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《浙江工业大学》 2017年
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小球藻对酚类物质吸附和降解行为研究

赵骊媛  
【摘要】:酚类物质通过工业废水的排放、杀虫剂的使用、饮用水消毒等途径进入到环境中,广泛存在于自然水体和沉积物中,对水中生物造成危害,会干扰它们的内分泌系统和激素水平。藻类在酚类物质生物降解方面有很好的优势,但环境条件的变化会影响藻的降解行为。本文选择淡水中常见的绿藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidsa)用于去除可解离的酚类化合物,2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP),通过短期和长期培养实验,旨在研究密闭环境中初始pH、2,4-DCP初始浓度、光暗比、碳源条件以及驯化处理等对小球藻去除2,4-DCP的影响,结果如下:本文通过超声细胞破碎仪辅助萃取对生物样品进行前处理,并建立了GC-MS方法用于测定水相和藻中2,4-DCP浓度,方法检出限分别为0.390μg/L和0.010μg/mg。考察了短期内藻密度基本不变情况下,初始pH和2,4-DCP初始浓度对蛋白核小球藻去除2,4-DCP的影响。结果表明,初始pH(5,6,7,8,9)会影响2,4-DCP在水体中的存在形态,与藻细胞膜上脂质分子、极性部位之间的相互作用以及藻在培养基中的生长状态,当初始pH为7~8时,小球藻对2,4-DCP的去除效果最好。当2,4-DCP初始浓度为30~350μg/L时,小球藻通过吸收转化去除2,4-DCP,去除率随时间逐渐增加,且2,4-DCP初始浓度越高,单位质量藻2,4-DCP去除量越大。同时还观察到2,4-DCP分子在藻内残留量很少,这与2,4-DCP的性质有关。考察了长期培养过程中,培养基初始pH(5,6,7,8,9)对小球藻生物降解2,4-DCP的影响。结果显示,初始pH为7.0时,小球藻对2,4-DCP的降解效率最大。酸性条件下降解效果较低,这可能与2,4-DCP进入藻细胞的途径和降解方式有关。考察了长期培养过程中,光暗比(24:0,16:8,12:12,0:24,0:24 h)对小球藻生物降解2,4-DCP的影响。结果表明,2,4-DCP的生物降解与小球藻的光合作用和呼吸作用活动有关,光暗比为(12:12 h)时降解效率最大。且只有在24 h完全黑暗条件下,2,4-DCP在藻内有少量生物积累。考察了长期培养过程中,培养基中碳源条件(柠檬酸、Na2CO3、柠檬酸+Na2CO3和无外加碳源)对小球藻降解2,4-DCP能力的影响。结果显示,蛋白核小球藻能够将2,4-DCP作为唯一碳源用于生长,外加碳源的添加能促进藻的生长,但会抑制酚类的生物降解。实验还考察了驯化处理对小球藻降解2,4-DCP的影响。小球藻经驯化后滞后期缩短,最大比生长率和2,4-DCP最大比降解率分别为0.47和1.44 d-1,是未驯化藻的1.62和1.97倍。研究还发现2,4-DCP的去除与藻的生长有关,体系中藻密度、叶绿素a含量与2,4-DCP残留浓度之间具有显著相关性。驯化过程提高了小球藻对2,4-DCP的适应性,体系中pH与上述三个变量之间的相关性增强。综上所述,藻类主要通过生物降解途径去除水中2,4-DCP,并将其用于生长。密闭环境中,在初始pH 7.0,光暗比(12:12 h),不添加额外碳源条件下小球藻具有最佳的2,4-DCP的去除效率。驯化后的小球藻对2,4-DCP的适应性增强,生长速率和生物降解能力增大。本研究对了解水中2,4-DCP的迁移转化行为以及淡水藻去除2,4-DCP的机制具有重要意义,为藻处理酚类废水工艺操作条件和藻种选择提供了理论依据。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X703;X173

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