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3.2.物種組成和生物體積
僅觀察到綠藻門（綠藻）。在實驗1中，博赫米微囊藻（Micractinium bornhemiense (W.Conrad) Korshikov）是優(yōu)勢種，在所有高分辨率藻類監(jiān)測系統(tǒng)中約占微藻生物體積的90%（范圍85-93%）。博赫米微囊藻是一種群體性綠微藻，其細胞規(guī)則排列成金字塔形定形群體，包含8至256個球形細胞，每個細胞帶有單根刺突（圖3a）。這類群體性綠微藻雙形盤星藻（Pediastrum duplex Meyen）（占6%；圖3b）和豐富柵藻（Desmodesmus abundans (Kirchner) E. Hegewald）（占4%；圖3c）構(gòu)成了剩余微藻生物體積。
在實驗2中，博里盤星藻（Pediastrum boryanum (Turpin) E. Hegewald）（圖3d）為優(yōu)勢種（約占生物體積的65%，范圍61-67%），奧坡柵藻（Desmodesmus opoliensis (P.G.Richter) E. Hegewald）（圖3e）為次優(yōu)勢種（占30%，范圍27-32%）。剩余生物體積（占總量的5%）由鐮形纖維藻（Ankistrodesmus falcatus (Corda) Ralfs）和小微囊藻（Micractinium pusillum Fresenius）（圖3f和g）組成。博里盤星藻是一種星形群體綠藻，通常由8-64個細胞組成；而奧坡柵藻是一種由4-8個線性排列細胞組成的群體綠藻。與對照組相比，兩次實驗中添加CO2均使微藻總體積顯著增加（表2）。
| Control (pH>9) | pH 8 | pH 7.5 | pH 7 | pH 6.5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 實驗1 | |||||
| 生物體積 (μm3/mL) | 1.32×10? ± 1×10? | 3.38×10? ± 7×10? | 4.38×10? ± 3×10? | 6.84×10? ± 1×10? | 8.72×10? ± 2×10? |
| 有機物 (g/m3) | 168±13 | 239±7 | 254±13 | 261±19 | 306±16 |
| Chl-a (mg/m3) | 2906±96 | 3364±223 | 3404±118 | 4166±265 | 5694±221 |
| Chl-b (mg/m3) | 270±68 | 559±134 | 513±93 | 834±57 | 936±45 |
| Chl-a:Chl-b | 10.8 | 6.0 | 6.6 | 4.9 | 6.1 |
| 實驗2 | |||||
| 生物體積 (μm3/mL) | 1.67×10? ± 7×10? | 2.51×10? ± 8×10? | 3.09×10? ± 3×10? | 3.25×10? ± 5×10? | 3.41×10? ± 6×10? |
| 有機物 (g/m3) | 227±5 | 270±5 | 276±6 | 265±4 | 293±12 |
| Chl-a (mg/m3) | 4332±176 | 4251±145 | 4381±230 | 4693±276 | 5118±290 |
| Chl-b (mg/m3) | 381±19 | 586±43 | 572±37 | 608±27 | 639±28 |
| Chl-a:Chl-b | 11.4 | 7.3 | 7.6 | 7.7 | 8.0 |
以M. bornhemisense為主的培養(yǎng)體系，其總體積增幅相對于對照組從61%（pH 8）到85%（pH 6.5）不等。在pH 8和pH 7.5條件下維持的HRAMs總體積顯著高于對照組（p<0.01），但兩者之間無顯著差異。而pH 7和pH 6.5條件下維持的HRAMs微藻體積顯著高于其他所有處理組（p<0.01），但這兩個pH條件之間也無差異（表2）。在第二次實驗中，以P. boryanum/D. opoliensis為主的培養(yǎng)體系總體積相對于對照組的增幅從33%（pH 8）到51%（pH 6.5）不等。所有處理組的總體積均顯著高于對照組（p<0.01），但pH 8條件下維持的HRAMs微藻體積顯著低于pH 7和pH 6.5條件（分別為p<0.05和p<0.01）（表2）。兩次實驗中，DIC/pH梯度上的總體積與總懸浮固體僅呈弱正相關(guān)（實驗1中R2=0.465，實驗2中R2=0.317；）。
