低浓度QACs对小球藻生长及氮磷去除的毒物兴奋效应

发布时间：2017-08-26 03:39

  本文关键词：低浓度QACs对小球藻生长及氮磷去除的毒物兴奋效应

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【摘要】：大量含氮磷的污染物排放到水体中,致使我国河流和湖泊等水域产生富营养化,严重威胁饮用水安全和水生生态平衡。藻类具有高效吸收氮磷的能力,并能将其转化为自身复杂的有机质。近年来,基于藻类生物膜的脱氮除磷技术受到广泛关注。然而,城镇污水中的氮磷等营养态物质往往与有机污染物共存,如季铵盐阳离子表面活性剂(QACs)等。当QACs在污水中的浓度低于某个阈值时,可能对藻类产生毒物兴奋效应。虽然已有研究报道了藻类生长的毒物兴奋效应,但关于QACs的毒物兴奋效应在藻类氮磷去除过程的作用及机制尚不明晰。本论文以淡水中常见的单细胞绿藻小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物,选择了5种不同碳链长度的典型季铵盐阳离子表面活性剂(QACs)作为代表,即八烷三甲基溴化铵(Cg-TMAB)、十烷基三甲基溴化铵(C10-TMAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),在评价低浓度QACs对小球藻生长及氮磷去除的毒物兴奋效应和低浓度QACs对小球藻细胞活性毒物兴奋效应的基础上,以CTAB为代表重点研究了毒物兴奋效应的机制。论文得出以下结论：(1)5种QACs (C8-TMAB、C10-TMAB、TTAB、DTAB、CTAB),在低浓度范围内(分别为0-0.6 mg/L,0-8 μg/L,0-1.0 μg/L,0-0.5和0-10 ng/L)均表现为毒物兴奋效应,即促进了小球藻的生长和增加了氮磷去除率,而在高浓度范围QACs(分别为0.8 mg/L,10 μg/L,1.0μ/L,0.5 μg/L和15ng/L)则抑制了小球藻的生长以及降低了氮磷的去除率。QACs对小球藻生长及氮磷去除率的毒物兴奋效应浓度随着碳链长度增加而降低。当C8-TMAB、C10-TMAB、TTAB、DTAB. CTAB浓度分别为0.6 mg/L、4 μg/L、0.2 μg/L。0.05μg/L和5 ng/L时,小球藻去除氨氮和总磷的效率均达到最大值,其中氨氮去除率分别高于对照组(不含QACs) 24.87%、29.77%、32.89%、16.97%和14.66%,总磷去除率分别高于对照组41.41%、47.06%、48.29%、40.05%和13.31%。(2)5种QACs在低浓度范围,C8-TMAB (0-0.6 mg/L)、 C10-TMAB (0-8 μg/L)、DTAB (0-1.0 μg/L)、TTAB (0-0.5 μg/L)和CTAB (0-10 ng/L),通过增加叶绿素含量和降低叶绿素自发荧光强度促进了小球藻的光合作用,通过增加酯酶的荧光强度增强了酯酶活性；而高浓度QACs(分别为 0.8 mg/L, 10μg/L,1.0 μg/L,0.5 μg/L和15 ng/L)则抑制了其光合作用和酯酶活性。当Cg-TMAB, C10-TMAB、DTAB、TTAB和CTAB的浓度分别为0.6 mg/L、4μg/L,0.2μg/L、 0.05μg/L和5 ng/L时,小球藻叶绿素含量和酯酶活性的荧光强度均达到最大值,其中叶绿素a含量分别为19.29、16.83、15.87、15.91、17.63 mg/L,叶绿素含量b分别为8.51、12.92、13.93、13.55、11.73 mg/L,总叶绿素含量27.81、29.68、29.73、29.39、29.77 mg/L,酯酶活性的荧光强度分别为5344.51、4991.92、10587.31、6764.53和7770.22 a.u.,而小球藻叶绿素自发荧光强度最低,相比于对照组分别降低了33.75%,23.94%,20.02%,15.86%和19.89%。(3)低浓度CTAB (0-10 ng/L)促进了小球藻细胞内生化组分(蛋白质、可溶性多糖和脂质)的合成,与氮磷吸收相关的关键酶(谷氨酰胺合成酶、酸性磷酸酶和氢-ATP酶)活性、小球藻细胞的荧光参数(Fv/Fm、cφⅡ Fv/Fo、rETR)和能荷均得到提高,并在5 ng/L CTAB处达到最大值。其中,生化组份分别比对照组提高了31.81%、43.75%和11.62%,与氮磷吸收相关的关键酶分别为406.94 U/g、310.56 U/g和354.00 U/g,光合荧光参数分别为0.6、0.4、1.5和74.32 μmol·m2·s-1,能荷为0.72,表现为促进作用；而高浓度CTAB (15 ng/L)则抑制了小球藻藻细胞内生化组分的合成,降低了藻细胞中与氮磷吸收相关的关键酶和荧光参数及能荷,表现为抑制作用。(4)根据上述结果推断,低浓度CTAB对小球藻生长和氮磷去除效率所引起的毒物兴奋效应,可能是由于低浓度CTAB提高了小球藻细胞的光合活性及能量物质三磷酸腺苷(ATP)的合成,提高了小球藻氮磷吸收关键酶的活性,进而调节了小球藻的生理代谢机能并促进其生化组分的合成,是一种以过度补偿为主导的毒物兴奋效应机制。
【关键词】：季铵盐阳离子表面活性剂 毒物兴奋效应 藻类 氮磷去除 细胞活性
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-21
• 1.1 藻类及其在污水氮磷去除中的应用11-14
• 1.1.1 藻类的基本性质11-12
• 1.1.2 藻类在污水氮磷去除中的应用12-14
• 1.2 季铵盐阳离子表面活性剂及其藻类毒性效应14-17
• 1.2.1 季铵盐阳离子表面活性剂的性质及应用14-15
• 1.2.2 季铵盐阳离子表面活性剂的藻类毒性效应15-17
• 1.3 毒物兴奋效应及对藻类生长的影响17-19
• 1.3.1 毒物兴奋效应的概念17
• 1.3.2 毒物兴奋效应的机制17-19
• 1.3.3 毒物兴奋效应对藻类生长的影响19
• 1.4 本论文的研究内容与基本思路19-21
• 第2章 低浓度QACs对小球藻生物量及氮磷去除的毒物兴奋效应21-32
• 2.1 实验部分21-26
• 2.1.1 实验材料与仪器21-22
• 2.1.2 小球藻的培养22-23
• 2.1.3 小球藻生物量的测定23
• 2.1.4 小球藻生长曲线的测定23-25
• 2.1.5 小球藻对氮磷的去除实验25-26
• 2.2 实验结果与讨论26-31
• 2.2.1 低浓度QACs对小球藻生物量的毒物兴奋效应26-28
• 2.2.2 低浓度QACs对小球藻氮磷去除效率的毒物兴奋效应28-31
• 2.3 小结31-32
• 第3章 低浓度QACs对小球藻细胞活性的毒物兴奋效应32-40
• 3.1 实验部分32-33
• 3.1.1 实验材料与仪器32
• 3.1.2 小球藻的培养32
• 3.1.3 叶绿素含量的测定32-33
• 3.1.4 叶绿素自发荧光的测定33
• 3.1.5 酯酶活性的测定33
• 3.2 实验结果与讨论33-38
• 3.2.1 低浓度QACs对小球藻光合作用的毒物兴奋效应33-37
• 3.2.2 低浓度QACs对小球藻酯酶活性的毒物兴奋效应37-38
• 3.3 小结38-40
• 第4章 低浓度CTAB诱导小球藻产生毒物兴奋效应的机制40-56
• 4.1 实验部分40-45
• 4.1.1 实验材料与仪器40
• 4.1.2 小球藻的培养40
• 4.1.3 生化组分含量的测定40-41
• 4.1.4 氮磷吸收关键酶活性的测定41-43
• 4.1.5 叶绿素荧光参数的测定43
• 4.1.6 细胞内磷酸腺苷含量的测定43-45
• 4.2 实验结果与讨论45-55
• 4.2.1 低浓度CTAB对小球藻生化组分的毒物兴奋效应45-47
• 4.2.2 低浓度CTAB对小球藻氮磷吸收关键酶活性的毒物兴奋效应47-50
• 4.2.3 低浓度CTAB对小球藻光合荧光参数和能荷的毒物兴奋效应50-53
• 4.2.4 低浓度QACs对小球藻毒物兴奋效应的机制探讨53-55
• 4.3 小结55-56
• 第5章 研究结论及展望56-59
• 5.1 研究结论56-57
• 5.1.1 低浓度QACs对小球藻生物量及氮磷吸收的毒物兴奋效应56
• 5.1.2 低浓度QACs对小球藻细胞活性的毒物兴奋效应56-57
• 5.1.3 低浓度CTAB诱导小球藻毒物兴奋效应的机制57
• 5.2 创新点57-58
• 5.3 展望58-59
• 参考文献59-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文与参加的研究项目67

