镉胁迫对蛋白核小球藻生物膜生理特性的影响

文章以附着在聚氯乙烯载体上的蛋白核小球藻生物膜为研究对象,研究了镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理活性、抗氧化性和生物累积性等生理特性。结果表明:蛋白核小球藻生物膜在低浓度镉的胁迫下能保持相对稳定的增长,20.0 mg/L镉浓度对蛋白核小球藻生物膜的生长则表现出抑制作用,生物量仅为对照组的79.19%,胞外多聚糖的产量可达(99.28±1.19) mg/L;15.0 mg/L镉浓度胁迫下蛋白核小球藻生物膜超氧化物歧化酶活性最大值达到(290.50±4.55) U/g;过氧化氢酶活性随着镉浓度和处理时间的不断增加而增加,在20.0 mg/L镉浓度最高值达到(528.75±20.17) U/g;蛋白核小球藻生物膜对镉的生物累积量可达4.72 g/kg;傅里叶变换红外光谱表征分析得出蛋白核小球藻生物膜的生物累积效果可能与藻细胞表面存在的-NH_2、C-H等官能团有关;伪二阶动力学更适合描述蛋白核小球藻膜对镉的吸附过程。     

化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响

利用水生植物产生的化感物质抑制有害藻类是1种藻类控制新技术.研究了选择性抑藻化感物质EMA对蛋白核小球藻和普通小球藻抗氧化酶体系活性的影响.结果显示,化感物质浓度为0.25 mg/L时,2种藻类的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都高于对照组.但随着化感物质浓度的升高,蛋白核小球藻3种酶活性都逐渐下降,当化感物质浓度为4 mg/L时,SOD活性为0;而普通小球藻的酶活性随着化感物质浓度升高持续升高,都达到对照组的3～4倍.     

二苯甲酮对蛋白核小球藻的毒性研究

为分析环境污染物二苯甲酮对淡水藻类的毒性效应,以蛋白核小球藻为受试对象进行了染毒和生理指标分析。结果显示二苯甲酮会抑制该种藻类的增殖,96hEC50值为3.98mg/L。染毒8天后,二苯甲酮达到或超过3.9mg/L剂量会影响蛋白核小球藻的光合作用和抗氧化能力等,表现为叶绿素含量降低、各种抗氧化酶类的活性降低、丙二醛含量升高(p<0.05)。     

铜、锌和锰抑制蛋白核小球藻生长的毒性效应

运用评价化学品毒性藻类测试的标准实验方法 ,得到铜、锌和锰对蛋白核小球藻生长的安全浓度分别为31.8μg/L、65.0μg/L和 5.5mg/L ,抑制蛋白核小球藻生长的 96h EC₅₀ 分别为 67.3μg/L、473.0 μg/L和 17.0mg/L .实验结果表明无论从安全浓度还是从 96h EC₅₀ 考虑 ,都证明抑制蛋白核小球藻生长的毒性由大到小的顺序是铜 >锌 >锰 .不同金属离子与藻细胞的不同亲和性是导致金属离子抑制蛋白核小球藻生长毒性差异的主要原因 .     

芦苇抑藻化感物质的分离及其抑制蛋白核小球藻效果研究

采用乙醇提取、溶剂萃取法从芦苇中分离出2组能抑制蛋白核小球藻生长的化感物质. 该2组化感物质对蛋白核小球藻的半效应浓度(EC₅₀)分别为0.68mg/L和2.65mg/L. 将前者用碱性氧化铝层析柱分离得到一组抑藻活性更强的化感物质和一组能够促进蛋白核小球藻生长的化感物质: 前者对蛋白核小球藻的EC₅₀为0.50mg/L, 是目前报道的抑藻能力最强的化感物质; 后者在浓度为0.63mg/L时能显著促进蛋白核小球藻的生长. 芦苇化感物质可以用来控制淡水中有害藻类.     

蛋白核小球藻去除2种头孢类抗生素的研究

该研究选取蛋白核小球藻为实验对象,考察头孢拉定和头孢他啶对该藻生长的影响以及该藻对2种抗生素的去除情况。结果表明,浓度范围为5~150 mg/L的头孢拉定、头孢他啶对蛋白核小球藻均表现出一定的抑制作用,均属于低毒,毒性顺序为头孢拉定头孢他啶。同时,蛋白核小球藻对头孢拉定、头孢他啶均具有明显的去除作用,且前者的去除动力学符合假零级动力学和假一级动力学中的任意一种,后者符合假一级动力学。蛋白核小球藻对头孢拉定、头孢他啶的去除率随着抗生素浓度的增加而减小,随着藻密度的增加而增加。48 h后,蛋白核小球藻对不同浓度的头孢他啶的去除率达97.13%~100.00%,而对头孢拉定的去除率为9.18%~24.99%。当初始藻密度为10.0×10~6个/m L时,藻对两种抗生素的去除率达到较高水平。蛋白核小球藻对头孢拉定、头孢他啶的的吸附量是很小的,均在1.50%以下,在蛋白核小球藻对这2种抗生素的去除中基本可忽略不计。     

