活性炭纤维固定化菌对微囊藻毒素MC-LR的去除研究

研究了藻蓝蛋白提取过程中微囊藻毒素MC-LR的释放分布规律,并用活性炭纤维对一株微囊藻毒素降解菌株进行了固定化,考察了不同活性炭纤维预处理方法、活性炭纤维用量、pH值、温度以及MC-LR浓度对固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的影响.结果表明,藻蓝蛋白提取过程中MC-LR主要分布在超滤滤液中,占MC-LR总含量的81.2%.固定化藻毒素降解菌去除 MC-LR的效率明显高于非固定化藻毒素降解菌. 藻毒素降解菌用(1+9)盐酸预处理后的活性炭纤维固定化,其去除效果最佳.MC-LR去除的最适条件为:活性炭纤维用量为10g/L,温度为35℃, pH值为8.0.固定化藻毒素降解菌对pH值,温度具有一定的耐受性,能够在pH5~pH9、10℃~35℃范围内有效地去除MC-LR.     

微囊藻毒素降解菌S3的分子鉴定及其降解毒素的研究

对一株具有强降解微囊藻毒紊MC-LR能力的细菌S3进行了分子鉴定.测得该菌16S rDNA为1396bp,GenBank序列登录号为DQ836314.序列比对结果显示,该菌与类芽孢杆菌Paenibacillus validus的相似性达98%.微囊藻毒素降解实验结果表明,该菌能在以微囊藻毒素为唯一碳、氮源的培养基中生长,微囊藻毒紊在72h内减少78.3%,菌株S3的最适生长温度是30℃,最适生长pH值为7.0.     

土壤中微囊藻毒素MC-LR的降解研究

微囊藻毒素(MCs)是蓝藻水华污染产生的一类生物毒素,通过灌溉、施肥等途径进入农田土壤,对农产品质量和地下水安全造成危害,进而影响人体健康.其中MC-LR是毒性较大、检出较普遍的藻毒素之一.本文通过模拟实验,研究了MC-LR在土壤中的生物降解行为及其影响因素.结果表明,MC-LR为易降解有机污染物,土壤理化性质可影响其在土壤中的降解行为,呈现土壤pH越低、阳离子交换量越大,MC-LR老化系数越大,降解越慢的特征.然而,初始浓度对MC-LR的降解没有影响.微生物降解是土壤中MC-LR降解的主要途径,温度、含水率等环境因素对MC-LR降解的影响主要在于改变土壤中降解微生物的活性.研究结果为评估土壤中MC-LR的生态风险提供了依据.     

一株降解微囊藻毒素菌种的鉴定及其活性研究

从巢湖水体中分离出一株能够降解微囊藻毒素(MCs)的菌株M9,通过生理生化实验以及16S rDNA序列比对和序列分析,表明该菌株16S rDNA的全序列与吉氏库特菌kurthia gibsonii的相似性达99%.研究了pH值、外加碳源、氮源以及金属离子对菌株M9降解MCs活性的效应,发现菌株M9降解MCs的最适pH值为7.0.乙醇可显著提高MCs的降解活性,在48h内对微囊藻毒素RR(MC-RR)和微囊藻毒素LR(MC-LR)的降解率分别达到70.0%和81.4%.以硫酸铵为氮源时该菌株对MC-RR和MC-LR的降解率最高,分别为70.4%和80.9%.金属离子Cu2+、Zn2+和Mn2+对菌株M9降解MCs有明显的促进作用,48h时MC-RR和MC-LR的降解率分别达到了85%和93%以上;而Fe3+和Mg2+对降解过程的促进作用不如Cu2+、Zn2+和Mn2+.     

微囊藻毒素和温度对萼花臂尾轮虫热激蛋白Hsp70水平的影响

微囊藻毒素(MCs)是由有毒蓝藻(尤其是铜绿微囊藻)产生的一类藻毒素,可对水生生物和人类健康造成严重危害,然而目前有关浮游动物对MC-LR胁迫的应激响应研究较为少见.因此,本文探究了微囊藻毒素MC-LR和温度对采自青海西宁的萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)热激蛋白Hsp70水平的影响.结果表明,温度、MC-LR及其交互作用对萼花臂尾轮虫Hsp70含量具有显著影响.在各温度条件下,MC-LR均诱导了轮虫Hsp70水平的上调;虽然Hsp70的表达水平在低剂量MC-LR处理下上调不显著,但在高剂量MC-LR(6 mg·L-1)处理下上调却极为显著;另外,以24℃处理为对照组,在20和28℃温度胁迫下各MC-LR处理组轮虫的Hsp70含量均显著增加,但16℃实验组与24℃对照组间未见显著差异,这可能与诱导轮虫Hsp70表达的环境温度阈值或机体对低温环境的长期适应性进化和调节机制有关.     

