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《浙江大学》 2012年
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铜和铬对小球藻的致毒机理及解毒方法研究

宋淑芳  
【摘要】:微藻能通过吸附和吸收机制清除水中的重金属,因其成本低、生长繁殖快、便于大规模养殖,已被成功用作废水处理的生物吸附介质。但高浓度的重金属也会对微藻产生影响,限制了微藻在废水处理中的应用。本文研究了重金属对藻类的毒性及致毒机理,探索了不同物质对重金属的解毒作用。主要包括以下内容: (1)利用超声破碎法、研磨法、酶法提取菠菜和普通小球藻中的叶绿体,制备了类囊体膜和PSⅡ,同时对它们从形态学和希尔活力进行了检验;研究了叶绿体对Cr(Ⅵ)的还原;比较了海藻酸钠、SBA-15等不同固定方法对叶绿体、类囊体膜和PSⅡ的影响。微藻因细胞壁的特殊成分提取叶绿体比菠菜困难,尤其是栅藻;单位叶绿素浓度的希尔活力大小:类囊体膜研磨法叶绿体PSⅡ酶法叶绿体;叶绿体的活性受保存时间影响,时间越长活力越低,但是叶绿体浓度越高,活性下降速率越慢;叶绿体可通过光还原作用将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ);不同浓度的叶绿体对Cr(Ⅵ)的转化率不同;Cr(Ⅵ)影响叶绿体的光还原能力,浓度越大,对叶绿体光合作用的损伤越大;海藻酸钠包埋后叶绿体和类囊体膜希尔活性降低,SBA-15负载后PSⅡ对Cr(Ⅵ)的光还原能力增加。 (2)以Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)为代表,通过测定普通小球藻和及其离体叶绿体的ROS、SOD和CAT酶活性、脂质过氧化物产物(MDA),以及叶绿素荧光参数,从氧化损伤和光合作用角度研究重金属对微藻毒性及可能机理。Cu(Ⅱ)对小球藻的生长毒性大于Cr(Ⅵ)。高浓度的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)使小球藻受到严重氧化胁迫,抗氧化酶活性降低,PSⅡ受损,光合能力和自我保护机制减弱;低浓度的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)未引起氧化损伤和抗氧化系统的变化,反而刺激PSⅡ启动光保护能力以增强光合活力,PSⅡ的捕光能力增强,量子产量和电子传递效率提高。离体叶绿体的ROS与Cu(Ⅱ)浓度呈现出良好的浓度-效应关系;Cr(Ⅵ)作用下,ROS的水平也与Cr(Ⅵ)的浓度呈现一定的浓度-效应关系,但变化不明显,且浓度水平远低于Cu(Ⅱ)的作用;叶绿体的Hill活性的变化规律与ROS相同,说明ROS在导致叶绿体光合作用受损中起着重要作用;Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)导致ROS的产生跟光照有关。 (3)通过体外试验和藻类活体试验,探讨了不同外源物质对ROS的消除作用,为降低重金属对藻类的毒性作初步探索。联吡啶(Bpy)及其衍生物能与Cu(Ⅱ)形成金属螯合物,催化H2O2分解成H2O和O2,起到类过氧化氢酶的作用,降低了重金属引起的ROS,保护了普通小球藻的生长繁殖和光合作用活性;而Bpy及其衍生物与Cr(Ⅵ)形成的化合物没有类过氧化氢酶作用,对ROS没有清除作用,毒性反而略高Cr(Ⅵ)单独作用;Bpy本身对普通小球藻有一定生长毒性,对PSⅡ的活性和抗胁迫能力有一定影响,对ROS及其酶的影响较小;试验浓度内Bpy-COOH对普通小球藻无生长抑制作用。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X173

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