二氯甲烷和二氯乙烷对蛋白核小球藻的毒性影响研究

研究了二氯甲烷和1,2-二氯乙烷对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和生化指标的毒性效应.结果表明,二氯甲烷和1,2-二氯乙烷对蛋白核小球藻生长有影响.随着2种毒物浓度的增大,其对藻生长的抑制越明显,藻细胞密度均呈现下降的趋势.二氯甲烷和1,2-二氯乙烷抑制蛋白核小球藻生长的96 h-EC50分别为550.1 mg/L和276.0 mg/L,1,2-二氯乙烷的毒性要稍强于二氯甲烷.2种毒物联合作用时基本表现为拮抗作用.叶绿素a含量随毒物浓度增加而迅速下降,SOD和CAT的活性随毒物浓度升高呈现先升高后下降的"钟形曲线".MDA的含量随毒物浓度升高而急剧上升,膜脂过氧化加剧.表明毒物通过产生活性氧自由基引起生物大分子的氧化损伤可能是其对蛋白核小球藻产生毒性效应的主要原因.     

NO2——N对铜绿微囊藻生理特性的影响

采用藻类生物测试标准方法研究了不同NO2--N初始浓度条件下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长及生理变化.结果表明,相对BG11(NO2--N初始浓度为0)培养基,低初始NO2--N浓度(1,10mg/L)条件下铜绿微囊藻生长良好;高NO2--N初始浓度(20,30,40mg/L)条件下藻生长缓慢甚至停滞. NO2--N初始浓度由10mg/L到30mg/L,亚硝酸还原酶(NiR)活性和过氧化氢酶(CAT)活性呈增加趋势;在NO2--N初始浓度分别为20~30mg/L和20~40mg/L时,叶绿素a(Chl-a)含量和丙二醛(MDA)含量随NO2--N浓度增大而逐渐升高;在初始NO2--N浓度0,1,10,20,30mg/L条件下硝酸还原酶(NR)没有明显变化.这表明,铜绿微囊藻在NO2--N初始浓度10,20,30mg/L条件下能维持一定的生长,主要由于藻叶绿素含量的增加,NiR活性和防止细胞过氧化的酶CAT活性的提高所致.     

荷花不同部位浸出液对3种淡水藻类生长的影响

文章探讨了荷花不同部位(茎和叶)浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻生长的影响,为利用荷花化感物质减少湖泊富营养化提供基础。结果表明荷花不同部位的浸出液对3种藻类均有抑制作用,荷花叶浸出液抑制效果好于荷花茎浸出液。荷花不同部位浸出液对藻类的半浓度效应(EC5)0各不相同,荷花叶浸出液对四尾栅藻的EC50为4.21 g/L,抑制效果最好;铜绿微囊藻及蛋白核小球藻的EC50值分别为5.35 g/L、9.92 g/L;荷花茎浸出液对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻及四尾栅藻的EC50值分别为9.52 g/L、7.28 g/L、6.90 g/L。     

非离子表面活性剂对水生生物的影响

脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)常作为日常家用洗涤剂中的主要活性物质及印染业中的均染剂和剥色剂而大量使用,AEO的残留量大量进入环境水体对水体生态产生影响引起了人们的关注。该文通过监测在AEO污染的水体中指示微生物草履虫和蛋白核小球藻的各项生理指标来评估AEO对水体生态的影响。实验用AEO残留液培养草履虫和蛋白核小球藻,考察草履虫种群增长情况和蛋白核小球藻中叶绿素和可溶性蛋白含量变化。结果表明高浓度的AEO溶液(80 mg/L)会抑制草履虫的生长,而低浓度会促进草履虫的生长,AEO的存在会抑制蛋白核小球藻的叶绿素和可溶性蛋白的合成,AEO残留量对水体生态有负面影响,对水体微生物有毒害作用。     

