γ-辐照降解微囊藻毒素的研究

γ-辐照对水中微囊藻毒素(微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR)具有较好的去除效果,实验室培养样品中微囊藻毒素-LR在8 kGy辐照剂量下降解率达到98.8%,而微囊藻毒素-RR在5 kGy辐照剂量下就达到100%的降解率.对太湖水样进行γ-辐照,其中微囊藻毒素得到有效降解,降解后其浓度远低于国家规定标准.γ-辐照对微囊藻毒素的降解可以通过一级动力学进行描述.     

假单胞茵胞内酶粗提液对藻毒素MCLR的降解

对比研究了假单胞菌M-6及其细胞内外提取液对微囊藻毒素-LR(MCLR)的降解效率.结果表明,细胞外提取液对藻毒素没有降解作用,胞内酶粗提液能在24h内降解MCLR,日均MCLR降解率是纯菌株M-6的4.7倍.进而研究了酶蛋白浓度、底物MCLR浓度、pH值及环境温度对胞内酶粗提液降解藻毒素效率的影响.当MCLR浓度为15.0mg·l~(-1)时,MCLR适宜的酶促降解反应条件为:酶蛋白浓度280mg·l~(-1),温度为30℃,反应pH值为7.0.MCLR液相色谱结构变化图表明,至少有3种酶参与了胞内酶粗提液降解MCLR的分子过程.     

叶绿素作用下微囊藻毒素-LR的光降解

研究了蓝藻中含量最多的色素--叶绿索在微囊藻毒素-LR(MC-LR)光催化降解中的作用,考察了波长和光强等对叶绿素催化的MC-LR光降解的影响.结果表明,叶绿素能导致MC-LR在日光照射下光降解,而且MC-LR的降解与其浓度呈正相关.在叶绿素浓度为0.1mg·ml-1的条件下,日光照射30 minMC-LR的去除率即可达到95%以上,而叶绿素浓度为0.05 mg·ml-1和0.01 mg·ml-1时,照射30 min后MC-LR的去除率分别为65%和56%.日光中紫外区(200-300 nm)的光,在光催化降解MC-LR中起主要作用,与体系最大吸收光谱范围一致的240 nm的光激发效果最好,光催化降解作用也最强.光照强度是影响MC-LR降解的重要因素,光强越大,MC-LR的降解率和降解速度越大.     

一株溶藻细菌的分离鉴定及溶藻效果

从太湖分离到一株溶藻细菌CA,该菌对铜绿微囊藻具有强烈的溶藻效果.通过形态学、生理生化特征及16SrDNA序列比对,鉴定该菌株属于水单胞菌属(Aquimonas sp.).将CA菌悬液与铜绿微囊藻共培养,10 d内铜绿微囊藻细胞降解率为100%,叶绿素a降解率为83.9%,且溶藻效果与菌悬液浓度呈正相关,与藻浓度呈负相关.CA菌体本身没有溶藻效果,但其无菌滤液可以溶藻,因此CA是通过释放物质来间接溶藻.在CA菌体的菌藻共培养液中添加少量的牛肉膏、葡萄糖或尿素,菌体显示出溶藻效果.本研究为菌株CA控制铜绿微囊藻水华提供了一种潜在的应用前景.     

具有微囊藻毒素清除能力的乳酸菌的分离筛选及其影响因素

微囊藻毒素是由蓝藻产生的环状多肽物质,可引发人类肝中毒等健康问题,因此微囊藻毒素的清除对食品安全和环境保护有着深远的意义.本研究从泡菜、腊肠等传统发酵食品中分离筛选获得33株乳酸菌,通过对其微囊藻毒素清除能力的测定,获得一株具有高效微囊藻毒素清除能力的乳酸菌菌株干酪乳杆菌BBE10-212.实验发现菌体浓度、藻毒素浓度、菌体活性等因素对实验菌株清除藻毒素的效能具有显著影响,此外,外源添加5%的葡萄糖可使藻毒素清除率提高至52%,远高于未添加时的19%.而外源添加替代藻毒素的微生物发酵氮源以及作为部分代谢关键酶辅酶的金属离子则会抑制菌体对藻毒素的清除效率.研究结果为深入分析实验菌株清除微囊藻毒素的作用机制,实现微囊藻毒素的生物干预策略,并基于对菌株的代谢调控促进微囊藻毒素的高效降解提供了数据和资料.     

