本文關鍵詞：白腐菌溶藻特性及機理研究

  更多相關文章： 白腐菌 水體富營養(yǎng)化 溶藻特性 溶藻機理 毒理性

【摘要】：隨著水污染的日益加劇,水體富營養(yǎng)化問題正嚴重影響著人們的日常生活和生產,因此,探索出安全、高效的控藻技術顯得尤為重要。治理方法大多采用物理、化學和生物控藻,其中物理和化學控藻雖然見效快,但成本較高,且易產生二次污染。目前研究較熱的生物方法中大多采用水生動植物和細菌進行控藻,而采用白腐菌進行溶藻的研究卻鮮有報道。因此,本文以富營養(yǎng)湖泊中生長的藻類為研究對象,選用白腐菌進行控藻,首先研究了白腐菌控藻系統(tǒng)的構建,然后采用均勻實驗設計和響應面實驗設計方法優(yōu)化了白腐菌控藻系統(tǒng)對混合藻種和單一優(yōu)勢藻種的溶藻條件,隨后對白腐菌控藻系統(tǒng)的溶藻方式及溶藻機理也做了詳細的研究,最后對白腐菌控藻技術的毒理性做了初步評價。主要研究結果如下:①白腐菌控藻系統(tǒng)構建研究:基于溶藻效果及掛膜與馴化過程中的理化指標的檢測結果,最終選擇黃孢原毛平革菌和聚氨酯泡沫組合填料為白腐菌控藻系統(tǒng)中的白腐菌菌種和固定化載體填料,然后通過單因素實驗方法考察了白腐菌控藻系統(tǒng)溶藻的運行因素,初步確定了白腐菌控藻系統(tǒng)的最優(yōu)工況為:白腐菌投加量200mg/L,進水p H值7,反應溫度25℃,DO 7mg/L,HRT 48h。②白腐菌控藻系統(tǒng)對混合藻種的影響。采用均勻實驗設計方法優(yōu)化了白腐菌處理富營養(yǎng)化水體四季混合藻種的溶藻條件,確定白腐菌對春季混合藻種的溶藻最優(yōu)條件為:白腐菌投加量100mg/L、進水p H值8,反應溫度20℃、DO5mg/L,HRT 24h;白腐菌對夏季混合藻種的溶藻最優(yōu)條件為:白腐菌投加量200mg/L、進水p H值8,反應溫度25℃、DO 5mg/L,HRT 48 h;白腐菌對秋季混合藻種的溶藻最優(yōu)條件為:白腐菌投加量250mg/L、進水p H值5,反應溫度25℃、DO 8mg/L,HRT 36 h;白腐菌對冬季混合藻種的溶藻最優(yōu)條件為:白腐菌投加量100mg/L、進水p H值8,反應溫度25℃、DO 5mg/L,HRT 24 h,在最優(yōu)工況下,白腐菌控藻系統(tǒng)對四季富營養(yǎng)化水體的混合藻種均有較好的溶藻效果,溶藻率平均可以達到90%。③白腐菌控藻系統(tǒng)對單一優(yōu)勢藻種的影響。采用響應面實驗設計方法優(yōu)化了白腐菌處理富營養(yǎng)化水體優(yōu)勢藻種:隱藻、顫藻和四尾柵藻的溶藻條件,確定白腐菌控藻系統(tǒng)處理隱藻的最優(yōu)工況為:白腐菌投加量200mg/L,DO 6mg/L,HRT48h;白腐菌控藻系統(tǒng)處理顫藻的最優(yōu)工況為:白腐菌投加量250mg/L,DO7mg/L,HRT 48h;白腐菌控藻系統(tǒng)處理四尾柵藻的最優(yōu)工況為:白腐菌投加量250mg/L,DO8mg/L,HRT 48h;在最優(yōu)工況下,溶藻率平均分別為85.80%,87.24%和85.48%,DHA降低率平均分別為64.13%,64.22%和59.23%,可溶性蛋白質平均降低率分別為59.25%,64.50%和65.16%,MDA平均上升到0.116umol/L,0.135umol/L和0.128umol/L。④白腐菌控藻系統(tǒng)溶藻機理研究。采用傅里葉紅外光譜儀、流式細胞儀和環(huán)境掃描電鏡對溶藻前后藻細胞內部結構和表面結構進行分析后,推測白腐菌控藻系統(tǒng)的溶藻機理主要分為三步:第一步為物理吸附,藻細胞吸附在載體填料上后,填料上生長的白腐菌開始與藻細胞接觸并將其慢慢包裹住,逐漸破壞藻細胞完整的膜結構;第二步為分泌溶藻物質,白腐菌分泌的溶藻物質如過氧化氫酶、錳過氧化物酶、漆酶等以及少量的脂類或者多糖類物質,透過破損的細胞膜開始破壞藻細胞內的光合色素,阻斷藻細胞正常的光合作用及生理生化代謝活動;第三步為殺滅藻細胞,隨著白腐菌不斷的作用,不僅有效的抑制了藻細胞內生理代謝功能的正常發(fā)揮,還有效的破壞了藻細胞內的核酸物質,使其DNA也遭到損害,最終抑制或殺死了藻細胞。