共生细菌对盐生小球藻富集和转化砷酸盐的影响

藻菌共生体系在污水处理和环境修复等方面具有良好的应用前景.为探讨共生细菌对小球藻富集和转化砷酸盐[As(Ⅴ)]的影响,本研究采用批次培养实验,设置0~750μg·L-1As(Ⅴ),暴露7 d后测定无菌和带菌的盐生小球藻(Chlorella salina)对砷的吸收、吸附和形态转化.小球藻的共生细菌经分离、培养与16S rRNA鉴定,确定为盐单胞菌(Halomonas sp.).该菌存在时,小球藻细胞对砷的吸附显著增加,但对砷的吸收显著降低,从而降低了As(Ⅴ)对小球藻的毒性效应.无菌和带菌小球藻胞内的砷形态均以As(Ⅴ)为主;前者As(Ⅲ)的比例为8.99%~11.52%,后者则检测到少量的一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)(0.02%~0.04%).盐单胞菌单独培养时,培养液中的砷以As(Ⅲ)为主要形态,As(Ⅴ)所占比例为7.59%~26.80%,表明该细菌具有较强的砷酸盐还原能力.不同浓度As(Ⅴ)暴露7 d后,带菌小球藻对溶液中砷的去除率为19.81%~41.08%,高于盐单胞菌(5.14%~14.62%)和无菌小球藻(14.98%~21.08%)的去除率.共生的盐单胞菌促进了盐生小球藻对砷的富集,表明藻菌共生可增强砷污染水体的生物修复效果.     

稀土元素对小球藻生长的影响

研究稀土元素镧（Ｌａ）铈（Ｃｅ）、镨（Ｐｒ）、钕（Ｎｄ）及其混合物对蛋白核小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｅｓ）生长的影响。结果表明,低浓度（２ｍｇ／Ｌ）稀土元素对小球藻生长影响不大;随处理浓度的提高（１０－２００ｍｇ／Ｌ）,稀土元素小球藻生长明显的抑制作用。各元素对小球藻的毒性顺序（按ＥＣ５０计）依次为,Ｎｄ〉Ｃｅ〉Ｐｒ〉Ｌａ〉混合稀土,但毒性差异很小。     

溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响

在静态暴露的条件下,利用流式细胞术等检测技术,考察了不同浓度的溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响,并对溴酸盐的毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,当溴酸盐浓度达到8 mmol·L~(-1),持续暴露96 h时,能够引起普通小球藻比生长率显著降低、细胞膜完整性显著降低、酯酶活性显著升高、线粒体膜电位显著升高、活性氧水平显著增加.扫描电镜可直观表明细胞膜受到损伤.由此说明,由于溴酸盐毒性的持续作用,使得活性氧在藻细胞内积累,普通小球藻自身的调节功能不能及时消除过多的活性氧,从而引起细胞膜完整性、酯酶活性和线粒体膜电位出现异常情况,藻细胞生理功能出现紊乱,藻细胞结构遭到破坏,最终导致普通小球藻生长受到抑制或死亡.     

椭圆小球藻对汞的吸附-解吸探究

以椭圆小球藻（Chlorella ellipsoidea）为试验藻种,探究黑暗环境中活藻、死藻在不同条件下对水中汞的吸附-解吸特征、动力学过程和等温吸附模型。结果表明,椭圆小球藻在弱酸性或中性（pH=3～8）水环境中对汞的吸附能力最强,吸附总量随藻浓度的增加而增加,单位吸附量随藻浓度增加而降低,最佳吸附丰度约为3.2×10⁶ cells/mL,其中活藻处理对汞的最大吸附率为71.2%,死藻处理的最大吸附率为62.9%。椭圆小球藻对汞的吸附主要分为生物吸附和生物富集吸附两个阶段,其中死藻细胞主要以生物吸附为主,活藻细胞除了具备生物吸附以外还可进行生物富集吸附,藻细胞生物富集汞的能力与藻丰度和环境中汞浓度有关。二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型可较好地描述椭圆小球藻对汞的吸附过程。在解吸汞的过程中,椭圆小球藻死藻解吸能力更强,活藻在解吸过程中伴随着生物富集,1 440 min后死藻和活藻均可达到解吸平衡。     