三硝基甲苯的γ-辐照降解实验研究

基于三硝基甲苯(TNT)溶液采用常规处理方法难以降解,采用60Co-γ射线对三硝基甲苯溶液进行辐照降解,研究了吸收剂量、初始浓度、溶液初始pH值、双氧水(H2O2)等因素对辐照降解效果的影响.实验结果表明,60Co-γ射线辐照能够有效地降解三硝基甲苯.三硝基甲苯溶液初始浓度为5—50 mg.L-1,当接受不超过15 kGy剂量时,三硝基甲苯的降解率可达100%,化学需氧量(COD)去除率可达55%;弱酸性和碱性环境更有利于三硝基甲苯的降解和COD的去除;加入少量H2O2时,三硝基甲苯降解率和COD去除速率均随之增加,但过高的H2O2加入量将会抑制三硝基甲苯的去除,并且加入H2O2的量愈大其抑制作用愈明显.     

一株微囊藻毒素-LR降解菌的降解特性

研究了从某人工湖底泥中筛选出的1株能够降解微囊藻毒素-LR(MC-LR)的菌株JM13的降解特性.实验结果表明,当加入50 mg·L-1淀粉作为外加碳源时,菌株对初始浓度为0.5 mg·L-1MC-LR的降解率可达44.5%;低浓度重金属Cu2+的加入可在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解,降解率可达到44.8%;随着时间的延长,菌株对MC-LR的降解率不断增大,到第10天达到52.6%,当投入菌龄为36 h的菌悬液时,降解率可达到55.4%.对该菌株细胞表面疏水性(CSH)的测试结果显示,在菌JM13细胞表面疏水性最大的情况下(即有机∶相水相=3∶4时),添加淀粉及低浓度(0.5 mg·L-1)Cu2+可以在一定程度上抵御降解过程中细菌表面疏水性的降低,使菌体细胞能更好地同污染物接触,从而在一定程度上提高菌株对MC-LR的降解.     

菌剂强化曝气生物滤池预处理微囊藻毒素试验

本研究针对河湖饮用水源地因藻类爆发(水华)引起的微囊藻毒素(MC-LR)污染难以得到有效解决这一难题,采用菌剂强化曝气生物滤池(BAF)处理含藻微污染水源水.通过向BAF中投加本课题组从太湖底泥中筛选所得的藻毒素降解菌T1,考察了投加T1菌剂以及投加T1菌剂下水力负荷、水温等工艺参数对BAF降解MC-LR和叶绿素a的影响.结果表明,投加T1菌剂前后BAF对MC-LR的降解率分别为58.82%和79.45%;当水力负荷为0.07 m~3·(m~2·h)~(-1),平均水温为29.6℃时,出水MC-LR含量最低,仅为0.73μg·L~(-1),低于《生活饮用水水质卫生规范》(GB5749—2006)中对饮用水源中MC-LR浓度设定的1.0μg·L~(-1)基准限定值,T1菌剂对于MC-LR有较强的降解效果.投加T1菌剂前后BAF对叶绿素a的去除率分别为35.17%和40.59%,说明T1菌剂的强化"溶藻"效果一般.对BAF中的生物膜进行PCR扩增和高通量测序分析,显示其中微生物群落有14大门类43个种属,以变形菌门(Betaproteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)占主要优势(约50%).投加T1菌剂的BAF生物膜,其所属的芽孢杆菌高达1.97%,未投加菌剂的BAF生物膜所属的芽孢杆菌仅0.16%,表明投加的T1菌剂在BAF生物膜微生物中形成了优势菌群.本研究对于生物法处理含藻微污染水源水具有一定的理论意义和实用价值.     