氯对粉末活性炭吸附微囊藻毒素能力的影响

采用瓶点法,考察了预氯化工艺对粉末活性炭（PAC）吸附黄浦江原水中2种微囊藻毒素（MC-RR、MC-LR）效果的影响.结果表明,粉末活性炭与氯同时投加可以大大提高微囊藻毒素的去除率（20％以上）,原因可能是粉末活性炭表面的官能团与HClO作用催化了微囊藻毒素的去除;而粉末活性炭和氯在不同投加点投加时,则没有这种强化作用,相反氯会不同程度地降低粉末活性炭的吸附效果（降低5％～10％）;氯对微囊藻毒素的强化去除作用随着PAC投加量的增大而逐渐弱化;粉末活性炭单独使用时,投加量为10　mg/L、接触时间为6 h,MC-RR和MC-LR的去除率分别在55％和45％左右.     

微囊藻毒素的提取纯化及制备方法研究

蓝藻水华污染所带来的主要危害是由毒蓝藻向水体中释放多种不同类型的微囊藻毒素(Microcystis,MCs),其中微囊藻毒素MC-LR和MC-RR是我国富营养化水体中最主要的2种藻毒素.为解决对MCs进行深入研究中的MCs纯品缺少问题,迫切需要研究1种有效提取.纯化、制备MCs的方法.以天然水华蓝藻为原料,建立了以甲醇溶液提取、固相萃取和半制备色谱分离为主要步骤的微囊藻毒素提取、纯化和制备的方法.通过优化提取、分离和制备条件,制备了一定量的微囊藻毒素MC-LR和MC-RR高纯度样品.样品经HPLC鉴定分析,纯度可达98%以上.干燥后可得2种微囊藻毒素纯品分别为MC-RR121.1μg,MC-LR62.8μg.     

温度光照对铜绿微囊藻生长及藻毒素释放的影响

实验利用纯的铜绿微囊藻在不同条件下培养,通过计数藻细胞来反映其生长曲线,测定水中总氮总磷含量变化趋势,用高效液相色谱法测定其中藻毒素MC-LR的产量,从而表明不同的环境条件对铜绿微囊藻生长及藻毒素释放的影响。结果表明:在设定光照条件一定时,最利于藻类生长的温度条件为25℃;而最佳藻毒素释放条件为28℃。而当温度条件一定时,光照条件为6000lx时最利于藻类的生长,3000lx的光照条件最适合铜绿微囊藻的藻毒素释放。     

实验条件对太湖水体中藻蓝蛋白提取结果的影响

基于野外采集的太湖水样和室内培养的铜绿微囊藻,对比了典型实验条件对太湖水体中藻蓝蛋白提取结果的影响。结果表明:(1)在太湖水样的藻蓝蛋白提取中,磷酸盐缓冲液浓度的影响微弱,0.01～0.2 mol/L的磷酸盐缓冲液均适宜浸提太湖水样中的藻蓝蛋白。冻融前加入缓冲液提取的藻蓝蛋白效果较好。-50℃冷冻温度的提取效率高于-20℃。(2)铜绿微囊藻和太湖水样在磷酸盐缓冲液加入顺序和冷冻温度上存在差异。对于室内培养的铜绿微囊藻,磷酸盐缓冲液可在冻融前加入,也可于冻融后加入。冷冻温度以-20℃为宜。(3)稀释测量结果显示,随着稀释比例的降低,最大吸收峰值线性减小,对应的波长位置发生了偏移。稀释比例和藻蓝蛋白浓度呈良好的线性关系。     

微囊藻毒素降解菌的分子鉴定和特性研究

在成功筛选出1株能够降解微囊藻毒素(Microcystins,MCs)菌株的基础上,利用16S rDNA的PCR扩增和序列分析对其进行了分子鉴定。由BLAST序列比对及进化树分析可将该菌株定属至鞘氨醇单胞菌USTB-01(Sphingopyxissp.USTB-01),这是我国首次筛选出高效降解MCs的鞘氨醇单胞菌。在鞘氨醇单胞菌USTB-01降解MC-RR和MC-LR活性研究方面发现,温度30℃和pH7.0条件下该菌降解MCs的速率最大,日均降解MC-RR和MC-LR分别达到了23.4mg/L和7.9mg/L,在进一步去除水体中的MCs的基础和应用研究方面都具有非常重要的意义。     

