季銨鹽表面活性劑脅迫下小球藻對(duì)氮磷的吸收及細(xì)胞響應(yīng).pdf

1、近年來(lái)，隨著大量含氮磷的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水排入水體，水體富營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，嚴(yán)重威脅水生生態(tài)平衡和飲用水安全。鑒于氮磷排放引起水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題，污水深度脫氮除磷技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。藻類(lèi)是一種易于吸收氮磷的水生生物，在城市污水脫氮除磷的過(guò)程中具有良好運(yùn)用前景。城市污水中廣泛存在表面活性劑等污染物，該類(lèi)污染物會(huì)影響到藻類(lèi)對(duì)氮磷的吸收去除，但目前關(guān)于表面活性劑脅迫對(duì)藻類(lèi)吸收氮磷的影響缺乏深入認(rèn)識(shí)。
　　本論文在比較小球藻在不同氮源形態(tài)

2、下對(duì)氮磷吸收能力的基礎(chǔ)上，研究了不同結(jié)構(gòu)的季銨鹽表面活性劑（QACs）脅迫對(duì)小球藻吸收氮磷的影響。以十六烷基溴化三甲基銨（CTAB）為例，從細(xì)胞應(yīng)答的角度深入探討了季銨鹽表面活性劑脅迫對(duì)小球藻吸收氮磷的影響機(jī)制。論文獲得了以下主要研究結(jié)論：
　　(1)以氨氮為氮源時(shí)，低濃度氮（<10 mg/L）能夠促進(jìn)小球藻的生長(zhǎng)；當(dāng)?shù)獫舛瘸^(guò)10 mg/L時(shí)，小球藻的生長(zhǎng)受到抑制；以硝氮為氮源時(shí)，氮濃度的增加能夠促進(jìn)小球藻的生長(zhǎng)，當(dāng)?shù)獫舛葟?

3、mg/L增加到20 mg/L時(shí)，平均生長(zhǎng)速率從0.848?106 cells/(mL?d)增加到0.914?106 cells/(mL?d)。小球藻對(duì)氨氮的去除效率優(yōu)于對(duì)硝氮的去除效率，且去除效率隨初始氮濃度的增加而降低，小球藻對(duì)氨氮的平均去除速率大于硝氮。當(dāng)初始氮濃度從5 mg/L增加到20 mg/L時(shí)，實(shí)驗(yàn)6 d后氨氮和硝氮的實(shí)驗(yàn)組中氮的去除效率分別從98.8％和88.9%降低到48.4%和49.7%。當(dāng)初始氮濃度為10 mg/L時(shí)

4、，氨氮的吸收速率為1.608 mg/(L?d)，而硝氮的吸收速率為1.277 mg/(L?d)。小球藻對(duì)總磷的吸收去除分為快速吸附和慢速吸收兩個(gè)階段，去除效率因受氮源形態(tài)和初始濃度的影響不明顯。
　　(2) QACs對(duì)小球藻生長(zhǎng)具有明顯的抑制效應(yīng)，且抑制能力隨其碳鏈長(zhǎng)度的增加而增大。小球藻生長(zhǎng)完全受到抑制時(shí)，十烷基三甲基溴化銨C10-TMAB、十二烷基三甲基溴化銨DTAB、十四烷基三甲基溴化銨TTAB和十六烷基三甲基溴化銨CTAB

5、的濃度分別約為8.0、1.2、1.0和0.6 mg/L。在實(shí)驗(yàn)濃度梯度下，QACs對(duì)小球藻吸收氨氮存在明顯的抑制效應(yīng)，且隨其濃度的增加而增大。CTAB的抑制效應(yīng)最強(qiáng)，當(dāng)其濃度從0增加到0.6 mg/L時(shí)，氨氮的去除效率從98.5%降低到17.5%。四種QACs對(duì)小球藻去除總磷效率的影響與其對(duì)氨氮去除的影響趨勢(shì)一致，而對(duì)總磷去除的快速吸附階段影響不明顯。QACs對(duì)氨氮吸收速率的抑制效率大于對(duì)總磷的抑制效率，且抑制效率的差異隨 QACs碳鏈

6、長(zhǎng)度的增加逐漸減小。最短碳鏈的C10-TMAB對(duì)氨氮和總磷吸收速率的最大抑制效率分別為70.3%和33.2%，而最長(zhǎng)碳鏈的CTAB則為82.5%和83.0%。
　　(3) CTAB脅迫降低了藻的光合作用活性，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)小球藻吸收氨氮和總磷的抑制。當(dāng)CTAB濃度從0增加到0.6 mg/L，藻細(xì)胞葉綠素自發(fā)熒光強(qiáng)度（684 nm）從41.1 a.u.降低到25.3 a.u.。CTAB破壞了藻細(xì)胞膜的完整性，使得細(xì)胞的生存能力逐漸降低，

7、最終導(dǎo)致小球藻對(duì)氨氮和總磷的吸收降低。CTAB濃度為從0增加到0.6 mg/L，實(shí)驗(yàn)6 d后活細(xì)胞比例從88.4%降低到50.5%。CTAB脅迫降低了小球藻細(xì)胞的代謝活性，藻細(xì)胞內(nèi)酯酶活性隨 CTAB的濃度增加而降低，乙二胺四乙酸熒光素（FDA）水解產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度變化顯示酯酶活性從71.5降低到4.7 a.u.。此外，藻細(xì)胞紅外光譜表明CTAB脅迫使藻細(xì)胞在吸收氮磷過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)生物大分子物質(zhì)組成發(fā)生改變，脂質(zhì)化合物甲基和亞甲基的C-H拉