纳米人工介质固定化溶藻菌的除藻效果评价

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingyu2266
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
采用溶藻菌防治水华是近年来环境污染防治领域前沿研究的热点之一。本研究从太湖现场挂膜成熟的除藻中试装置上分离筛选出多株不同种属的太湖土著溶藻菌,采用生理、生化、分子生物学鉴定等方法对其中的高效溶藻菌进行种属鉴定;对溶藻菌的除藻能力和除藻机制进行研究,对混合溶藻菌的溶藻能力进行初步评价;利用新合成的纳米纤维人工介质固定化溶藻菌,对人工介质固定化溶藻菌的除藻作用及其影响因素进行研究。 一、高效太湖土著溶藻菌的分离和鉴定采集自然挂膜成功,除藻效果较好的除藻中试装置的维纶介质,分离筛选出5株除藻效果较显著的太湖土著溶藻菌。经生理、生化、分子生物学鉴定以及登陆NCBI后在GenBank+EMBL+DDBJ+PDB等数据库中与各种已知微生物基因序列进行同源性比对,确定该5株溶藻菌种属分别为:副溶血弧菌、萎缩芽孢杆菌、圆形芽胞杆菌、铜绿假单胞菌、斑点气单胞菌。 二、1.斑点气单胞溶藻菌除藻作用与机制的研究分离筛选所得5株溶藻菌均具有较强溶解藻细胞和降解微囊藻毒素LR能力:5株溶藻菌对浓度为106/mL铜绿微囊藻48h溶解藻率分别为74.23%、67.76%、72.59%、75.00%、83.99%。对13.80μg/mL微囊藻毒素LR48h降解率依次为61.26%、58.99%、52.51%、57.05%、65.96%。 2.斑点气单胞溶藻菌溶解藻细胞的作用强弱与细菌浓度、藻细胞初始浓度、溶藻菌不同生长周期等因素有关。不同浓度的斑点气单胞溶藻菌,对浓度为106个/mL的铜绿微囊藻均显示一定溶藻活性,溶藻活性随溶藻菌浓度升高而增强,104-107个/mL溶藻菌48h溶藻率分别为29.46%、52.37%、67.54%、79.82%。溶藻菌溶藻活性强弱与藻细胞初始浓度呈现负相关,溶藻菌作用于浓度为103-106个/mL藻细胞48h溶藻率分别为100%、100%、99.18%、83.10%。处于不同生长周期的斑点气单胞溶藻菌对藻细胞的降解能力差别较大,对数生长期、稳定生长期、衰退期的斑点气单胞溶藻菌对浓度为106/mL,铜绿微囊藻细胞48h溶藻率分别为16.47%、77.70%、84.28%。斑点气单胞溶藻菌对处于不同生长周期的铜绿微囊藻溶藻能力略有不同,浓度为106/mL处于对数期、稳定期、衰退期的铜绿微囊藻48h溶藻率分别为66.88%、72.77%、80.39%。斑点气单胞溶藻菌对其他水华藻类也有较好的溶藻效果,对浓度为106/mL的斜生栅藻、小球藻48h溶藻率分别为67.70%、78.67%。斑点气单胞溶藻菌对微囊藻毒素LR有较好降解效果,对初始浓度为13.8μg/mL、2.76μg/mL和1.38μg/mL的MC-LR48h降解率分别为63.61%、90.52%和100%。 3.初步研究了斑点气单胞溶藻菌和假单胞溶藻菌混合培养的溶藻作用。斑点气单胞溶藻菌和假单胞溶藻菌混合比例对溶藻作用影响较小,1:1、1:10和10:1时对浓度为106/mL藻细胞48h溶藻率分别为95.56%、88.02%和96.23%。