气候变暖对微囊藻的生长、代谢及机制研究进展

在大气CO₂浓度升高和全球变暖的影响下,水体营养充足,温度成为湖泊生态系统中蓝藻水华爆发的关键环境因子。作为水华优势物种之一,微囊藻(Microcystis)对温度具有良好的适应性,因此,微囊藻水华的发生频率和强度在全球变暖的环境下持续增加。综述了微囊藻在全球和中国的分布、温度在微囊藻生长(休眠、复苏、快速生长和聚集爆发)4个阶段中发挥的作用及对微囊藻生理代谢功能和机制的影响,为温度催化微囊藻水华的扩张提供了理论依据。     

不同电子束能量和剂量辐照降解恩诺沙星有机污染物

应用3、5、10 MeV电子束能量和0.6、1.06、1.92、2.62、3.33、4.09、5.1、9.4、13.84、21.68 k Gy共10个不同辐照剂量下,对恩诺沙星化合物的辐照降解研究,分析不同电子束能量和辐照剂量对化合物降解率的影响.结果表明,电子束能量对少量恩诺沙星样品的降解率基本没有影响;当辐照剂量为1.06 k Gy时,恩诺沙星降解率已达93%; 10 MeV的电子束能处理含恩诺沙星水样的最佳厚度为120 mm,辐照降解率不低于94%.由此可见,电子束辐照是有效降解恩诺沙星难降解化合物的技术方法,并适合大规模推广应用.     

微囊藻毒素生物学功能的研究进展

在全球气候变化的大背景下,藻类水华暴发愈加频繁,产生的藻毒素对人类和动物的健康造成了严峻的威胁,其中以微囊藻毒素最为突出。阐明以微囊藻毒素为代表的藻毒素产生的原因无疑对水环境治理具有长远意义,然而微囊藻毒素的生物学功能至今尚不明确。微囊藻毒素的产生和多种环境条件相关,而微囊藻中也只有部分是产毒株系。尽管该毒素的毒理学靶点主要在人类和其他哺乳动物的蛋白磷酸酶,然而结合进化生物学和地质历史的证据可知,微囊藻毒素的出现比包括哺乳动物在内的后生动物的起源要早得多,因此微囊藻毒素并非藻类为了防御后生动物摄食而进化出来的,这引发了该毒素原本生物学功能的多年广泛研讨。本文综述了近年来关于微囊藻毒素生物学功能的新进展,并侧重在地质历史及当今全球气候变化背景下讨论该领域的研究意义。     

扰动强度对太湖水华微囊藻群体大小的影响

风浪扰动是影响湖泊生态系统的重要环境因素之一。为了解扰动强度对湖泊水华微囊藻(microcystis flos-aquae)群体大小的影响,本研究在室内模拟研究了不同扰动强度(0、50、100、200和400 r·min~(-1))对太湖水华微囊藻群体大小的影响。结果表明,实验组模拟风浪连续扰动24 h,随着扰动强度的增大,水华微囊藻群体先增大后减小,扰动强度50 r·min~(-1)和100 r·min~(-1)水华微囊藻群体分别从10.72μm和10.58μm迅速增大为17.92μm和39.50μm,二者群体大小都显著大于对照组(P=0.006,0.000);而扰动强度200 r·min~(-1)和400 r·min~(-1)水华微囊藻群体大小与对照组差异不显著(P=0.161,0.727)。扰动结束时,扰动强度100 r·min~(-1)和200 r·min~(-1)的总胞外多糖含量显著高于对照组(P=0.001,0.006),而扰动强度50 r·min~(-1)和400 r·min~(-1)与对照组没有显著差异(P=0.180,0.089)。该研究结果表明,短时间内适当强度的扰动能促使水华微囊藻群体显著增大,而过强的扰动则没有显著的促进水华微囊藻群体在短时间内的快速聚集。该结果有助于人们对太湖微囊藻水华暴发机理的认识。     

