蘆竹熱解醋液對短裸甲藻的抑制作用研究.pdf

1、據(jù)2013年中國海洋環(huán)境狀況公報顯示,我國近岸約6.5萬平方公里的海域呈重度富營養(yǎng)化狀態(tài),海洋赤潮災害多發(fā),海洋環(huán)境突發(fā)事件風險加劇。全海域共發(fā)生赤潮46次,累計面積4070平方公里。赤潮作為全球性的海洋災害,給漁業(yè)養(yǎng)殖、海洋生態(tài)和大眾健康造成的危害日趨嚴重。而現(xiàn)有赤潮治理辦法不能安全經(jīng)濟有效的控制赤潮,因此,開發(fā)一種安全環(huán)保的除藻劑依然是海洋生態(tài)治理的難題和關鍵。同時,我國濕地面積廣闊,水生植物儲量巨大,蘆竹作為水生常見植物在我國有效

2、種植面積超過20萬hm2,總產(chǎn)量超過1000萬噸。而目前生物質收割后不僅沒有妥善處理和利用甚至造成資源浪費和二次污染,實際上這些生物質開發(fā)利用潛力巨大。生物質轉化利用技術中熱解液化技術備受關注,其液相產(chǎn)物中的輕質組分(熱解醋液)常做為副產(chǎn)品收集,而實際上生物質醋液具有很高的生物活性,能夠抑制某些植物及有害微生物的生長。
　　因此本文以濕地常見水生植物蘆竹為生物質原料,分別將其在300、400、500、600℃下進行熱解,通過自制冷

3、凝裝置收集醋液,比較不同醋液的理化性質并明確醋液的化學組分。同時研究各醋液對短裸甲藻細胞生長和運動能力的抑制作用,并從氧化損傷的角度進一步探究對藻細胞抑制的機理,以期為水生植物的高價值利用和赤潮治理提供新的解決思路。
　　本文對比研究了蘆竹四種不同溫度熱解醋液的理化性質并通過GC-MS分析醋液中的化學組分,結果顯示,各溫度醋液含水量60％以上,化學組分差異不明顯,均含有30種以上化學物質,其中40%以上是乙酸,其次含量較高的物質有

4、2,6-二甲氧基苯酚、糠醛(呋喃甲醛)、鄰甲氧基苯酚(愈創(chuàng)木酚)、2,3-二氫苯并呋喃、5-羥甲基糠醛。不同溫度醋液對藻細胞的抑制作用不同,72h半效應濃度(EC50)值分別為0.65、1.09、1.04、1.08ml/L,其中300℃醋液抑制效果最好。通過對藻細胞運動能力的影響發(fā)現(xiàn)醋液可顯著抑制藻細胞的鞭毛,使其喪失運動機能,部分處理組一段時間后可恢復,而部分無法恢復運動能力。透射電鏡(transmission electron mi

5、croscope, TEM)觀察藻細胞經(jīng)300℃醋液處理的亞顯微結構發(fā)現(xiàn),醋液中的活性分子穿透細胞壁,先附著在磷脂雙分子層,流動性增強進入細胞后損傷細胞質。小液泡包裹外源物質溶進大液泡導致液泡明顯增多變大,并擠壓其他細胞器,細胞質基質降解出現(xiàn)空腔,色素體數(shù)量減少,葉綠體內嵴局部降解,外源醋液活性分子還可進入細胞核內,損傷核內物質導致降解出現(xiàn)空腔。300℃醋液可誘導藻細胞葉綠素a的含量下降,細胞內MDA的積累說明發(fā)生脂質過氧化反應。在醋液

6、作用下,細胞內總活性氧(ROS)的含量和超氧陰離子自由基(O2–·)、過氧化氫(H2O2)、和羥自由基(OH?)的含量隨著醋液濃度增加而逐漸增大?？寡趸到y(tǒng)酶中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)為清除自由基應激產(chǎn)生,在一定濃度范圍內一直保持升高趨勢,當活性氧異常增多超過一定閾值,抗氧化酶活性也急速下降,此時藻細胞已受損死亡。在一定醋液濃度范圍內,可誘導短裸甲藻離體葉綠體產(chǎn)生活性氧,而高濃度醋液作用下,葉