温度对混合溶藻菌的溶藻影响较大,随着温度的升高,溶藻能力升高,15℃、25℃、35℃组对浓度为106/mL藻细胞48h溶藻率依次为11.04%、67.43%、87.01%。混合溶藻菌对浓度为106/mL的标准铜绿微囊藻、野生铜绿微囊藻、斜生栅藻、小球藻48h溶藻率分别为77.92%、83.03%、57.72%、61.01%。混合溶藻菌主要通过分泌胞外物质的间接方式溶藻,混合溶藻菌培养液、胞外滤液、菌体悬液对浓度为106/mL藻细胞48h降解率分别为85.84%、81.29%、10.98%。 4.对斑点气单胞溶藻菌的除藻机制进行了研究。结果显示:斑点气单胞溶藻菌主要通过分泌胞外活性成分来溶解藻细胞和降解藻毒素。在30℃-121℃范围内,温度升高有助于提高胞外活性成分的除藻能力。在pH5-9的范围内,偏碱性条件有助于提高胞外活性成分的除藻能力。石油醚、氯仿、乙酸乙酯等不同极性有机溶剂萃取实验结果表明,随着有机溶剂极性的升高,溶剂有机相萃取到的活性成分就越多。经紫外可见光谱仪和考马斯亮监法检测,证实胞外活性成分中不含有蛋白质类物质。醇析试验表明胞外活性成分大部分能够被乙醇所沉淀。综合上述信息可以推测,斑点气单胞溶藻菌分泌的具有溶解藻细胞和降解微囊藻毒素能力的胞外活性物质很可能为同一类物质。 三、1.纳米人工介质固定化溶藻菌及其除藻作用对MTT比色法应用于固定化溶藻菌计数的可行性进行了研究。结果显示,溶藻菌浓度在一定范围内,MTT法可以应用于固定化溶藻菌的计数。采用新型电纺技术合成纳米人工介质聚己内酯纳米纤维膜,并对其进行了表征。应用聚己内酯纳米纤维膜、维纶、阿科蔓等三种人工介质进行固定化溶藻菌研究,固定化溶藻菌的数量均在30小时达到高峰。与其他两种人工介质相比,聚己内酯纳米纤维膜固定化溶藻菌的效果最好。聚己内酯纳米纤维膜固定化假单胞溶藻菌、斑点气单胞溶藻菌对浓度为106/mL藻细胞48h降解率分别为85.68%和87.16%,聚己内酯纳米纤维膜固定化假单胞溶藻菌可重复溶藻次数为4次。聚己内酯纳米纤维膜固定化假单胞溶藻菌、斑点气单胞溶藻菌对浓度为2.61μg/mL和13.80μg/mL微囊藻毒素LR48h降解率分别为60.16%和70.94%,降解微囊藻毒素LR能力随着重复使用次数的增加而降低。添加葡萄糖、蛋白胨等溶藻菌营养物质后,固定化溶藻菌溶解藻细胞和降解藻毒素的能力均有所增高。 2.对溶解氧、藻初始浓度、环境温度等可能影响人工介质固定化溶藻菌溶解铜绿微囊藻效果的影响因素进行了研究。实验结果显示:在一定范围内,固定化溶藻菌的溶藻率与反应体系中的溶解氧含量以及反应温度等呈现正相关,与铜绿微囊藻初始浓度呈现负相关。弱酸条件下既不利于铜绿微囊藻的生长,又不利于固定化溶藻菌对藻细胞的降解,而弱碱条件则有利于提高溶藻菌的溶藻活性。在无光照条件下,固定化溶藻菌对藻细胞的降解率有较大提高。
其他文献
目前大多数石油化工企业需要具有非常强的实践动手能力和创新精神的高素质技术与管理人才.鉴于此,相关专家学者提倡要对传统的学徒制进行彻底的改革,建立一种全新的学徒制,使
“校校企”闽台高校联合培育人才项目是指由福建高校、台湾高校、台资企业三方联合制定“订单式”专业人才培养方案,联合选定专业、课程和教材,通过引进台湾高校课程、教师或