铜、锌、镉对固定态和悬浮态小球藻的除磷效果比较

采用海藻酸钙凝胶包埋固定,对人工污水进行静态模拟净化试验,研究了在pH为4,5,6,7和8的条件下,无重金属及ρ(Cu2+),ρ(Zn2+)和ρ(Cd2+)分别为0.05,0.5和5 mg/L时,固定态和悬浮态蛋白核小球藻对污水中磷的净化效率.结果表明:①相对于悬浮态,固定态小球藻由于海藻酸钠的包埋稳定性较强,磷的去除率较高;②小球藻磷的去除率受ρ(重金属)影响,随着ρ(重金属)的升高,磷的去除率降低,重金属产生的胁迫作用增强;③Cu2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用较Zn2+和Cd2+大,而Zn2+和Cd2+对固定态和悬浮态小球藻的胁迫作用随着ρ(重金属)的变化而有所差异;④pH对小球藻磷的去除率的影响随重金属种类、质量浓度及时间的变化而不同,Zn2+和Cd2+存在时,小球藻磷的去除率最高一般出现在pH为8的弱碱条件下,而Cu2+存在时小球藻磷的去除率受pH的影响差异不显著(P>0.05).     

a-萘酚对小球藻谷胱甘肽及其还原酶的影响

研究了a-萘酚对2种小球藻谷胱甘肽(包括还型谷胱甘肽GSH与氧化型谷胱甘肽GSSG)含量及其还原酶(GR)活性的影响.结果表明,低浓度a-萘酚对藻细胞的谷胱甘肽水平和GR活性有显著的激发作用,随着a-萘酚浓度的升高,普通小球藻和蛋白核小球藻的GSH含量、谷胱甘肽总量及GR活性均有所提高,并分别在5mg/L和10mg/L时达到最大值,而GSSG均不断下降且在相同浓度下(2mg/L)至最小后开始上升.GSSG/GSH先降后升的变化说明藻细胞在a-萘酚胁迫下膜脂过氧化加剧,而GSH、GR在清除活性氧、消除过氧化方面起了重要作用     

小球藻对新杀虫剂HNPC-A9908的富集与降解

HNPC-A9908[O-(3-苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚]是国家南方农药创制中心湖南基地研制成功的具有自主知识产权的一种新型杀虫剂.作者研究了蛋白核小球藻对HNPC-A9908的富集与降解.结果表明,蛋白核小球藻具有降解HNPC-A9908的能力,在20,100,400mg/L的浓度下,5d内HNPC-A9908的降解率分别为90.50%、66.02%和43.19%,日平均降解速率分别为3.60,13.20,34.55mg/L,其降解动力学方程可用二级反应动力学方程很好地拟合,拟合度达到83%以上.此外,蛋白核小球藻对HNPC-A9908也具有一定的富集能力,当浓度为20,100,400mg/L时达到最大富集的时间分别为24,48,48h,富集量分别为11.58,15.15,16.42mg/gFW,此后随时间的延长而逐步降低.     

以稻草为碳源和生物膜载体去除水中的硝酸盐

采用室内试验装置,研究了以农业废弃物稻草为反硝化碳源和反应介质的生物反应器对于污水中硝酸盐的去除效果及其影响因素.结果表明,以稻草为反硝化碳源和生物膜载体的反应器启动时间短,对污水中硝酸盐氮的去除效果好,且试验过程中未发现亚硝酸盐累积;进水硝酸盐浓度对装置的处理效果有一定影响,浓度过高会导致硝酸盐的去除率下降;装置对进水DO和ｐH变化有一定抗性,DO在1.0～3.5 mg/L,pH在6.5～8.5之间变化时,反应器硝酸盐的去除率变化很小,缓冲能力较强;反应器稳定性强,装置运行84 ｄ后,出水硝酸盐开始升高,硝酸盐去除率逐步降低,但去除率仍在50%以上.     

芦苇化感物质对藻类细胞膜选择透性的影响

以藻类渗出的K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度为表征,以ICP-MS检测为手段,研究了芦苇抑藻化感物质2-甲基乙酰乙酸乙酯(eathyl-2-methyl acetoacetate, EMA)对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和普通小球藻细胞膜选择透性的影响. 结果表明, 在实验条件下, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻细胞经煮沸完全破坏细胞膜时K⁺渗出量为1 .45、1 .59 μg·(10⁹ cell)^-1, 当EMA浓度为2 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .38、1 .40 μg·(10⁹ cell)^-1,当EMA浓度为4 mg·L^-1时, 铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的K⁺渗出量为1 .44、1 .58 μg·(10⁹ cell)^-1,离子渗出量达到完全破坏细胞膜最大渗出量的95%以上. EMA浓度为4 mg·L^-1时,普通小球藻的细胞内K⁺渗出量为0 .64 μg·(10⁹ cell)^-1, 仅为完全破坏细胞膜后K⁺渗出量的31 .5%. EMA对Mg²⁺、Ca²⁺的渗出量的影响规律与K⁺相同. EMA破坏了铜绿微囊藻和蛋白核小球藻的细胞膜,但对普通小球藻的细胞膜透性没有显著影响.这是EMA选择性抑藻的机理之一.     