细菌对城市污水中小球藻生长和油脂积累的影响

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源,同时污水中的细菌可分解污水中的有机物产生CO_2,为微藻提供生长所需碳源.菌藻混合培养既可以收获藻类,又可以净化污水,由于城市污水含有大量的原生菌类,且微藻与细菌之间存在着互生、拮抗等复杂的相互关系,因此,需要筛选出既能够适应于城市污水又能促进微藻生长和油脂积累的优势菌种.本文从不同来源的13种细菌中筛选出2种能够显著促进蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和油脂积累细菌,并分析了微藻培养结束后城市污水的菌群结构.结果表明:污水中光合细菌初始吸光度D600为0.01,W4菌初始吸光度D_(600)为0.02时,对小球藻的干重和油脂产量促进作用最显著,油脂产量分别可达0.114 g·L~(-1)、0.113 g·L~(-1),油脂产量比空白对照组分别提高了22.58%、21.50%.通过对生成的脂肪酸甲酯进行气相色谱分析,结果显示光合细菌和W4菌的添加并未改变小球藻脂肪酸成分,但提升了单不饱和脂肪酸的含量,有利于提升所得生物柴油的品位.培养结束后污水的菌群结构分析显示投加细菌会降低污水中菌群的丰富度和多样性,初步判断是投加的菌在藻液中能够成为优势菌群,且实验组中丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度大于对照组.     

纳米TiO2对中肋骨条藻和杜氏盐藻的毒性效应研究

纳米材料的广泛应用增加了其进入海洋环境的风险,目前急需探明纳米材料的毒性效应和致毒机理。本文选用常见的纳米TiO₂ （nano-TiO₂）作为实验材料,通过进行微藻的生长抑制实验,测定微藻叶绿素的含量和脂质过氧化水平,探究了nano-TiO₂对两种海洋微藻中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和杜氏盐藻（Dunaliella salina）的毒性效应。同时利用扫描电镜观测了微藻对nano-TiO₂的吸附作用,并初步研究了nano-TiO₂的沉降效应。结果表明,nano-TiO₂对海洋微藻S.costatum和D.salina的生长和光合作用均有抑制,且对两种微藻的毒性大小相似;nano-TiO₂会被微藻吸附,对微藻产生氧化损伤,抑制微藻的生长和光合作用,是nano-TiO₂对微藻产生毒性的主要原因;因nano-TiO₂在实验介质中会发生沉降,实际所有实验结果均在低于原设定浓度下获得。     

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.     

蛋白核小球藻与DEP的相互作用

运用评价化学品对藻类毒性的标准实验方法,得出邻苯二甲酸二乙酯抑制蛋白核小球藻生长的９６ｈＥＣ５０为８０ｍｇ／Ｌ。实验结果表明,蛋白核小球藻对ＥＤＰ有明显的富集与降解作用,富集量和浓缩系数（ＢＣＦ）都在１２ｈ达到最大,分别为９．８ｍｇ／ｇ和２０５。此后富集量随时间的延长而逐渐降低,９６ｈ降到１．８ｍｇ／ｇ。ＢＣＦ在７２ｈ内也随时间的延长而逐渐减小,并在７２ｈ降到最小８０,７２ｈ以后又随时间的延长而升     

不同更新率对小球藻连续处理生活污水的影响

为优化小球藻(Chlorella zofingiensis)连续模式下处理污水的条件,提高生活污水处理效率,研究了不同更新率(x)对小球藻连续处理生活污水的影响规律。设置了6组更新率分别为0.20、0.30、0.40、0.50、0.60和0.70 d ^-1的试验,在柱式光生物反应器中利用小球藻连续处理生活污水,建立了更新率与细胞产率和氮、磷消耗速率的抛物回归曲线,从中得出最佳更新率。结果表明:更新率对小球藻的生长及污染物处理效果影响显著,在连续处理过程中,随着更新率的不断增大,稳态时的藻细胞浓度逐渐下降,而污水营养物浓度则逐渐上升。更新率与细胞产率(P)、氮消耗速率(y₁)和磷消耗速率(y₂)间存在抛物回归关系:当P=-1.179(x-0.45) ²+0.026(x-0.45)+0.239(R ²=0.990 9),y₁=-66.79(x-0.45) ²+2.55(x-0.45)+10.26(R ²=0.936 7),y₂=-19(x-0.45) ²+1.963(x-0.45)+2.913(R ²=0.924 5)时,R ²较高。拟合得到的曲线极值均为0.45,可以得出最佳更新率为0.45 d ^-1。     

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.     

