pH对鱼腥藻和普通小球藻生长竞争的影响

pH值是藻类生长环境的重要理化指标,它可以通过改变环境酸碱度和碳酸盐平衡系统及不同形态无机碳分配关系来影响藻类的生长。为揭示水体中常见藻类的生长过程及其与pH的相互关系,设置了6.0,7.0,8.0和9.0等4个pH梯度,通过室内实验模拟水体条件,研究不同pH条件下主要水华藻类--鱼腥藻（Anabaena sp.strain PCC）和常见淡水藻类--普通小球藻（Chlorella vulga）的生长和种间竞争。结果表明,无论是在单种培养还是在共同培养体系中,4个pH条件下两种藻类的最大生物量差异显著（P〈0.05）,鱼腥藻和普通小球藻的最适pH均为9.0,其中单种培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为4473.5×104,689.6×10^4 cells·mL-1;共同培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为2798.0×10^4,296.5×10^4 cells·mL-1。竞争试验结果表明,pH对藻类种间竞争抑制参数能够产生显著影响,pH 7.0时普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）最大,为12.91;鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）则是pH 6.0时最大,为1.778。在4个pH条件下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数（β）均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数（α）,与单种培养相比,鱼腥藻最大藻细胞数受到明显削弱,说明普通小球藻在竞争中占优势。因此,在水产养殖过程控制和精准培水技术研究,以及控制养殖水体富营养化的过程中,可以通过调节养殖水体pH值以及普通小球藻的浓度来控制鱼腥藻的生长。     

硼化合物对普通小球藻的急性毒性效应

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物,采用批量培养法考察了不同质量浓度的硼酸和四硼酸钠对藻细胞生物量、ρ(Chla)、ρ(蛋白质)以及MDA(丙二醛)含量的96 h急性毒性效应,初步探讨了硼化合物对普通小球藻的毒性作用. 结果表明:在2种硼化合物胁迫下藻细胞的生长受到抑制,尤其是当ρ(硼)≥40 mg/L时抑制作用极其显著(P<0.01);ρ(硼)为0~80 mg/L时,硼酸和四硼酸钠对藻细胞生长的最大抑制率分别为89.42%和86.72%,硼的抑制作用呈明显的剂量-效应关系,并且随暴露时间延长而减弱,96 h时藻细胞恢复生长. 硼酸和四硼酸钠对藻细胞的96 h-EC₅₀(半数有效浓度)分别为82.03和71.19 mg/L(以硼计);与对照组相比,二者对普通小球藻的毒性效应表现为,随着暴露时间的延长,ρ(Chla)降低、ρ(蛋白质)先减后增、MDA含量升高. 研究显示,硼化合物对普通小球藻的毒性作用,可能是由于短期内引发藻细胞产生活性氧自由基并造成膜脂质和其他生物大分子的氧化损伤所致.      

碳基纳米铜复合材料对普通小球藻胁迫作用的研究

随着科技的飞速发展,纳米类材料在电化学、药物运输、生物传感器等领域中得到了广泛的应用,这导致了其通过各种途径进入水、土壤、大气等环境介质中,对生态环境安全造成潜在威胁。以水体中环境浓度的碳基纳米铜复合材料为受试浓度范围,以环境适应性和污染物耐受性均较强的普通小球藻(Chlorella vulgaris)为对象,研究了水体中不同浓度碳基纳米铜复合材料对普通小球藻的细胞胁迫作用,使用分光光度法检测了0,0.05,0.5,5,50 mg·L^-1碳基纳米铜暴露条件下普通小球藻叶绿素a含量的变化。运用非靶向代谢组学(气相-质谱联用)检测法探究了不同浓度碳基纳米铜胁迫条件下第8天普通小球藻细胞内代谢物相对丰度变化、代谢通路及相关代谢组学特性的变化。结果表明,在培养周期的第8天,藻细胞叶绿素a含量随碳基纳米铜浓度的升高而降低,当碳基纳米铜达到50 mg·L^-1时,将严重抑制藻细胞叶绿素a的产生。代谢组学检测结果表明,当碳基纳米铜复合材料的浓度达到50 mg·L^-1时,藻细胞中与叶绿素合成密切相关的碳固定过程、氨基酸代谢过程均受到了严重抑制。这表明,高浓度碳基纳米铜会扰乱普通小球藻的细胞代谢并产生明显胁迫作用。文章旨在评估水体中碳基纳米铜复合材料对水体初级生产者普通小球藻的胁迫作用,以期为水体污染修复与藻细胞生态毒理学的研究提供一定的数据支持与参考。     

包埋固定化菌去除絮凝余水中氨氮的研究

研究采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水,较短的水力停留时间（HRT）成功实现了氨氮的去除,在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准,同时该菌对CODCr也有一定的去除能力,并系统的研究了HRT、颗粒填充率对絮凝余水处理效果的影响。     