⑤白腐菌控藻系統(tǒng)毒理性研究。采用慢性毒理性實驗、微核實驗和彗星實驗手段,對白腐菌控藻系統(tǒng)溶藻后的水樣進行評價分析。通過飲用處理后的水樣,發(fā)現小白鼠均能正常的生長,說明白腐菌溶藻后,水樣中的生物體毒素被部分或者全部有效的降解了;通過微核實驗和彗星實驗發(fā)現,實驗組中蝌蚪紅細胞的微核率、核異常率、拖尾率及細胞損傷率均明顯低于對照組中用含藻水樣喂養(yǎng)的蝌蚪,通過上述毒理學分析手段初步確定,白腐菌控藻系統(tǒng)處理后的水樣毒理性較低,含藻水樣中的毒素發(fā)生了一定程度的降解,降低了發(fā)生二次污染的風險性。通過對白腐菌控藻系統(tǒng)處理富營養(yǎng)化水體中的混合藻種及單一優(yōu)勢藻種的最優(yōu)工況、機理及毒理性的相關研究后,期望為白腐菌控藻系統(tǒng)治理富營養(yǎng)化水體奠定理論基礎,使其在水體富營養(yǎng)化治理領域具有更大的社會價值及應用價值。
【關鍵詞】：白腐菌 水體富營養(yǎng)化 溶藻特性 溶藻機理 毒理性
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X172;X52
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.1.1 城市河流污染現狀12
• 1.1.2 水體富營養(yǎng)化的危害12-13
• 1.2 國內外控藻技術的研究進展13-17
• 1.2.1 藻華的預防措施13
• 1.2.2 藻華的治理措施13-17
• 1.3 白腐菌的研究現狀17-19
• 1.3.1 白腐菌的分類17
• 1.3.2 白腐菌的降解機理17
• 1.3.3 白腐菌控藻特性17-18
• 1.3.4 白腐菌控藻技術的應用18-19
• 1.3.5 生物固定化方法19
• 1.4 問題的提出19-20
• 1.5 課題研究目的、內容、技術路線20-21
• 1.5.1 研究目的20
• 1.5.2 研究內容20-21
• 1.5.3 研究路線21
• 1.6 創(chuàng)新點21-24
• 2 白腐菌控藻系統(tǒng)構建研究24-44
• 2.1 前言24
• 2.2 試驗材料24-26
• 2.2.1 實驗水質24-25
• 2.2.2 實驗所用菌種及培養(yǎng)基25
• 2.2.3 實驗裝置25-26
• 2.2.4 試劑與儀器26
• 2.3 試驗方法26-28
• 2.3.1 控藻白腐菌菌種的篩選26-27
• 2.3.2 白腐菌固定化載體填料的篩選27
• 2.3.3 白腐菌溶藻影響因素的研究27-28
• 2.3.4 實驗測定方法28
• 2.3.5 統(tǒng)計分析方法28
• 2.4 實驗結果28-41
• 2.4.1 最優(yōu)白腐菌菌種的篩選28-30
• 2.4.2 白腐菌固定化載體填料的篩選30-33
• 2.4.3 白腐菌溶藻影響因素結果33-41
• 2.5 討論41-42
• 2.5.1 白腐菌菌種對溶藻效果的影響41
• 2.5.2 固定化載體對溶藻效果的影響41
• 2.5.3 白腐菌運行因素對溶藻效果的影響41-42
• 2.6 本章小結42-44
• 3 白腐菌控藻系統(tǒng)對混合藻的溶藻效能研究44-72
• 3.1 前言44
• 3.2 實驗材料及方法44-50
• 3.2.1 實驗水質44-45
• 3.2.2 實驗裝置45
• 3.2.3 試劑與儀器45-46
• 3.2.4 實驗方法46-48
• 3.2.5 實驗測定指標48-49
• 3.2.6 統(tǒng)計分析方法49-50
• 3.3 實驗結果50-70
• 3.3.1 春季混合藻種白腐菌反應器均勻實驗結果50-51
• 3.3.2 白腐菌最優(yōu)工況處理春季混合藻種模型驗證51-55
• 3.3.3 夏季混合藻種白腐菌反應器均勻實驗結果55-56
• 3.3.4 白腐菌最優(yōu)工況處理夏季混合藻種模型驗證56-60
• 3.3.5 秋季混合藻種白腐菌反應器均勻實驗結果60-61
• 3.3.6 白腐菌最優(yōu)工況處理秋季混合藻種模型驗證61-65
• 3.3.7 冬季混合藻種白腐菌反應器運行工況65-67
