2种类型多壁碳纳米管对蛋白核小球藻的毒理研究

碳纳米材料由于其具有优异的性能，得以广泛生产和使用，其不可避免会进入水环境中，对水生生态系统造成潜在影响。多壁碳纳米管(P-MWCNTs)和羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)作为纳米材料的典型代表，应用非常广泛，其潜在的环境效应受到人们越来越多的关注。为此，本文以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)作为受试生物，通过暴露实验，研究了P-MWCNTs和MWCNTs-OH对蛋白核小球藻的生物学效应。研究结果表明：1)当P-MWCNTs浓度≤10 mg·L-1、MWCNTs-OH≤20 mg·L-1浓度时对蛋白核小球藻生长未造成影响；2)暴露96 h后，当P-MWCNTs≤10 mg·L-1、MWCNTs-OH浓度≤20 mg·L-1时，蛋白核小球藻细胞可溶性蛋白质含量增加，当P-MWCNTs浓度≥20 mg·L-1、MWCNTs-OH浓度≥40 mg·L-1时，2种类型MWCNTs均对蛋白核小球藻造成毒性效应；3)随着2种类型MWCNTs浓度的增加，蛋白核小球藻细胞总抗氧化能力(T-AOC)值减少，蛋白核小球藻细胞丙二醛(MDA)含量显著增加，细胞的健康程度逐渐恶化，细胞结构受到严重损伤；4)MWCNTs-OH比P-MWCNTs具有更好的生物相容性。     

绿藻胞外聚合物对无机砷生物累积特征的影响

绿藻对无机污染物的净化作用受其自分泌胞外聚合物EPS影响.以EPS释放量高的蛋白核小球藻为绿藻代表,通过24 h短期As(Ⅲ)和As(V)的模拟水体暴露实验,研究绿藻对无机砷的生物累积特征及EPS影响.结果表明,在0—40 mg·L~(-1) As(Ⅲ)和As(V)暴露浓度范围,蛋白核小球藻细胞内的砷累积速率随暴露浓度的增加而升高,其动力学拟合结果符合Michaelis-Menten酶促反应动力学方程. EPS与无机砷存在界面相互作用影响,无机砷暴露浓度升高可促进小球藻EPS分泌, EPS与砷累积速率之间呈现正相关线性关系(R~2 0.900),主要影响成分是溶解态EPS.完整藻细胞与脱除胞外聚合物的活体细胞相比, As(Ⅲ)、As(V)暴露的最大吸附累积量分别增加30.6%和14.2%,而最大胞内累积量降低49.0%和31.0%. EPS与无机砷的微界面交互作用影响绿藻对砷污染的净化修复.     

小球藻生长及其净化猪场废水条件的优化

为提高小球藻净化猪场废水的效果,在户外条件下系统比较了预处理方式、管道光反应器的种类和光径对蛋白核小球藻生长及其对猪场废水净化效果的影响。结果表明,猪场原废水COD、NH_4~+、PO_4~(3-)、TN、TP含量分别为710、491、54、590和108 mg·L~(-1)时,蛋白核小球藻对经过3级过滤预处理后的猪场废水净化效果最好,其中脱色率及NH_4~+去除率分别高达88.56%和83.48%,显著高于对原废水的处理效果(P0.05)。在夏季户外条件下,用平铺管道反应器对蛋白核小球藻进行放大培养,发现小球藻能耐受夏季户外高温,生长良好,最终藻粉产量达到0.13 g·L~(-1)。采用直径为5 cm的立式光生物反应器培养蛋白核小球藻,通过循环采收,藻粉产量可达到0.93 g·L~(-1),其蛋白质含量最高达到58.9%,汞、砷、镉、铅含量分别小于0.1、1.0、0.5和4.0 mg·kg~(-1),符合《饲料用小球藻粉》(DB32/T 564-2010)标准。采收小球藻后的出水中,NH_4~+、PO_4~(3-)、色度的去除率均高达90%以上,基本达到国家排放要求。该研究结果可为制定猪场废水的净化及蛋白核小球藻的工业化生产方案提供参考。     