淀山湖水质富营养化和微囊藻毒素污染水平

研究淀山湖不同季节水体中总磷(TP)、总氮(TN)、pH、水温、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)含量和优势藻种等富营养化相关指标;在培养条件下,研究不同温度、光照、氮磷浓度对铜绿微囊藻的生长及微囊藻毒素LR(MC-LR)产生的影响;研究藻细胞密度和微囊藻毒素LR浓度的相关关系.结果表明:淀山湖水质已呈富营养化状态,春末和夏季水质和水文条件适合藻类生长.湖水TN和TP年平均值分别达1.93mg/L和0.18mg/L,TN和TP的年超标率达93.5%和92.2%.TP的高峰期比施肥的高峰期延迟出现约一个月,说明沿湖农业对富营养化指标的影响较大.淀山湖常年生长的藻类分别是蓝绿藻、硅藻、隐藻和裸藻等,夏季水华中可见污染指示藻如微囊藻、鱼腥藻和针杆藻等产毒藻.培养条件下,铜绿微囊藻在25℃和3000lx时生长最快,但产毒量却分别在20℃和5000lx时达到最大值;合适其生长和产毒的氮、磷浓度分别为650μmol/L和6.5μmol/L.现场和实验室条件下,均发现磷为藻类生长的限制因子,微囊藻毒素-LR浓度与藻细胞密度或铜绿微囊藻细胞密度之间存在正相关关系,提示可以用藻细胞密度来估算水中毒素的浓度.     

滇池水环境中微囊藻毒素的生物降解

利用从滇池蓝藻水华生物量中提取的微囊藻毒素试验溶液,接种滇池沉积物的微生物,研究其在有氧条件下的生物降解过程.结果表明,水体中的微囊藻毒素易被生物降解,其降解反应服从方程C=A/(1+Be-^Ct).当温度在12～25℃,加入的沉积物量为1~10g时,藻毒素粗提液的平均降解反应速率为3.181.13d^-1,平均半衰期t^1/2为2.661.27d,且藻毒素的生物降解速度随反应温度和沉积物量的增加而提高.研究结果还表明,生物降解是去除滇池水环境中微囊藻毒素的一个重要机制.     

不同分子量富里酸对藻毒素紫外光降解的影响

蓝藻在生长繁殖过程中会向水体中释放具有生物毒性的微囊藻毒素(MC-LR),对人体健康存在潜在威胁.富里酸(FA)是水体中广泛存在的水环境介质,其不同分子量组分对MC-LR光降解的影响机理尚未明确.通过紫外光照实验,探究不同分子量FA及相关条件因素对紫外光降解MC-LR效果的影响.结果表明:MC-LR的降解率随着pH值的...     

两类藻毒素聚酮合成酶遗传相似性及其二级结构预测分析

研究微囊藻毒素聚酮合成酶、节球藻毒素聚酮合成酶之间的遗传关联性,并对其二级结构进行预测分析.应用聚合酶链反应得到2株蓝绿藻的毒素聚酮合成酶(PKS)基因,并进行基因序列分析.从GenBank中提取产微囊藻毒素、产节球藻毒素藻株的相应基因序列,利用DNAStar和phylip软件分析目的基因一致性及2类藻毒素PKS的进化情况.采用Garnier-Robson法、Karplus-Schulz法预测项圈藻株202A1/35、节球藻株NSOR10PKS蛋白片段的二级结构,Kyte-doolittle法分析蛋白的亲水性,Emini法预测蛋白质的表面可能性.结果表明,2类藻毒素PKS目的基因的相似性非常高;项圈藻属、念珠藻属的微囊藻毒素PKS与节球藻毒素PKS的进化关系较近;2种藻毒素PKS分析片段二级结构具有较大的相似性,其亲水性与表面可能性区域等特征也极为相似.     

磷酸改性水生植物生物炭吸附微囊藻毒素-LR及其影响因素

将水生植物制成生物炭是水生植物资源化利用的新方式,本研究将两种水生植物苦草和狐尾藻在不同温度下热解制备生物炭并用磷酸进行改性,探究了生物炭对水中微囊藻毒素（以MC-LR为例）去除的影响,并研究了其对MC-LR的吸附动力学及影响因素.同时,采用扫描电镜、元素分析、比表面及孔径分析、FTIR和XPS对生物炭进行表征.结果表明,生物炭表面含有丰富的含氧官能团,更高热解温度制备的生物炭具有更丰富的孔隙,对MC-LR的去除率也更高.生物炭对MC-LR的吸附符合准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型.离子强度对生物炭吸附的影响较小,而较高的pH、较大分子量的DOM会抑制吸附.磷酸改性能提高生物炭的吸附性能,并且减弱pH和DOM对生物炭吸附效果的影响.综上,利用水生植物制备的改性生物炭可用于吸附MC-LR,为控制水体中的微囊藻毒素污染提供了新的思路和理论依据.     