纳米二氧化钛增强五价砷对丰年虾的慢性毒性作用

为探究长期暴露下人工纳米材料与其他污染物的联合慢性毒性效应,考察了纳米二氧化钛(titanium dioxide nanoparticles,nano-TiO₂)与五价砷〔arsenate,As(Ⅴ)〕单独或联合暴露对丰年虾(Artemia salina)的慢性毒性效应,观察其存活率、体长、肠道形态及超微结构变化,同时测定了丰年虾对As的累积以及As在丰年虾亚细胞组分中的分布情况. 结果表明:①28 d低剂量As(Ⅴ)暴露导致丰年虾存活率降低, 肠道形态及肠道超微结构损伤,且nano-TiO₂与As(Ⅴ)联合暴露组的毒性效应增强. ②与As(Ⅴ)单独暴露组相比,nano-TiO₂存在条件下丰年虾在暴露前期(第7和14天)对As的摄入及排泄均增加;而暴露后期(第21和28天),nano-TiO₂促进丰年虾排泄As的效应减弱,导致联合暴露组中丰年虾体内As的累积显著增加(P < 0.05). ③与As(Ⅴ)单独暴露组相比,联合暴露组中As在生物解毒组分——热稳定蛋白(heat-stable protein,HSP)组分中的占比下降. 在暴露的第14、21和28天时,联合暴露组中As在HSP组分中的占比较As(Ⅴ)单独暴露组分别显著降低了39.83%±9.54%、43.27%±5.29%和50.91%±7.60%(P均小于0.05). 研究显示,nano-TiO₂可能会抑制丰年虾对As的解毒作用,从而导致As毒性上升.      

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.      

小球藻对土壤-水稻系统砷化学形态转化的影响

为揭示绿藻对土壤-水稻系统砷形态转化的影响特征,系统分析了不同浓度小球藻共存条件下水稻土砷氧化还原与溶解释放行为的变化,并结合水稻培育试验,对小球藻影响水稻砷吸收与体内砷形态的发生机制进行探讨.试验设置对照组及小球藻浓度（以体积分数计）分别为1%、5%、10%的处理,研究了小球藻对溶液体系、淹水土壤体系和淹水土壤-水稻体系中砷的化学形态转化的作用.结果表明:加藻组使As（Ⅲ）溶液和淹水土壤E_h（氧化还原电位）与pH均普遍高于对照组.在As（Ⅲ）溶液体系中,加藻组As（Ⅲ）氧化转化率较对照组升高2.38%~4.95%,该作用在淹水土壤中得到印证,小球藻的共存使土壤孔隙水ρ[As（Ⅴ）]较对照组升高129.22%~221.41%,而ρ（甲基砷）出现显著下降（5.25%~53.31%）.水稻栽培试验进一步发现,小球藻明显促进土壤中晶体态铁铝氧化物向弱结晶与无定形铁铝氧化物结合态砷等的转化,导致水稻幼苗对砷的吸收积累量增加-3.4%~23.11%,推测这与小球藻作用下土壤孔隙水ρ（DOC）的增加密切相关.研究显示,尽管小球藻有利于提高淹水土壤体系E_h并加速As（Ⅲ）的氧化转化,但小球藻可能通过有机酸等分泌物的竞争吸附作用促进铁铝氧化物结合态砷的溶解释放,从而增加水稻砷吸收;淡水藻类对土壤-水稻体系砷吸收积累的风险值得引起高度关注,并需要在大田试验中进一步加以验证.      

生物膜贴壁培养小球藻净化猪粪沼液废水的效果

微藻处理猪粪沼液废水是一项污水资源化生物技术.本文以小球藻为研究对象,通过贴壁培养方式,对稀释不同倍数的猪粪沼液废水进行净化处理同时提取藻细胞油脂,旨在探究小球藻贴壁培养处理猪粪沼液废水的效果,分析小球藻耐受猪粪沼液废水的氨氮浓度.将猪粪沼液废水分别稀释1倍(原水)、2倍、5倍、10倍制成培养基.测定贴壁培养小球藻对各处理组猪粪沼液废水中COD、氨氮、总氮、总磷的去除效率及对重金属铜、锌、铁的富集效果,同时探究小球藻的油脂合成情况.结果表明,当猪粪沼液废水稀释5倍时,贴壁小球藻对COD、氨氮、总氮、总磷的净化效果最佳,其去除效率分别为:86.8%、94.1%、85.2%、84.3%;油脂含量高达32.7%;对重金属铜、锌、铁的去除效率分别为:72.9%、70.0%、73.0%;培养一个周期结束时生物产率达到4.21 g·(m~2·d)~(-1).该研究将微藻与难处理的猪粪沼液废水深度净化进行了有效的结合,为实现藻类生物燃料工艺生产及降低废水处理成本提供理论基础.     