圖4 - a) 博赫米微芒藻、b) 博里盤星藻及c) 奧泊麗絲盤藻在溶解性無機碳濃度梯度下的生物量分布
隨著DIC供應(yīng)量的增加和pH值從pH>9降至pH 7，M. bornhemisense單個菌落的生物體積顯著增加，而pH 6.5處理組的生物體積與對照組無顯著差異（圖4a）。對照組中72%的單個菌落生物體積介于2500至5000μm3之間，而pH 8條件下67%的菌落、pH 7.5條件下87%的菌落以及pH 7條件下80%的菌落，其生物體積顯著大于2500-5000μm3的尺寸等級（p<0.05）（圖4a）。pH 6.5條件下菌落的生物體積尺寸等級與對照組無顯著差異（圖4a）。第二次實驗中的M. pusillum菌落也顯示出類似的趨勢，即隨著CO2的添加，生物體積增加，但pH 6.5 HRAMs除外。對于P. boryanum，對照組與各處理組之間單個菌落的生物體積無顯著差異（圖4b）。第一次實驗中的P. duplex菌落也無顯著差異。D. opoliensis單個菌落的生物體積隨著CO2的添加而增加。對照組中84%的單個菌落生物體積介于250至750μm3之間，而pH 8條件下50%的菌落、pH 7.5條件下59%的菌落以及pH 7條件下49%的菌落，其生物體積顯著更大（p<0.05）（圖4c）。pH 6.5條件下菌落的生物體積與對照組無顯著差異（圖4c）。D. abundans也顯示出類似的趨勢，即隨著CO2添加量的增加（直至pH 7），生物體積增加。這主要是由于與對照組和pH 6.5相比，8細胞菌落的頻率增加，而4細胞菌落減少。Ankistrodesmus falcatus則表現(xiàn)出相反的趨勢，對照組和pH 6.5條件下的菌落生物體積顯著大于pH 8、pH 7.5和pH 7條件下的菌落。
3.3.有機物和葉綠素生物量
在實驗1中，相對于對照組，總有機物增加了33%（pH 8）至45%（pH 6.5）（所有處理組p<0.01；表2）。在CO?供應(yīng)增加的情況下，各處理組之間的總有機物沒有顯著增加，直到HRAM中的DIC濃度>900 mg L?1（pH 6.5）。該處理組的有機物顯著高于（p<0.01）所有其他處理組和對照組（表2）。在實驗2中，相對于對照組，總有機物有顯著增加（p<0.01），范圍從15%（pH 8）到22%（pH 6.5）。與實驗1一樣，最高DIC濃度處理組的有機物顯著更高（p<0.01）——pH 7處理組的有機物顯著低于pH 7.5處理組，但與pH 8處理組無顯著差異（表2）。
葉綠素a濃度是微藻生物量的一個指標(biāo)，在兩個實驗中，對照組與pH 8和7.5處理組之間沒有顯著差異（表2）。在pH 7時，葉綠素a濃度顯著高于（p<0.01）對照組、pH 8和pH 7.5處理組，而在pH 6.5時，兩個實驗中葉綠素a濃度均顯著高于（p<0.01）所有其他HRAMs（表2）。相比之下，在兩個實驗中，對照組的葉綠素b濃度顯著低于（p<0.01）所有處理組HRAMs（表2）。在兩個實驗中，pH 7和pH 6.5處理組的葉綠素b濃度顯著高于pH 8和pH 7.5處理組（表2）。在兩個實驗中，對照組的葉綠素a與葉綠素b的比率顯著高于（p<0.01）所有處理組（表2）。
單位微藻生物體積的葉綠素a濃度隨著CO?的添加而降低。對于兩個實驗，在pH 8時，單位微藻生物體積的葉綠素a顯著低于（p<0.01）對照組（圖5a-b），而進一步添加CO?進一步降低了葉綠素a濃度，在pH 7.5、7和6.5培養(yǎng)的微藻顯著低于（p<0.01）在pH 8或?qū)φ諚l件下培養(yǎng)的微藻（圖5a-b）。在兩個實驗中，pH 7.5、7和6.5處理組之間，單位微藻生物體積的葉綠素a含量沒有顯著差異（圖5a-b）。
圖5- 在溶解無機碳梯度下，A) 以微球藻（Micractinium bornhemisense）為主的培養(yǎng)物和B) 以盤星藻（Pediastrum boryanum）/倒刺柵藻（Desmodesmus opoliensis）為主的培養(yǎng)物中，歸一化至微藻生物體積的葉綠素a（Chl-a）含量。
3.4.溶解營養(yǎng)鹽濃度和營養(yǎng)鹽去除效率
