不产氧光合细菌在水华蓝藻资源化中的应用研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyan425
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水体富营养化是目前世界绝大多数国家所面临的重大环境污染问题。水体富营养化往往伴随蓝藻水华的发生,对水华蓝藻的及时打捞是解决蓝藻水华问题的最直接和最有效的手段。蓝藻打捞收获量大,蛋白含量高,直接堆积易产生恶臭和造成营养流失等二次环境污染问题。  微生物参与下的厌氧消化可将蓝藻有机体转化为微生物可利用的营养物质,是回收营养物质的有效途径。光合细菌是沉积物泥-水界面的重要组成微生物,参与蓝藻的矿化过程。紫色非硫光合细菌代谢方式灵活、生长周期短、菌体营养价值高,开发蓝藻资源,实现光合细菌规模化生产具有双重经济和环境效益。本研究探讨了光合细菌在水华蓝藻资源化中的应用潜力及影响因素,为蓝藻资源的综合利用提供了新视角。所有实验均在中温条件下进行,温度范围为25-30℃,主要研究内容和结果如下:  (1)实验室分离一株光合细菌。结合菌株DNA序列信息、特征吸收光谱以及细胞超微结构的结果,认为所分离的一株光合细菌为沼泽红假单胞菌,命名为Rhodopseudomonas palustris strain PUF1。菌株PUF1多数呈杆状,可附着于载体上生长,成熟期大小为长3.05-10.06μm,直径0.32-0.68μm。PUF1菌体粗蛋白含量较高,为细胞于重60%。稳定期总酯含量为细胞干重37%,磷脂脂肪酸18∶1ω7c在磷脂脂肪酸中的含量为56.92-60.89%。PUF1在生长过程中可将一部分碳源以聚β羟丁酸(PHB)的形式贮存起来,其含量为细胞干重的13%。在pH6.64、光照强度3000 lux时,PUF1生长速率最快。  (2)蓝藻中含有丰富的碳(C)、氮(N)、磷(P)及多种矿物质,可满足厌氧微生物生长需要。克隆文库与高通量测序结果表明芽孢杆菌纲(Bacilli)、梭菌纲(Clostridia)细菌是蓝藻基质中重要的土著微生物类群,参与复杂有机物的水解过程,对PUF1增殖有利。蓝藻浓度3.33 g/L,稳定期PUF1菌体粗蛋白、总酯、PHB含量及脂肪酸组成与ATYP培养基体系细菌组成含量相当。以上结果表明,以蓝藻作为PUF1的培养基质是可行的。  (3)光照强度3000 lux,蓝藻浓度1.67-10 g/L时PUF1生物量增加显著,其生长速率为0.025-0.030 h-1,是相同条件下ATYP培养基的42.4-50.8%,稳定期生物量与蓝藻浓度呈正比。蓝藻浓度3.33-10 g/L,实验周期15d,PUF1对体系中N、P、COD的去除效率无显著差异。蓝藻浓度建议在3.33 g/L,此浓度条件下光合细菌生长周期短(7d),生物量较高。应用半连续补料系统,即定期(7d)向培养体系中补加蓝藻(浓度3g/L),光合细菌产量较稳定,培养周期短,可大大减少废水的排放。  (4)PUF1可耐受较高浓度的氨氮(NH4-N),可直接应用于蓝藻的厌氧消化工艺。NH4-N≤1 g/L对PUF1生长无显著影响。NH4-N浓度3 g/L对PUF1有一定的抑制作用,但细胞超微结构不受影响。NH4-N浓度为6 g/L,PUF1生长及活性受抑制,实验6dPUF1活菌数为低浓度NH4-N(≤1 g/L)处理组的0.26%。微生物对NH4-N的耐受能力有差异,不同NH4-N浓度下微生物组成及相对丰度不同,进而影响培养体系中营养物质的代谢水平。对培养体系中NH4-N浓度的监测,可一定程度上预测反应体系的稳定性,对实际生产实践有重要的指导作用。  (5)碳源是蓝藻基质中PUF1生长的限制因子。于细菌稳定期补加碳源,可显著提高PUF1生物量。但应注意,过高的碳负荷对PUF1生长有一定的抑制作用,使延迟期时间增长,生长速率降低。从碳素收支平衡可知,菌株PUF1直接参与蓝藻有机成分的利用,生物可利用碳是PUF1生长的限制因子。  蓝藻可作为PUF1的生长基质。蓝藻浓度3 g/L,体系pH相对稳定,PUF1生长周期短、产量高。应用菌株PUF1可高效回收蓝藻有机体中C、N、P等营养物质。光合细菌的应用为蓝藻的资源化提供了新方向,可有效减少由蓝藻腐败引起的营养流失及臭味污染等环境污染问题。
其他文献
在公路工程建设的过程中,计量支付是整个项目最关键的环节,通直接关系到公路工程项目成本的控制,也关系到公路交通的建设质量.而且,运用计量支付与变更,能有效降低工程因设计
随着人民生活水平的日益提高,对城市规划及城市建设的要求也逐渐提高.伴随着城市规划与城市建设管理过程中的问题频出,本文通过分析认为在城市规划过程中存在随意性、缺乏前
物质流的分析方法作为研究社会经济生产活动中物质新陈代谢的一种方法,为循环经济的发展和研究提供了重要的技术支撑和核心调控手段,是环境规划的指导工具。不同层次的物质流分
The Lake Tian E Zhou (TEZ, an oxbow lake) was formed during the rerouting of the Changjiang River in 1972, with strong influences from the main river channel an
特殊时期,孕育特殊转型.3月21日,浙商全面升级新媒体启动仪式在杭州举行,正式宣告成立浙商新媒体矩阵、浙商影视中心,开通浙江新闻客户端浙商频道,上线浙商侨音云阅读平台、
期刊
蒙脱土(MMT)和氧化石墨烯(GO)因具有独特的二维纳米片层结构,将其作为复合材料的增强体,不仅能够提高复合材料的力学性能,还能提高复合材料的阻隔性能。然而,难以实现蒙脱土
随着现代电子科学技术的发展,目前电子器件的集成度逐年增高,晶体管的密度也随着摩尔定律达到一个前所未有的高度。现代的电子设备已经逐渐小型化,实现器件的小型化就需要先
国家经济高速发展过程中对矿产资源的需求量十分巨大,因矿山开发所带来的生态环境问题也越来越受到公众的关注。如何评价矿山开发的生态影响,尤其是对最容易被忽视的生态服务
北京及周边地区大气环境污染呈现区域性特征,在控制北京地区大气污染的同时也要控制周边地区污染。建立京津冀地区不同污染因子的污染源源清单,可以为预测污染和制定大气控制方
微囊藻是我国大部分湖泊蓝藻水华的优势种,微囊藻水华形成的机理研究是蓝藻水华防治的基础,其中一些方面已经研究得相当的深入,但关于微囊藻群体形成的机理研究却不多,野外的