改良型固定化Pseudomonas oleovorans DT4降解四氢呋喃的研究

成功构建出了新型的海藻酸钠-活性炭纤维复合固定化Pseudomonas oleovorans DT4来去除四氢呋喃,并优化了该复合固定化载体组分的含量,发现在海藻酸钠含量为3%,活性炭纤维含量为1.5%条件下,制备成细胞浓度为6×109g-1的协同固定化细胞在初始THF浓度为360 mg·L-1时的降解速率达到最大为24.0 mg·(L.h)-1,同时其机械强度也得到了显著的提升.此外与游离菌体相比,该固定化细胞在不同温度和pH条件下的降解速率表现得更加稳定,且去除效果均能稳定在80%以上.在改进的反应体系中,协同固定化小球高效降解THF的重复利用次数达到80批以上,显示出该载体良好的可行性.     

UV/H_2O_2工艺降解微囊藻毒素-LR

采用UV/H2O2联合工艺,研究了光强、初始浓度、H2O2投加量、pH及阴离子对微囊藻毒素-LR (MC-LR)去除率的影响.结果表明,单独H2O2对MC-LR基本无去除效果;单独UV工艺可以一定程度上降解MC-LR;而UV/H2O2联合工艺由于发生协同作用明显提高降解效率.试验发现,随着光强的增大,MC-LR的去除率不断提高;随着MC-LR初始浓度的增大,其去除率不断降低;随着H2O2投加量的增大,降解速率常数逐渐增大,当H2O2投加量由1 mmol/L增大到3 mmol/L时,降解速率常数由0.0844上升到0.1664;当pH为3.13时,在相同条件下MC-LR的去除效果最好;阴离子的投加不利于MC-LR的降解,其中CO2-3、NO-3影响最大.     

海藻酸钠包埋固定化微生物处理含油废水研究

采用海藻酸钠固定化包埋活性炭与菌Brevibacillus parabrevis Bbai-1,制备海藻酸钠-活性炭固定化微球。通过活性炭吸附前后的菌浓变化,测定了25℃时活性炭对Bbai-1的最大吸附量。采用正交试验优化了影响海藻酸钠-活性炭固定化微球的物理性质和微生物活性的4个主要因素(海藻酸钠浓度,活性炭含量,种子菌液浓度和交联时间),确定了固定化微球的最佳制备条件:海藻酸钠浓度为3.5%,活性炭含量为0.7%,种子菌液浓度为6×107 cell/mL,交联时间为24 h。并在25℃,原油含量为0.2%,固定化微球与含油培养基的体积比为3:20时,以游离菌作对比,考察了固定化微球降解原油的最佳pH和盐度。结果表明,固定化菌在pH 6~9,盐度为1.5%~3.5%时,原油降解率可达50%以上,比游离菌提高了20%,且具有较高的盐度适应能力和较宽的pH适应范围。     

滇池水华蓝藻中藻毒素光降解的研究

微囊藻毒素是水华蓝藻释放的一类毒性很大的环状七肽物质.通过紫外灯和日光照射滇池水华蓝藻提取液,发现溶液中微囊藻毒素均可被降解,且在日光照射下降解更快.同时发现藻毒素的降解程度与色素含量有关.结果表明,色素催化光降解可能是天然水体中微囊藻毒素去除的一个主要途径.     

水中两种微囊藻毒素的臭氧氧化及其影响因素

以2 种典型的微囊藻毒素MC-RR 和MC-LR 为目标物,研究了臭氧氧化技术对其降解的动力学特性和差异.结果表明,臭氧氧化能有效降解MC-RR 与MC-LR,且符合准一级动力学反应.MC 的降解速率随臭氧投加量的增加而升高,随pH 值的增加而降低.在相同的臭氧浓度下,MC-RR 的降解速率比MC-LR 的大;随着臭氧量的增加,MC-RR 降解速率比MC-LR 的降解速率增长快.MC-RR 的降解速率受pH 值变化影响相对较小.pH 值从4.51 变化到10.08 时,MC-LR 的降解速率降低了75.5%,而MC-LR 的降解速率降低了82.5%.水中常见阴离子对MC-LR 与MC-RR 的反应速率常数的影响次序基本相同,为NO₃^-＞Cl-＞SO₄^2-＞CO₃^2-,其中SO₄^2-与Cl-对MC-RR 降解的抑制作用比较明显,而对MC-LR 的降解几乎无影响.MC-RR 与MC-LR 降解过程中存在的差异是由分子结构中存在不同活性的氨基酸引起.