光合抑制效应的DCMU生物毒性定量检测提供了基础数据, 研究方法也为其他污染物胁迫下的藻类光合荧光参数筛选提供了参考。

以蛋白核小球藻为受试对象,以藻类光合荧光参数为毒性评价指标,研究Cu 2+毒性作用下多个光合荧光参数的响应规律。结果显示:Cu 2+对光合荧光参数F0、Fm、Fv、Fv/Fm、Yield、rP、JVPⅡ、α和Ek抑制效应显著,其中Yield、rP、α和Fv/Fm在24 h内体现出稳定的抑制效应,可作为24 h分析Cu 2+毒性的评价指标;Yield、rP、α和Fv/Fm抑制程度对Cu 2+浓度具有良好的剂量效应关系,logistic函数拟合相关系数R2分别为0.9989,0.9992,0.9991,0.9977,由此得到EC50-24h值分别为61.05,66.31,69.41,99.61 μmol·L -1。因此,参数Yield、rP、α的拟合相关系数优于常规参数Fv/Fm,其对应的EC50-24h分别降低了38.7%,33.45%,30.3%。研究结论可为基于藻类光合抑制效应的生物毒性测试指标选择提供参考。