【参考文献】

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1 吴洁;陈晓娣;邓芸;朱凯;韩萍芳;顾军;;咪唑离子液体对四尾栅藻的毒性[J];生物加工过程;2015年02期

2 蒋松竹;郭黎卿;尹训飞;张源凯;齐鲁;王洪臣;;美国污水处理厂深度除磷技术分析[J];环境污染与防治;2015年03期

3 姜瑞;曾红云;王强;;氨氮废水处理技术研究进展[J];环境科学与管理;2013年06期

4 秦伯强;高光;朱广伟;张运林;宋玉芝;汤祥明;许海;邓建明;;湖泊富营养化及其生态系统响应[J];科学通报;2013年10期

5 喻方琴;葛飞;朱门君;梁志杰;刘燕;;季铵盐阳离子表面活性剂对普通小球藻和斜生栅藻的急性毒性[J];农业环境科学学报;2012年09期

6 王霞;杜大委;朱智文;;芳基咪唑啉季铵盐缓蚀剂的制备及其性能研究[J];应用化工;2012年06期

7 段炼;杜耀;陆秋琳;蔡卫丹;方治国;刘惠君;;离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐对斜生栅藻的毒性效应[J];中国环境科学;2012年05期

8 李祥英;杨法辉;李秀环;刘峰;慕卫;;两种季铵盐阳离子表面活性剂对水生生物的毒性效应[J];农业环境科学学报;2012年04期

9 姜恒;吴斌;阎冰;吴志强;邢永泽;;微藻叶绿素荧光技术在环境监测中的应用[J];环境工程技术学报;2012年02期

10 管超;孙志伟;安民;段舜山;;壬基酚对球形棕囊藻的生态毒性效应[J];生态环境学报;2011年04期

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本文编号：739433