溶藻菌-粘土矿物体系对铜绿微囊藻的联合抑制作用研究

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水体富营养化是全球面临的重大环境问题之一,尤其是铜绿微囊藻引起的蓝藻水华对人们的生产生活、身体健康、经济发展都造成了严重的影响。本课题针对仍备受关注的蓝藻水华现象,以铜绿微囊藻为对象,采用微生物复合粘土矿物方法,通过实验室模拟,构建溶藻菌-矿物复合体系,发挥粘土矿物载体与―加重剂‖的作用,达到在溶藻的过程中加速藻细胞的沉降的目的,以期为蓝藻水华治理提供新思路。从自然水体中分离出两株对铜绿微囊藻具有溶藻活性的菌株,经16Sr DNA鉴定,其种属分别为肠杆菌属(Enterobacter sp.)及不动杆菌属(Acinetobacter sp.)。实验表明:在铜绿微囊藻初始藻浓度为OD680nm=0.3(严重水华初期)时,5%投加量下肠杆菌与不动杆菌除藻率分别为83.3%与76.2%。且在不同p H处理后的肠杆菌7d后溶藻率最高可达84.7%;而不动杆菌在不同p H处理后7d后溶藻率均在72.0%左右。两株溶藻菌的溶藻方式均以间接溶藻为主,直接溶藻为辅。其中,肠杆菌H6分泌的溶藻物质在高温条件下仍具备较高的溶藻活性;而不动杆菌D2分泌的溶藻物质受高温的影响较大。在OD680nm=0.1,沉降时间为24h的条件下,在选择的粘土矿物中,膨润土对水体中的藻细胞去除效率达54.3%。将膨润土与溶藻菌混合培养,制备为溶藻菌复合膨润土体系。溶藻菌复合膨润土体系在初始藻浓度为OD680nm=0.6,菌液投加量为5%的条件下,与仅添加膨润土、肠杆菌相比,去除率分别提高62.5%、8.3%;与仅添加膨润土、不动杆菌相比,去除率分别提高52.4%、0.13%。实验结果表明:两种复合体系在较佳投加量均为5%,肠杆菌复合膨润土体系较佳熟化时间为12h,不动杆菌复合膨润土较佳熟化时间为24h,初始藻浓度为OD680nm=0.3的条件下,肠杆菌复合膨润土体系与不动杆菌复合膨润土体系去除率分别为95.4%与88.7%。通过对两种体系溶藻过程中藻细胞形态、FTIR及水中有机物含量变化分析发现,溶藻菌在与铜绿微囊藻共培养时,藻细胞发生褶皱、破损现象,胞内物质流出,体系Zeta电位值减小,体系稳定状态降低。在溶藻过程中,藻细胞的细胞膜蛋白与脂质构成发生破坏,藻细胞完整结构发生改变,从而失活沉淀。而溶藻菌复合膨润土体系与铜绿微囊藻共培养时,藻细胞发生褶皱并破损,破损的藻细胞随膨润土发生沉淀。在复合体系溶藻前后,藻细胞表面蛋白质构象发生变化,体系Zeta电位值上升,藻液的Zeta电位值分别上升5.6m V与1.8m V。因此,复合体系主要依靠溶藻菌分泌的溶藻物质进行除藻,膨润土仅起到一个载体和增重剂的作用,在增加局部溶藻菌浓度的同时,还在后期发挥“增重剂”的作用,加速失活藻体的快速沉降。本研究将溶藻菌与粘土矿物相结合,达到对铜绿微囊藻造成破坏与快速去除藻细胞的目标,以期为蓝藻水华治理提供新的治理方案。
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