溶藻细菌DC-L14的分离、鉴定与溶藻特性

从滇池蓝藻水华集聚区分离获得一株溶藻细菌DC-L14,经16S rDNA序列分析鉴定为Lysinibacillus fusiformis;小白鼠毒性试验初步显示该菌株未产生小白鼠中毒毒素;该菌能使铜锈微囊藻905聚集成团,沉于瓶底,最终黄化;该菌作用4 d,使惠氏微囊藻107、绿色微囊藻102、水华束丝藻和水华鱼腥藻的叶绿素a下降率最高为70.1%.最低为65.5%,平均为67.2%;当细菌处于稳定生长期时溶藻效果最强,共培养4 d能使铜锈微囊藻905的叶绿素a含量下降82.1%;离心沉降后检测,发现菌体本身无溶藻效果,而无菌上清液与原菌液溶藻效果相同,高温处理后的菌液溶藻能力增强,推测该细菌是通过分泌溶藻物质溶藻,该物质可能为非蛋白质类,高温可能有利于溶藻物质的释放.图4表1参25     

偶氮类染料刚果红水溶液的辐射降解

利用60Co γ射线、电子束辐照刚果红水溶液,研究其降解行为.考察了刚果红水溶液辐照前后紫外可见光谱的变化、刚果红的降解率及溶液总有机碳(TOC)的去除率.通过不同气氛饱和辐照,对比了各种活性粒子对降解效果的影响.初步研究了初始pH值、H2O2和TiO2的加入对刚果红水溶液降解效果的影响.结果表明,60 γ射线、电子束辐照是一种有效的去除水体中刚果红染料的方法,其降解效果在不同体系中均可以达到100%.高剂量下TOC去除率可以达到85.7%.H2O2和TiO2的加入可以有效提高刚果红的降解效率.     

γ-辐照对水中敌草隆的降解研究

以敌草隆作为研究对象,探讨了γ-辐照对敌草隆的降解效果,以及NO3-,NO2-,H2O2和CO32-对降解效果的影响,在初始浓度为18.5mg·l-1时,1.0kGy的辐照剂量即可达到完全去除;随着辐照剂量的增加,敌草隆水溶液在200nm-400nm处的吸光度均逐渐减小,敌草隆的浓度也逐渐减小.NO3-,NO2-,H2O2和CO32-的加入均抑制了敌草隆的降解.辐照降解敌草隆的过程主要是由·OH自由基引起的,并且可以用一级动力学来描述.     

雷竹落叶生物炭对微囊藻毒素的吸附性能

为探索农业废弃物再生吸附材料对微囊藻毒素的吸附机制问题,采用典型农业废弃物雷竹落叶制备生物炭,研究适宜的制备工艺,探讨吸附条件和有机介质对微囊藻毒素-LR(MCLR)的吸附特性影响及其机制.结果表明,雷竹落叶竹叶生物炭的芳香性随着炭化温度和升温速率的升高而增加,极性指数则减小,同时比表面积也迅速增大,从0.25 m2·g-1到87.09 m2·g-1;竹叶生物炭对水体中MCLR具有较强的吸附能力,吸附量随炭化温度和升温速率的升高而增加,从72.27μg·g-1到624.47μg·g-1;吸附行为符合非线性Freundlich模型,且N指数和lnKF与芳香性和极性大小呈良好的线性关系;吸附效果受pH、反应温度和自然界溶解性有机质(DOMs)的影响,在pH值为3时有最大吸附量,当反应温度升高时吸附量减小,DOMs对MCLR的吸附有明显的竞争作用.适宜的制备工艺生成的雷竹落叶生物炭能有效地去除水体中MCLR.     