移动床膜生物反应器同步硝化反硝化特性

采用挂膜填料代替传统膜生物反应器(MBR)的活性污泥,构建一种新型的移动床膜生物反应器 (MBMBR),考察其处理模拟生活污水的效果及同步硝化反硝化(SND)特性.结果表明,移动床膜生物反应器运行67 d,对模拟生活污水表现出良好的去除有机物及同步硝化反硝化能力.进水COD浓度为573.5～997.7 mg/L时,膜出水COD去除率为88.3%～99.2%.进水氨氮浓度为45.5～99.2 mg/L时,膜出水氨氮去除率为72.1%～99.8%,总氮去除率为62.0%～96.3%.批式实验结果表明,生物膜去除总氮的最佳溶解氧浓度为1 mg/L,其中氨氮和总氮去除率分别为100%和60%.生物膜系统内可能存在好氧反硝化现象.DO为3 mg/L且有机碳源充足时,生物膜总氮去除率为99.0%,SND率达到99.8%.扫描电镜对生物膜的观察发现生物膜内部存在着明显的孔隙,有利于溶解氧和有机基质从外界向生物膜内部传递.     

微藻生物强化对藻-菌颗粒污泥的形成影响及污染物去除研究

为了探究微藻强化好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge, AGS)方式培养藻-菌颗粒污泥(microalgal-bacterial granular sludge, MBGS)的可行性及其关键藻种的潜在作用机理,分别向序批式光生物反应器(光强4 000 lx)中投加小球藻(R1反应器),小球藻和斜生栅藻(R2反应器),小球藻、斜生栅藻和鲍氏细鞘丝藻(R3反应器),并对形成的MBGS理化特性、污染物去除及微生物群落结构进行系统研究. 结果表明:①MBGS均能在30 d左右形成,其稳态下的污染物去除总体优于AGS,对COD、NH₄+-N、TN和TP的平均去除率分别在98%、97%、77%和93%以上,且R2、R3反应器对NH₄+-N、TP的去除率显著高于R1反应器(P<0.05). ②胞外聚合物(EPS)分析表明,与R1反应器相比,R2、R3反应器具有更多的芳香蛋白、可溶性微生物副产物、腐殖酸、类富里酸等成分,有利于MBGS的形成. ③R3反应器中鲍氏细鞘丝藻被淘汰,形成了与R2反应器主要藻种类似的MBGS. ④R1、R2和R3反应器稳态下具有硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和红环菌科(Rhodocyclaceae)等脱氮除磷功能微生物. 研究显示,在微藻生物强化形成MBGS的过程中,斜生栅藻可能起到重要作用,提高了氮、磷的去除率,并有利于维持MBGS的稳定性.      

生物流化床内亚硝酸积累试验

利用下向流生物流化床反应器研究了生物膜在硝化过程中亚硝酸积累现象．结果表明,挂膜后反应器运行初期出现亚硝酸积累,但氨氮去除率仍可达到97％.随着硝酸菌的适应与增殖,出水中硝化产物以硝酸为主．进水氨氮浓度提高至200mg/L以上时,再次出现亚硝酸积累.在144mg/L和222mg/L进水浓度下,水力停留时间缩短到5h以下,则氨氮去除率下降且出水中亚硝酸所占比例明显上升;容积负荷提高到0.95kgNH₄⁺N/（m³·d）后也会如此反应器中DO降低到0．5～1mg/L会造成亚硝酸积累和氨氮去除率下降．硝化菌适应低氧环境后对氨氮的去除率仍能恢复到85％,但亚硝酸仍积累,这时生物膜中亚硝酸菌成为优势菌.本文还对影响亚硝酸积累的不同因素进行了分析．     

利用固相反硝化同时去除水中硝酸盐和4-氯酚

研究了固相反硝化技术同时去除水中硝酸盐和4-氯酚的可行性.结果表明,以可降解餐盒为碳源和微生物附着载体进行异养反硝化,能有效去除水中的硝酸盐.在批式实验条件下,当NO^-₃-N初始浓度为50 mg/L时,平均反硝化速率为24.0 mg/(L·h).当4-氯酚浓度低于30 mg/L时,对反硝化脱氮有促进作用;大于40 mg/L时,对反硝化有抑制作用.在反硝化条件下,当4-氯酚的初始浓度分别为5 mg/L和30 mg/L时,8　h后其去除率分别为90%和71%,4-氯酚的去除是由于可降解餐盒的吸附作用及附着微生物的降解作用.