在兩個實驗中，對照組HRAMs中的NH?-N濃度顯著低于（p<0.01）任何處理組，但處理組之間沒有顯著差異（表3）。在兩個實驗中，pH 8和pH 7.5處理組的NO?-N濃度顯著高于（p<0.01）對照組或pH 7和pH 6.5處理組，后者彼此之間以及與初級進水相比沒有顯著差異（表3）。為了評估總?cè)芙獾コ剩瑢H?-N和NO?-N相加得到溶解無機氮濃度。在兩個實驗中，對照組HRAM中DIN的去除百分比顯著高于（p<0.01）任何處理組。在實驗1中，pH 6.5時的DIN去除百分比顯著高于（對于pH 7為p<0.05，對于pH 7.5和pH 8為p<0.01）任何其他處理組，而pH 7時的去除百分比顯著大于（p<0.05）pH 7.5和pH 8處理組，后兩者之間沒有顯著差異（表3）。在實驗2中，pH 6.5和pH 7時的DIN去除百分比顯著大于（p<0.05）pH 7.5和pH 8處理組（表3）。在兩個實驗中，對照組的DRP濃度顯著低于（P<0.05）處理組，處理組之間沒有顯著差異（表3）。相對于初級進水，DRP的去除百分比在對照組中顯著高于（P<0.05）處理組，在兩個實驗中處理組之間沒有顯著差異（表3）。
| 參數(shù) | 初級進水 | Control (pH>9) | pH 8 | pH 7.5 | pH 7 | pH 6.5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 實驗1 | ||||||
| NH?-N (g/m3) | 55.5±3.3 | 6.0±0.7 | 20.3±0.9 | 23.0±0.9 | 19.5±3.1 | 20.0±2.2 |
| NO?-N (g/m3) | 0.9±0.3 | 0.3±0.2 | 4.7±0.3 | 4.1±0.5 | 1.2±0.2 | 0.4±0.3 |
| DIN (g/m3) | 56.7±3.1 | 6.3±0.7 | 27.2±3.4 | 29.1±0.9 | 22.4±0.6 | 20.6±0.6 |
| % DIN 去除 | - | 89±1 | 52±6 | 48±2 | 60±1 | 60±1 |
| NRE-DIN | - | - | 2.15±0.25 | 2.01±0.06 | 2.03±0.04 | 1.86±0.02 |
| DRP (g/m3) | 4.7±0.3 | 3.5±0.2 | 3.9±0.5 | 4.1±0.2 | 4.1±0.1 | 4.3±0.5 |
| % DRP 去除 | - | 25±2 | 17±3 | 13±2 | 13±2 | 9±4 |
| NRE-DRP | - | - | 0.06±0.03 | 0.04±0.02 | 0.04±0.01 | 0.02±0.02 |
| 實驗2 | ||||||
| NH?-N (g/m3) | 33.1±4.6 | 3.1±0.3 | 10.7±1.2 | 10.3±2.2 | 10.6±1.8 | 10.4±2.5 |
| NO?-N (g/m3) | 0.8±0.1 | 0.2±0.1 | 4.4±0.6 | 3.8±0.8 | 1.0±0.3 | 0.6±0.1 |
| DIN (g/m3) | 34.6±4.5 | 4.1±0.3 | 15.9±0.6 | 14.9±1.7 | 12.4±1.3 | 11.7±1.3 |
| % DIN 去除 | - | 88±1 | 54±2 | 57±3 | 64±4 | 66±4 |
| NRE-DIN | - | - | 1.05±0.04 | 1.08±0.10 | 1.14±0.07 | 1.09±0.07 |
| DRP (g/m3) | 4.0±0.2 | 2.7±0.1 | 3.1±0.2 | 3.0±0.1 | 3.0±0.1 | 3.0±0.1 |
| % DRP 去除 | - | 33±2 | 23±2 | 28±3 | 28±1 | 25±2 |
| NRE-DRP | - | - | 0.07±0.01 | 0.05±0.01 | 0.06±0.01 | 0.06±0.003 |
由于對照組中溶解營養(yǎng)鹽的去除除了與微藻吸收有關(guān)外，還與物理化學(xué)過程有關(guān)（見下文討論），因此僅報告處理組的NRE（單位微藻生物量去除的營養(yǎng)鹽）。對于兩個實驗，處理組之間的NRE-DIN沒有顯著差異（表3）。同樣，在兩個實驗中，處理組之間的NRE-DRP也沒有顯著差異（表3）。