CTS@Fe3O4-COOH对低pH值Chlorella vulgaris采收性能及机理

采用共沉淀法制备得到磁性材料壳聚糖@柠檬酸改性Fe₃O₄(CTS@Fe₃O₄-COOH),通过单因素与正交试验考察了不同条件下其对小球藻(Chlorella vulgaris)的采收效率.结合XRD、FT-IR和VSM等材料的结构性质表征、表面Zeta电位及Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论分析,探讨CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻的絮凝采收机理.结果表明,CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻具有高效采收效率,与未改性相比采收效率提高约30%.单因素试验表明材料投加量与pH值对小球藻采收效率的影响较大;正交试验表明当CTS@Fe₃O₄-COOH投加量为4.5g/L时,在pH 4的条件下,经500r/min快搅3min后再70r/min慢搅5min,对小球藻的采收效率高达98.35%.DLVO等理论分析表明,CTS@Fe₃O₄-COOH对小球藻的采收机理为电荷中和、静电修补、吸附架桥与整体絮凝联合作用.本文结果为CTS@Fe₃O₄-COOH采收固定烟气能源微藻的实际应用提供数据支持.     

富里酸存在条件下铜对普通小球藻光合作用与细胞生理的影响

为探究富里酸存在条件下,铜对普通小球藻光合作用与细胞生理的影响,对普通小球藻进行富里酸及铜的复合暴露,检测相关的光合作用及细胞生理指标,并与单独暴露富里酸的普通小球藻指标水平进行比较分析.结果表明,铜的加入会影响藻细胞的光合作用,增加细胞膜通透性,使藻细胞体积增大,并导致藻细胞的死亡.富里酸可以明显减弱铜的毒性,减少藻细胞的死亡.随富里酸浓度升高,藻细胞死亡率呈下降趋势;高浓度的富里酸(74.5 mg·L~(-1)和119.2 mg·L~(-1))可以明显减弱铜对藻细胞体积增大的作用,低浓度的富里酸(20 mg·L~(-1)和54 mg·L~(-1))无明显影响.富里酸单独作用能够增强普通小球藻的光合作用,增加藻细胞的细胞膜通透性,但不具有致死性.     

青岛市海泊河污水处理厂二级出水深度处理技术研究

通过小试、中试 ,对污水厂二级出水深度处理技术进行了研究 ,确定以回用为目的的处理流程为“混凝 -沉淀 -氯气脱色 -纤维球过滤”。结果表明 :该工艺处理成本低 ,且处理后水质满足国家生活杂用水水质标准。     

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

共培养体系中石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响

研究共培养体系中2种大型海藻石莼(Ulva pertusa)和江蓠(Gracilaria lemaneiformis)的鲜组织和培养液滤液对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)生长的影响.结果发现:①石莼和江蓠均能明显影响赤潮异弯藻生长,鲜组织的作用更明显,能在短时间内完全灭杀共培养的赤潮异弯藻;石莼对微藻的影响强于江蓠的作用.②除菌作用和补充充足的碳酸盐不能消除或缓解石莼和江蓠对赤潮异弯藻生长的影响,说明细菌和碳限制不是导致大藻对微藻作用的原因.③对共培养体系中硝酸盐和磷酸盐的跟踪测定结果显示,营养盐限制不是造成石莼对赤潮异弯藻影响的原因,但却在江蓠的作用中起重要作用.当向江蓠体系中补充f/2营养盐后发现,充足的营养盐能够减轻但不能完全消除江蓠对赤潮异弯藻生长的影响.另一方面,石莼的起始浓度与其对赤潮异弯藻的生长影响之间存在明显的相关性,石莼的起始浓度越高,对赤潮异弯藻的影响越明显.④实验初步说明,石莼可能通过相生相克作用影响共培养体系中赤潮异弯藻的生长,而相生相克和营养竞争的共同作用是导致江蓠作用的根本原因.     

荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用研究

在实验室条件下,通过测定培养液中铜绿微囊藻的藻细胞浓度和叶绿素a含量,研究了具有较高观赏价值的水生植物荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻生长的抑制效应.结果表明,不同浓度的荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻生长的抑制作用不尽相同,表现为明显的低促高抑现象;而连续滴加荷花和睡莲种植水对铜绿微囊藻的生长也有较明显的抑制作用,使藻细胞基本失去了进行正常光合作用的能力,其中睡莲种植水的抑制效果比荷花的更明显;另外,扩大实验中通过测定铜绿微囊藻的SOD活性、MDA积累量表明,藻细胞在共培养过程中受到了胁迫和伤害.灭菌方法对种植水的抑藻试验也有影响,不能采用高温灭菌来代替微膜过滤,说明荷花和睡莲分泌物中含有热不稳定性的物质.