納米人工介質(zhì)固定化溶藻菌的除藻效果評價(jià).pdf

1、采用溶藻菌防治水華是近年來環(huán)境污染防治領(lǐng)域前沿研究的熱點(diǎn)之一。本研究從太湖現(xiàn)場掛膜成熟的除藻中試裝置上分離篩選出多株不同種屬的太湖土著溶藻菌，采用生理、生化、分子生物學(xué)鑒定等方法對其中的高效溶藻菌進(jìn)行種屬鑒定；對溶藻菌的除藻能力和除藻機(jī)制進(jìn)行研究，對混合溶藻菌的溶藻能力進(jìn)行初步評價(jià)；利用新合成的納米纖維人工介質(zhì)固定化溶藻菌，對人工介質(zhì)固定化溶藻菌的除藻作用及其影響因素進(jìn)行研究。 一、高效太湖土著溶藻菌的分離和鑒定采集自然掛膜成功

2、，除藻效果較好的除藻中試裝置的維綸介質(zhì)，分離篩選出5株除藻效果較顯著的太湖土著溶藻菌。經(jīng)生理、生化、分子生物學(xué)鑒定以及登陸NCBI后在GenBank+EMBL+DDBJ+PDB等數(shù)據(jù)庫中與各種已知微生物基因序列進(jìn)行同源性比對，確定該5株溶藻菌種屬分別為：副溶血弧菌、萎縮芽孢桿菌、圓形芽胞桿菌、銅綠假單胞菌、斑點(diǎn)氣單胞菌。 二、1.斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌除藻作用與機(jī)制的研究分離篩選所得5株溶藻菌均具有較強(qiáng)溶解藻細(xì)胞和降解微囊藻毒素LR能

3、力：5株溶藻菌對濃度為106/mL銅綠微囊藻48h溶解藻率分別為74.23％、67.76％、72.59％、75.00％、83.99％。對13.80μg/mL微囊藻毒素LR48h降解率依次為61.26％、58.99％、52.51％、57.05％、65.96％。 2.斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌溶解藻細(xì)胞的作用強(qiáng)弱與細(xì)菌濃度、藻細(xì)胞初始濃度、溶藻菌不同生長周期等因素有關(guān)。不同濃度的斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌，對濃度為106個(gè)/mL的銅綠微囊藻均顯示一定溶

4、藻活性，溶藻活性隨溶藻菌濃度升高而增強(qiáng)，104-107個(gè)/mL溶藻菌48h溶藻率分別為29.46％、52.37％、67.54％、79.82％。溶藻菌溶藻活性強(qiáng)弱與藻細(xì)胞初始濃度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，溶藻菌作用于濃度為103-106個(gè)/mL藻細(xì)胞48h溶藻率分別為100％、100％、99.18％、83.10％。處于不同生長周期的斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對藻細(xì)胞的降解能力差別較大，對數(shù)生長期、穩(wěn)定生長期、衰退期的斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對濃度為106/mL，銅綠微囊

5、藻細(xì)胞48h溶藻率分別為16.47％、77.70％、84.28％。斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對處于不同生長周期的銅綠微囊藻溶藻能力略有不同，濃度為106/mL處于對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰退期的銅綠微囊藻48h溶藻率分別為66.88％、72.77％、80.39％。斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對其他水華藻類也有較好的溶藻效果，對濃度為106/mL的斜生柵藻、小球藻48h溶藻率分別為67.70％、78.67％。斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對微囊藻毒素LR有較好降解效果，對初始濃度為

6、13.8μg/mL、2.76μg/mL和1.38μg/mL的MC-LR48h降解率分別為63.61％、90.52％和100％。 3.初步研究了斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌和假單胞溶藻菌混合培養(yǎng)的溶藻作用。斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌和假單胞溶藻菌混合比例對溶藻作用影響較小，1:1、1:10和10:1時(shí)對濃度為106/mL藻細(xì)胞48h溶藻率分別為95.56％、88.02％和96.23％。溫度對混合溶藻菌的溶藻影響較大，隨著溫度的升高，溶藻能力升高，15℃

