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题名: 绿球藻(Chlorococcum sp.)对营养盐和重金属胁迫的响应及其对污水中N﹑P去除效果研究
作者: 邱昌恩
答辩日期: 2005-12-08
导师: 胡征宇
授予单位: 中国科学院水生生物研究所
授予地点: 水生生物研究所
学位: 博士
关键词: 绿球藻 ; 氮 ; 磷 ; Cu2+ ; Cd2+ ; Zn2+ ; Pb2+ ; 人工合成污水 ; 富营养化湖泊水
摘要: 本文研究了不同N﹑P浓度条件下绿球藻(Chlorococcum sp.)的生长及生理特征的变化及其对不同重金属(铜、镉、锌、铅)胁迫的响应;及其对人工合成污水﹑富营养化湖泊水中N﹑P的去除效果,旨在为被试藻类最终能否应用于含高浓度氮、高浓度磷以及重金属污水的处理提供科研依据。 不同浓度氮处理结果表明,低N条件下(0.015,0.15 g/L)绿球藻生长较好,对N的吸收率高达85%以上;高N条件下(4.5 ~30 g/L)被试藻类生长减缓甚至停滞,但对N的吸收率仍达70%-80%。当N浓度>4.5 g/L时,绿球藻的 Chl-a+Chl-b含量呈逐渐减少趋势;当N浓度>1.5 g/L时,绿球藻的硝酸还原酶(NR)活性、丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)活性随N浓度的增大而逐渐提高;当N浓度≥4.5 g/L 时,过氧化物酶(POD)活性显著提高。结果显示,绿球藻在N浓度1.5-15g/L范围内能维持一定的生长,其生理响应机制是由于利用氮源的酶NR的活性和防止细胞过氧化的酶POD和CAT的活性提高所致。 绿球藻可耐受的最高磷浓度为142.520 mg/L,低浓度磷和高浓度磷条件下,该藻的生长受到一定程度的抑制。在低浓度磷条件下,绿球藻对磷的吸收率达100%,高浓度磷条件下,吸收率波动在68.7%~26%之间。以BG11作对照,绿球藻Chl-a+Chl-b和Chl-a含量在低磷下随磷浓度的降低逐渐减少,高磷下随磷浓度的升高逐渐减少;高浓度磷下绿球藻丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)﹑过氧化物酶(POD)﹑过氧化氢酶(CAT)活性均随磷浓度的提高而逐渐增大,低浓度磷下它们随磷浓度的降低而逐渐增大。 重金属对绿球藻胁迫的实验结果表明, 在特定浓度条件下,Cu2+、Cd2+、Zn2+和Pb2+对绿球藻的显微结构、生长及生理特性具有显著影响。与对照BG11培养基相比,在低浓度,即:Cu2+浓度< 1mg/L、 Cd2+浓度< 5mg/L、 Zn2+浓度< 10mg/L、 Pb2+浓度< 50mg/L条件下培养的绿球藻,细胞壁无明显增厚,色素变化不大,但蛋白核由一个变为多个;暴露到高浓度重金属的绿球藻,细胞壁明显增厚,其中暴露到Cu2+的藻类的细胞壁增厚为多层,色素明显减少,蛋白核减少并回复到一个或没有蛋白核。当Cu2+、Cd2+、 Zn2+ 、Pb2+ 的浓度分别为0.01-0.1 mg/L、 0.1-1 mg/L、 0.1-1 mg/L、 0.1-10 mg/L时,绿球藻的生长与对照无明显差异;当四种金属离子的浓度分别为1-10mg/L、5-10mg/L、10-50mg/L、50-100mg/L时,绿球藻亦能维持一定的生长速率;但当浓度高达Cu2+(﹥50mg/L)、Cd2+(﹥50mg/L)、Zn2+(﹥100mg/L)、Pb2+(﹥200mg/L)时,绿球藻的生长均受到显著抑制。在1 mg/L Cu2+、10 mg/L Cd2+、< 10 mg/L Zn2+、10 mg/LPb2+ 条件下,绿球藻对四种重金属的去除率达到最高,分别为90.5%、88.0 5%、100%、99.75%。绿球藻的Chl-a+Chl-b以及Chl-a含量均随培养基中的Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+浓度的升高而逐渐减少。当Cd2+、Zn2+、Pb2+的浓度分别低于1 mg/L、10 mg/L、1 mg/L时,绿球藻的光合强度升高,之后则随浓度的增加而逐渐降低,在Cu2+条件下,绿球藻的光合强度一直随Cu2+浓度的增加逐渐降低。当Cu2+、Zn2+、Pb2+的浓度分别低于10 mg/L、10 mg/L、50 mg/L时, 绿球藻的呼吸强度随重金属离子浓度的增加而增加,高于此浓度时,呼吸强度降低;在Cd2+条件下,绿球藻的呼吸强度始终随Cd2+浓度的增加逐渐降低。在四种金属处理中,在设计的浓度下,绿球藻的丙二醛含量﹑过氧化物酶(POD)活性都随培养基中重金属离子浓度的升高而增强;过氧化氢酶(CAT)则是随重金属浓度的增大酶活性先升后降;超氧化物歧化酶活性在Cu2+、Pb2+ 处理下随重金属浓度的增大酶活性增强,在Cd2+、Zn2+ 处理下则是随重金属浓度的增大酶活性先升后降。 实验室条件下绿球藻对人工合成污水和富营养化湖泊水中N﹑P去除效果研究结果表明,在处理的第四天,绿球藻对人工合成污水中TP的去除率高达79.8%,对富营养化湖泊水中的PO4-P和TP的去除率分别高达94.07%和79.15%。绿球藻对人工合成污水中NH4+-N的去除率最高可达98.28%,相比之下,对NO3-N和TN的去除率仅33.54%和29.95%。在本实验条件下,绿球藻对富营养化湖泊水中TN、NH4+-N的去除率很低,有待进一步研究。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/11938
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绿球藻(Chlorococcum sp.)对营养盐和重金属胁迫的响应及其对污水中N﹑P去除效果研究.邱昌恩[d].中国科学院水生生物研究所,2005.20-25
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