激光粒子分析仪分析微囊藻的细胞浓度

微囊藻水华是全球最令人担忧的生态环境问题之一，严重威胁着中国区域饮用水安全。分析微囊藻的细胞浓度和体积浓度对于提供藻华发生的早期预警和促进预测工具的开发以减轻其影响是必要的。

微囊藻华（Microcystis bloom）一般被理解为指大量微囊藻在湖泊和水库表面的繁殖和积累。微囊藻的菌落大小在水华的不同发育阶段变化很大。群体规模在微囊藻华形成中起着重要作用，因为大群体的生态优势包括快速垂直迁移，磷的有效吸收，防止浮游动物捕食，以及对有毒物质的保护。藻类的细胞浓度通常用于估计藻类生物量，可以通过几种方法进行测量，如显微镜计数和流式细胞仪方法。

在上述方法中，显微计数法是最基本和最常用的方法。然而，由于微囊藻菌落内的细胞会被外周细胞遮蔽，因此不能通过显微镜正确地分析细胞浓度。因此，不能准确地计算出菌落中的阴影细胞。利用超声波破坏和碱性水解工艺对微囊藻样品进行预处理，以估计排除上述问题的微囊藻细胞浓度。

通过这些预处理，可以更准确地分析微囊藻细胞浓度。Li等人¹使用激光颗粒分析仪（Mastersizer 2000粒度分析仪，Malvern Instruments, Ltd.）分析微囊藻的细胞浓度、体积浓度和菌落大小。这种方法是基于粒子可以诱导激光色散的物理原理。该方法已被用于研究浮游植物颗粒的大小。例如，Planner 利用激光颗粒分析仪评估了变水藻、聚球菌和红红螺旋藻的尺寸;Lukowski 也使用激光颗粒分析仪测定了乳化微藻的粒径分布。

图1 Mastersizer - 2000粒度分析仪的光学及流动系统示意图。

图2 四种样品的显微照片。样本a，单细胞微囊藻样本（共23个样本）;b样本b，单细胞和大群体微囊藻的混合物（共8个样本）;c，群微囊藻（12个样本）;d、大微囊藻菌落（共12个样本）.

Lee等人²应用LISST100（激光原位散射和透射测量，其测量原理与激光颗粒分析仪相似）测量浮游植物粒径分布。以前的大多数研究只关注通过LISST仪器测量浮游植物粒径分布和其他光学系统（如流成像系统）;虽然微囊藻是世界范围内的优势藻华物种，除了Andrews等人评估了折射率n和吸收k对激光衍射粒度分析仪计算的小粒径（20 nm）分布结果的影响（他们的研究中使用的是单细胞微囊藻）外，还没有使用激光颗粒分析仪对其进行分析。

然而，n和k对微囊藻培养物和激光粒度分析仪计算的自然微囊藻菌落大小分布结果的影响尚不清楚。因此，应用激光颗粒分析仪分析微囊藻的细胞浓度、体积浓度和菌落大小是一种新的系统方法。n和k对结果的影响也应该进行评估。使用激光颗粒分析仪的一个明显缺点是它无法区分微囊藻颗粒和其他浮游植物颗粒。

然而，先前的一些研究表明，在微囊藻华期间（北半球为7月至10月，南半球为12月至7月），微囊藻是主要的华源物种，在一些湖泊和水库中，如中国的太湖，微囊藻贡献了80 - 98%的总生物量，日本琵瓦湖，南非大坝，巴西Barra Bonita水库。在这种情况下，其他浮游植物的干扰可以忽略不计。

因此，结合显微镜下的分类学观察，激光颗粒分析仪可以分析微囊藻的细胞浓度和菌落特征。该研究采用显微计数法和激光颗粒分析仪方法对四种微囊藻样品进行了分析。通过比较两种不同分析方法的结果，对激光颗粒分析仪方法进行了评价。

1.Li, M.;  Zhu, W.; Gao, L., Analysis of Cell Concentration, Volume Concentration, and Colony Size of Microcystis Via Laser Particle Analyzer. Environmental Management 2014, 53 (5), 947-958.

2.Karp-Boss, L.;  Azevedo, L.; Boss, E., LISST-100 measurements of phytoplankton size distribution: evaluation of the effects of cell shape. Limnol. Oceanogr. Methods 2007, 5 (11), 396-406.

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