7、、25℃、35℃組對濃度為106/mL藻細(xì)胞48h溶藻率依次為11.04％、67.43％、87.01％?；旌先茉寰鷮舛葹?06/mL的標(biāo)準(zhǔn)銅綠微囊藻、野生銅綠微囊藻、斜生柵藻、小球藻48h溶藻率分別為77.92％、83.03％、57.72％、61.01％?；旌先茉寰饕ㄟ^分泌胞外物質(zhì)的間接方式溶藻，混合溶藻菌培養(yǎng)液、胞外濾液、菌體懸液對濃度為106/mL藻細(xì)胞48h降解率分別為85.84％、81.29％、10.98％。 4.

8、對斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌的除藻機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌主要通過分泌胞外活性成分來溶解藻細(xì)胞和降解藻毒素。在30℃-121℃范圍內(nèi)，溫度升高有助于提高胞外活性成分的除藻能力。在pH5-9的范圍內(nèi)，偏堿性條件有助于提高胞外活性成分的除藻能力。石油醚、氯仿、乙酸乙酯等不同極性有機(jī)溶劑萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著有機(jī)溶劑極性的升高，溶劑有機(jī)相萃取到的活性成分就越多。經(jīng)紫外可見光譜儀和考馬斯亮監(jiān)法檢測，證實(shí)胞外活性成分中不含有蛋白質(zhì)類物質(zhì)。

9、醇析試驗(yàn)表明胞外活性成分大部分能夠被乙醇所沉淀。綜合上述信息可以推測，斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌分泌的具有溶解藻細(xì)胞和降解微囊藻毒素能力的胞外活性物質(zhì)很可能為同一類物質(zhì)。 三、1.納米人工介質(zhì)固定化溶藻菌及其除藻作用對MTT比色法應(yīng)用于固定化溶藻菌計(jì)數(shù)的可行性進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，溶藻菌濃度在一定范圍內(nèi)，MTT法可以應(yīng)用于固定化溶藻菌的計(jì)數(shù)。采用新型電紡技術(shù)合成納米人工介質(zhì)聚己內(nèi)酯納米纖維膜，并對其進(jìn)行了表征。應(yīng)用聚己內(nèi)酯納米纖維膜、維綸

10、、阿科蔓等三種人工介質(zhì)進(jìn)行固定化溶藻菌研究，固定化溶藻菌的數(shù)量均在30小時(shí)達(dá)到高峰。與其他兩種人工介質(zhì)相比，聚己內(nèi)酯納米纖維膜固定化溶藻菌的效果最好。聚己內(nèi)酯納米纖維膜固定化假單胞溶藻菌、斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對濃度為106/mL藻細(xì)胞48h降解率分別為85.68％和87.16％，聚己內(nèi)酯納米纖維膜固定化假單胞溶藻菌可重復(fù)溶藻次數(shù)為4次。聚己內(nèi)酯納米纖維膜固定化假單胞溶藻菌、斑點(diǎn)氣單胞溶藻菌對濃度為2.61μg/mL和13.80μg/mL微囊

11、藻毒素LR48h降解率分別為60.16％和70.94％，降解微囊藻毒素LR能力隨著重復(fù)使用次數(shù)的增加而降低。添加葡萄糖、蛋白胨等溶藻菌營養(yǎng)物質(zhì)后，固定化溶藻菌溶解藻細(xì)胞和降解藻毒素的能力均有所增高。 2.對溶解氧、藻初始濃度、環(huán)境溫度等可能影響人工介質(zhì)固定化溶藻菌溶解銅綠微囊藻效果的影響因素進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在一定范圍內(nèi)，固定化溶藻菌的溶藻率與反應(yīng)體系中的溶解氧含量以及反應(yīng)溫度等呈現(xiàn)正相關(guān)，與銅綠微囊藻初始濃度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)