手性农药水胺硫磷对浮游生物氧化应激的对映体选择性影响

用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)法对水胺硫磷(isocarbophos,ICP)2个对映体进行拆分与制备,分别以浮游植物水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和浮游动物大型蚤(Daphnia magna)为实验生物,考察了ICP导致2种浮游生物氧化损伤对映体选择性差异.结果显示:除了10-4 mg·L-1和10-3 mg·L-1,10-2～1 mg·L-1的(+)-ICP对水华微囊藻叶绿素a含量表现为抑制作用;而10-4～10-1 mg·L-1的(-)-ICP对水华微囊藻叶绿素a含量表现为促进作用.且在10-4～1 mg·L-1浓度范围内,(+)-ICP使其超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性显著下降,且最大下降31.2％,而(-)-ICP未引起SOD活性发生明显变化;(+)-ICP各浓度组诱导水华微囊藻的过氧化氢酶(catalase,CAT)活性的上升程度显著高于(-)-ICP;2个对映体未引起水华微囊藻发生脂质过氧化.此外,ICP对大型蚤的毒性要远远高于水华微囊藻;在1～20μg·L-1浓度范围内,(+)-ICP未引起大型蚤SOD活性增加,而(-)-ICP则引起大型蚤SOD活性显著增加,且最高增加79.0％;2.5～10μg·L-1的(+)-ICP诱导大型蚤CAT活性上升而(-)-ICP则导致CAT活性下降;(+)-ICP随着浓度的增加引起明显的脂质过氧化.研究表明,ICP对2种浮游生物的氧化应激均存在对映体选择性差异,且对水华微囊藻和大型蚤的毒性均表现为(+)-ICP>rac-ICP>(-)-ICP,但是其对浮游动物的毒害风险远大于对浮游植物.     

基于rpoC1基因的微囊藻属分子系统学研究

测定了广东省9个水库4株铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa、5株水华微囊藻M.flos-aquae和4株未定种微囊藻rpoC1基因部分序列,结合GenBank下载的日本5个水体11株铜绿微囊藻、5株绿色微囊藻M.viridis和5株惠氏微囊藻M.wesenbergii间源序列,进行序列分析.结果显示,34株微囊藻存在21种基因型,序列相似性达97.6%～100%.在邻接树上不同形态种和不同地理来源的藻株混杂在一起,没有形成明显的谱系结构和地理结构:同一形态种藻株可能具有不同的基因型,而相同基因型的藻株可能是不同的形态种;从同一水体中分离的微囊藻具有不同的形态种和不同的基因型,而不同水体分离的微囊藻有时又具有相同基因型,表明rpoC1基因序列无法区分形态种和地理株,支持Kondo和Otsuka提出的暂将铜绿微囊藻、水华微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻等归为铜绿微囊藻复合种的分类处理.     

TiO2对水溶液中4-氯酚电子束辐照降解和矿化的影响

以电子加速器为辐照手段,在4-氯酚水溶液中添加TiO2纳米粒子,通过对溶液辐照前后4-氯酚浓度、GC/MS、总有机碳(TOC)、氯离子浓度、辐照前后的紫外-可见光谱过程和溶液pH值的测定分析,研究4-氯酚水溶液在TiO2纳米粒子存在下的辐照降解和矿化特性.结果表明,TiO2纳米粒子的加入对4-氯酚的辐照降解效果没有明显影响,但改变了4-氯酚的降解途径并可以较大地提高4-氯酚的矿化.     

双氯芬酸钠水溶液的辐照降解

利用60Coγ射线辐照双氯芬酸钠水溶液,探讨了不同辐照剂量下初始浓度、自由基促进剂和淬灭剂、水体共存物质等因素对降解的影响,研究其降解途径,并和等离子体放电降解效果进行了对比.结果表明,γ辐照可有效降解双氯芬酸钠,但矿化过程要长于降解过程,当初始浓度为20.5、30.4和50.1 mg·L-1时,反应动力学常数分别为2...