沼液养殖小球藻最适通气量的研究

处理污水已成为微藻应用的一个重要研究方向。小球藻经驯化后可在沼液中良好生长。适当通气有益于小球藻在沼液中的生长,实现深度净化。通过比较不同通气条件下,小球藻在沼液中的生长情况以及对沼液的净化效果,得到最佳通气条件。研究发现小球藻在通气量为1.5 L/min时生长最好,10 d后生物量干质量可达4.3751 g/L,对COD、NH+4-N和TP的去除效果也最好,COD、NH+4-N和TP降到84.62,26.73,7.68 mg/L,去除率分别达到94.49%、91.28%、85.43%,达到畜禽养殖业污染物排放标准。     

光照条件对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长特性的影响

本文采用多孔曝气管的曝气方式,以蠕动泵为藻液循环的动力,研究了气体流量、光照强度、光照周期等因素对跑道池光生物反应器内蛋白核小球藻生长与代谢特性的影响,并利用傅里叶红外光谱半定量法对不同光照条件下藻细胞内蛋白质、油脂以及多糖含量变化进行了分析。研究结果表明,适当的气体流量、光照强度和光照周期有利于跑道池内蛋白核小球藻细胞的生长和代谢。在本实验条件下,在最佳气体流量2 000 m L/min条件下,光照强度为3 500μW/cm2,光照周期为16∶8时最有利于蛋白核小球藻的生长;光照强度为2 000μW/cm2和光照周期为16∶8的条件均有利于藻细胞内油脂的积累。     

乙草胺对蛋白核小球藻的毒性效应研究

乙草胺是我国使用量最大的除草剂之一,在水体中广泛存在。已有研究证明,乙草胺对人类、老鼠和鱼类具有毒害效应,而关于其对浮游植物影响的研究较少。以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为模型,使用1～10 000μg·L~(-1)的乙草胺对其进行7 d的暴露实验,考察小球藻生长性能、叶绿素含量、光合作用产氧量以及光合作用相关基因(pbsA、rbcL和rbcS)表达的变化。结果表明,较低浓度的乙草胺可刺激蛋白核小球藻生长,而较高浓度乙草胺则会抑制其生长;并且乙草胺会通过影响小球藻叶绿素的含量而影响光合作用产氧量;小球藻光合作用相关基因pbsA、rbcL和rbcS表达大多显著上升,这可能是对乙草胺胁迫响应的反馈调节。研究表明,乙草胺会对蛋白核小球藻的生长及光合作用产生影响。     

有机磷农药对蛋白核小球藻的毒性相互作用研究

水体中农药复合污染产生的毒性效应具有潜在风险。为系统考察有机磷农药(OPs)混合物对淡水生态系统中绿藻的联合毒性效应,以马拉硫磷(MIT)、敌敌畏(DDVP)、敌百虫(TRC)、乐果(DIT)和氧乐果(OMT)等5种OPs作为混合物组分,运用直接均分射线法设计9组二元混合物体系共45条混合物射线。利用96孔微板测定5种OPs及其二元混合物对蛋白核小球藻(C. pyrenoidosa)的生长抑制毒性,通过基于置信区间的组合指数法分析混合物的联合毒性及毒性相互作用。结果表明,以p EC50为毒性指标,5种OPs对C. pyrenoidosa的毒性大小顺序为:TRCMITDDVPOMTDIT,OPs对C. pyrenoidosa的毒性大小受其中心磷原子的电正性影响;因混合组分的不同,部分OPs混合物对C. pyrenoidosa的联合毒性依赖于组分浓度比; OPs混合物对C. pyrenoidosa的毒性相互作用以加和为主,部分发生拮抗作用,发生拮抗作用的混合体系具有低效应区域呈加和作用,高效应区域呈拮抗作用的规律;与MIT混合的体系均有发生拮抗作用,且依赖于MIT浓度,MIT浓度比例越高,拮抗作用越强,OPs混合物的毒性相互作用与组分浓度比相关; OPs混合物的毒性相互作用组分浓度比依赖性与其联合毒性的组分浓度比依赖性规律不相关。     