• 3.3.8 白腐菌最優(yōu)工況處理冬季混合藻種模型驗證67-70
• 3.4 討論70-71
• 3.4.1 白腐菌對藻細胞脫氫酶活性的影響70
• 3.4.2 白腐菌對藻細胞可溶性蛋白質含量的影響70-71
• 3.4.3 白腐菌對藻細胞丙二醛含量的影響71
• 3.5 本章小結71-72
• 4 白腐菌控藻系統(tǒng)對優(yōu)勢藻溶藻效能研究72-98
• 4.1 前言72
• 4.2 實驗材料及方法72-75
• 4.2.1 實驗藻種72-74
• 4.2.2 實驗裝置74
• 4.2.3 試劑與儀器74
• 4.2.4 實驗方法74-75
• 4.2.5 統(tǒng)計分析方法75
• 4.3 實驗結果75-95
• 4.3.1 白腐菌處理隱藻響應面實驗結果75-78
• 4.3.2 白腐菌最優(yōu)工況處理隱藻模型驗證78-82
• 4.3.3 白腐菌處理顫藻響應面實驗結果82-85
• 4.3.4 白腐菌最優(yōu)工況處理顫藻模型驗證85-89
• 4.3.5 白腐菌處理四尾柵藻響應面實驗結果89-91
• 4.3.6 白腐菌最優(yōu)工況處理四尾柵藻模型驗證91-95
• 4.4 討論95-96
• 4.4.1 白腐菌對隱藻的影響95-96
• 4.4.2 白腐菌對顫藻的影響96
• 4.4.3 白腐菌對四尾柵藻的影響96
• 4.5 本章小結96-98
• 5 白腐菌控藻系統(tǒng)溶藻機理研究98-131
• 5.1 前言98
• 5.2 實驗材料及方法98-100
• 5.2.1 實驗材料98
• 5.2.2 實驗裝置98
• 5.2.3 試劑與儀器98
• 5.2.4 實驗方法98-99
• 5.2.5 實驗測定指標99-100
• 5.2.6 統(tǒng)計分析方法100
• 5.3 實驗結果100-128
• 5.3.1 白腐菌三種不同加入方式對隱藻處理效果100-105
• 5.3.2 白腐菌三種不同加入方式對顫藻處理效果105-109
• 5.3.3 白腐菌三種不同加入方式對四尾柵藻處理效果109-113
• 5.3.4 白腐菌三種不同加入方式處理前后藻細胞官能團的變化113-120
• 5.3.5 白腐菌處理三種藻前后流式細胞儀結果120-126
• 5.3.6 掃描電鏡結果126-128
• 5.4 討論128-130
• 5.4.1 白腐菌三種加入方式對藻類生理代謝的影響128
• 5.4.2 白腐菌三種加入方式對藻類官能團的影響128
• 5.4.3 白腐菌處理后對藻細胞內部結構的影響128-129
• 5.4.4 白腐菌處理后對藻細胞表面結構的影響129
• 5.4.5 白腐菌溶藻機理的探討129-130
• 5.5 本章小結130-131
• 6 白腐菌控藻系統(tǒng)毒理性研究131-147
• 6.1 前言131
• 6.2 實驗材料與方法131-134
• 6.2.1 實驗材料131
• 6.2.2 實驗裝置131
• 6.2.3 試劑與儀器131-132
• 6.2.4 實驗方法132-134
• 6.2.5 統(tǒng)計分析方法134
• 6.3 實驗結果134-144
• 6.3.1 慢性毒理性實驗結果134-136
• 6.3.2 微核實驗結果136-139
• 6.3.3 彗星實驗結果分析139-144
• 6.4 討論144-145
• 6.4.1 白腐菌處理后水樣對小白鼠的影響144-145
• 6.4.2 白腐菌處理后水樣對蝌蚪紅細胞微核的影響145
• 6.4.3 白腐菌處理后水樣對蝌蚪紅細胞DNA的影響145
• 6.5 本章小結145-147
• 7 結論與展望147-149
• 7.1 結論147-148
• 7.2 后續(xù)工作展望148-149
• 致謝149-151
• 參考文獻151-163
• 附錄163-164
• A. 作者在攻讀博士學位期間發(fā)表的論文目錄163
• B. 作者在攻讀博士學位期間申請及授權的專利目錄163-164
• C. 作者在攻讀博士學位期間參加的科研項目164

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本文編號：740737