论文部分内容阅读
自然环境中微藻和细菌多是共生的,藻菌共生体系在污水处理和环境修复方面具有良好应用前景。以往的研究表明藻菌共生体对溶液中的砷(As)有较强的去除能力,但是关于共生细菌对微藻吸收和代谢As的影响还存在不同的研究结果,说明共生细菌影响微藻富集和转化As的具体机制仍需要深入研究。因此本试验以盐生小球藻(Chlorella salina)为供试材料,从小球藻培养液中分离、纯化得到一株共生细菌,经16SrRNA鉴定后,确定为盐单胞菌(Halomonassp.);通过向小球藻中添加抗生素,去除共生细菌,获得无菌的小球藻。分别设置不同浓度、不同时间砷酸盐(As(Ⅴ))的处理,测定无菌和带菌小球藻对As的吸收、吸附和形态转化以及共生细菌对As(Ⅴ)的形态转化,分析共生细菌对小球藻富集和转化As(Ⅴ)的影响。主要研究结果如下:1.共生细菌的分离、鉴定和对砷酸盐的形态转化使用平板划线法从小球藻中分离、纯化得到一株共生细菌,经16SrRNA序列鉴定为盐单胞菌(Halomonas sp.)。设置0～750 μg·L-1 As(Ⅴ)处理共生细菌,培养7 d后,测定细菌培养液的As形态及浓度。结果表明,细菌培养液中的As均以As(Ⅲ)为主要形态,其次为As(V)(7.59%～26.80%),未检测到DMA等甲基砷形态。表明该细菌具有较强的As(Ⅴ)还原能力。2.砷酸盐处理浓度对无菌和带菌小球藻富集和转化砷酸盐的影响采用批次培养实验,设置不同浓度As(Ⅴ)(75、150、300和750μg·L-1),培养7d后测定无菌和带菌小球藻的生物量及对As的吸收、吸附和形态转化。结果显示,在150～750μg·L-1As(Ⅴ)处理下,带菌小球藻生物量显著高于无菌小球藻。与无菌小球藻相比,在相同浓度As(Ⅴ)处理下,带菌小球藻富集As的含量显著增加。单因素方差分析结果显示,带菌小球藻吸附As含量显著高于同浓度As(V)处理下的无菌小球藻;150～750 μg·L-1 As(Ⅴ)处理下,带菌小球藻细胞内As含量显著低于无菌小球藻。表明小球藻与细菌共生可显著增加对As的吸附,减少对砷的吸收,从而减轻As(Ⅴ)的毒性效应。无菌和带菌小球藻细胞内的As均以As(Ⅴ)为主要形态;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%)。不同浓度As(Ⅴ)处理7 d后,带菌小球藻对溶液中As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。3.砷酸益处理时间对无菌和带菌小球藻富集和转化砷酸盐的影响以前述研究结果为基础,选取300μg·L-1As(Ⅴ)处理,培养1、2、3、4、5、6、7 d后测定无菌和带菌小球藻对As的吸收、吸附和形态转化。结果显示,相同处理时间下,带菌小球藻的生物量均显著高于无菌小球藻。1～7d培养时间内,带菌小球.藻细胞内的As含量显著高于无菌小球藻。As(V)处理1～3d内,带菌小球藻吸附的As含量显著高于无菌小球藻;但是5～7 d时无菌小球藻吸附的As含量显著高于带菌小球藻。表明共生细菌能够影响小球藻对As的吸收和吸附。无菌和带菌小球藻细胞内的As均以As(Ⅴ)为主要形态;前者As(Ⅲ)的比例为1.59%～14.21%,后者As(Ⅲ)所占比例(5.09%～27.07%)高于前者。从第3d起,带菌小球藻细胞检测到少量的DMA,所占比例为0.64%～0.81%。表明共生细菌的存在能够影响小球藻细胞对As(Ⅴ)的形态转化。此外,培养至4 d时,带菌小球藻能够去除溶液中96.23%的As,显著高于无菌小球藻(54.01%)。表明小球藻与细菌共生能够提高溶液中As的去除率。综上,共生细菌能够影响盐生小球藻对砷酸盐的吸收、吸附和形态转化,小球藻与细菌共生增强了砷污染水体的生物修复效果。