3种氨基糖苷类抗生素对水生生物的时间依赖联合毒性作用比较

以3种氨基糖苷类(AG)抗生素:硫酸安普霉素(APR)、双氢链霉素(DIH)和硫酸链霉素(STS)为研究对象,以生态系统中2类重要的水生生物分解者如青海弧菌(Vibrio qinghaiensis sp.-Q67,Q67)和生产者蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,CP)为受试生物,运用均匀设计射线法设计抗生素三元混合物体系,共5条具有不同浓度配比的射线,应用已建立的分别基于Q67和CP的时间毒性微板分析法系统测试抗生素及其三元混合物射线对Q67和CP在不同暴露时间的毒性。对于Q67和CP,暴露时间分别为0.25、2、4、8、12 h和12、24、48、72、96 h。应用浓度加和(CA)模型分析混合物在不同暴露时间的毒性相互作用。结果表明:APR、DIH和STS及其5条混合物射线对2种指示生物的毒性均具有明显的时间依赖性,且Q67对AG抗生素及其混合物射线的响应比CP的灵敏;以半数效应浓度的负对数p EC50值为毒性大小指标,3种抗生素对2种指示生物的毒性大小顺序随暴露时间的变化而变化,3种AG抗生素对Q67和CP分别在12 h和96 h的毒性大小顺序均为STSDIHAPR;5条具有不同浓度配比的混合物射线对Q67在不同暴露时间的毒性均呈加和作用,但对CP的毒性既有加和作用也有拮抗作用,且拮抗作用随暴露时间和组分浓度配比的变化而变化,表明AG抗生素毒性的联合毒性作用与暴露生物、暴露时间以及混合物组分的浓度配比等有关。     

锌与双酚A复合暴露对普通小球藻的联合毒性作用评估

为探究重金属与环境激素的联合毒性效应,以普通小球藻为受试生物,开展了锌与双酚A的单一及复合暴露对普通小球藻的急性毒性、叶绿素含量、可溶性蛋白含量及抗氧化应激的影响.结果显示,在单一暴露条件下,锌和双酚A对普通小球藻的EC50分别为5.10 mg·L-1和17.37 mg·L-1,仅在锌离子质量浓度低于0.25 mg·L-1时可促进普通小球藻叶绿素合成,而其他各暴露组中锌和双酚A对普通小球藻的光合作用具有抑制效应,采用等毒性配比法进行联合毒性试验,由相加指数法判断锌与双酚A对普通小球藻的联合作用类型为协同作用;藻细胞可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性及丙二醛含量随锌与双酚A暴露浓度的增加被显著诱导,且高浓度的复合暴露对普通小球藻造成明显的氧化损伤.研究表明,锌与双酚A复合暴露会加强其在水环境中的毒性效应.     

Comparison of growth and lipid accumulation properties of two oleaginous microalgae under different nutrient conditions

This study compared the growth and lipid accumulation properties of two oleaginous microalgae, namely, Scenedesmus sp. LX1 and Chlorella sp. HQ, under different nutrient conditions. Both algal species obtained the highest biomass, lipid content and lipid yield under low-nutrient conditions （mBGll medium）. The biomass, lipid content and lipid yield of Scenedesmus sp. LX1 were 0.42g·L^-1, 22.5% and 93.8mg·L^-1, respectively. These values were relatively higher than those of Chlorella sp. HQ （0.30g·L^-1, 17.1% and 51.3mg·L^-1, respectively）. These algae were then cultivated in an SE medium that contained more nutrients; as a result, the biomass and lipid yield of Scenedesmus sp. LX1 reduced more significantly than those of Chlorella sp. HQ. Opposite results were observed in lipid and triacylglycerols （TAGs） contents. The cell sizes of both algal species under low-nutrient conditions were larger than those under high-nutrient conditions. Chlorella sp. HQ cells did not aggregate, but Scenedesmus sp. LX1 cells flocculated easily, particularly under low-nutrient conditions. In summary, low-nutrient conditions favour the growth and lipid production of both algae, but Scenedesmus sp. LX1 outperforms Chlorella sp. HQ.