碳源对固定化污泥反硝化性能的影响

在生物法反硝化脱氯的过程中,碳源的种类与浓度对反硝化的速率有重要影响。研究了不同碳源,如乙醇、乙酸钠、葡萄糖、苯酚以及天然碳源对固定化污泥反硝化性能影响。结果表明：乙酸钠为最适宜的碳源;最佳碳氮比为4：1：硝酸盐氮去除率可达99．7％,出水硝酸盐氮质量浓度小于5mg／L。反硝化过程为零级动力学,反应分为2个阶段,第一阶段的动力学方程为Y=-37．897x＋127．75,第二阶段的动力学方程为Y=-13．458x＋64．412。     

新型固定化生物小球的研制及其处理模拟苯胺废水的特性

从焦化废水二级处理系统的生物膜中富集、培养、浓缩得到能降解苯胺的混合菌种GAl作为固定化微生物的来源.用3种不同方法制备了新型固定化生物活性炭纤维小球(IBACFBs),并研究了其机械性能;通过降解模拟苯胺废水考察了固定化生物活性炭纤维小球的生化活性和循环使用寿命.同时也比较了小球中活性炭纤维和活性炭对小球生化性能的影响.结果表明,以Ca(N03)2为唯一固化剂,采用冷冻-解冻法制得的IBACFBs具有最好的机械性能和生化活性,对高浓度苯胺溶液有优异的降解效果,最适条件下经过46h反应,苯胺浓度从初始的526mg·L-1降至9.6mg·L-1,降解率达到98.4%.由于具有特殊的孔结构和巨大的比表面积,相比于活性炭,活性炭纤维更能提升固定化小球的生化活性.循环批次降解苯胺实验表明,IBACFBs具有良好的机械强度,生化活性随着循环次数的增加不但没有降低,反而有不同程度的提高;循环批次反应后,在最适条件下IBACFBs仅用30h就可将苯胺溶液浓度从513mg·L-1降至7.6mg·L-1,降解率高达98.5%.     

固定化菌剂处理含油废水的试验研究

探讨了固定化菌剂的接种量、曝气强度及温度等因素对废水中CODer去除率的影响.试验结果表明:在采用适当的曝气方式和曝气强度下,温度为30℃时,采用10％的固定化颗粒接种量,4种固定化产品对含油废水中CODer降解均有较好的效果.     

商品氯氰菊酯农药对蛋白核小球藻的毒性效应研究

研究了氯氰菊酯对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、细胞内含物(可溶性蛋白、可溶性糖)及抗氧化酶类(超氧化物歧化酶,SOD)、膜脂氧化产物(丙二醛,MDA)的影响.结果表明,在氯氰菊酯暴露下,藻细胞的生长受到不同程度的抑制,且抑制程度随氯氰菊酯浓度的增大而增大,氯氰菊酯对蛋白核小球藻生长的72h半效应浓度(EC50)为4.89mg·L-1.藻细胞所有生理生化指标对氯氰菊酯响应迅速,在暴露初期较为敏感,24h后趋于平稳.其中,可溶性糖和可溶性蛋白含量上升,中等浓度组(3.2,5.6mg·L-1)上升趋势最为显著.SOD活性则呈现出低浓度(1.0,1.8mg·L-1)促进、高浓度(>3.2mg·L-1)抑制效应.氯氰菊酯可使藻体内丙二醛(MDA)含量升高,氯氰菊酯浓度越高,藻体内MDA含量越高.研究结果表明,对藻细胞SOD活性的抑制及膜脂过氧化可能是氯氰菊酯对蛋白核小球藻产生毒害作用的重要原因.     

不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

An innovative approach to minimize excess sludge production in sewage treatment using integrated bioreactors

The present investigation deals with an application of integrated sequential oxic and anoxic bioreactor(SOABR) and fluidized immobilized cell carbon oxidation(FICCO) reactor for the treatment of domestic wastewater with minimum sludge generation. The performance of integrated SOABR-FICCO system was evaluated on treating the domestic wastewater at hydraulic retention time(HRT) of 3 hr and 6 hr for 120 days at organic loading rate(OLR)of 191 ± 31 mg/(L·hr). The influent wastewater was characterized by chemical oxygen demand(COD) 573 ± 93 mg/L; biochemical oxygen demand(BOD5) 197 ± 35 mg/L and total suspended solids(TSS) 450 ± 136 mg/L. The integrated SOABR-FICCO reactors have established a significant removal of COD by 94% ± 1%, BOD5 by 95% ± 0.6% and TSS by 95% ± 4% with treated domestic wastewater characteristics COD 33 ± 5 mg/L; BOD59 ± 0.8 mg/L and TSS 17 ± 9 mg/L under continuous mode of operation for 120 days. The mass of dry sludge generated from SOABR-FICCO system was 22.9 g/m~3. The sludge volume index of sludge formed in the SOABR reactor was 32 mL/g and in FICCO reactor it was 46 mL/g. The sludge formed in SOABR and FICCO reactor was characterized by TGA, DSC and SEM analysis. Overall, the results demonstrated that the integrated SOABR-FICCO reactors substantially removed the pollution parameters from domestic wastewater with minimum sludge production.