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《浙江工商大学》 2015年
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蛋白核小球藻对单一及复合污染水中重金属的生物吸附研究

唐青青  
【摘要】:利用微藻藻体作为生物吸附剂修复水体中重金属污染有着普通物理化学方法所不具有的优势,因此它是当前水体中重金属污染生物修复的主要研究内容之一。论文以蛋白核小球藻为研究对象,研究了活藻对单一及复合污染水中重金属Cu、Cd、Pb的去除效果,并考察了重金属单一及复合污染对藻细胞生长特征及生化组成的影响,同时还研究了普通藻粉、破壁藻粉和提脂藻粉对Cu、Cd、Pb的去除效果。主要研究结果如下:(1)分别设置了4种高浓度梯度的重金属Cu、Cd、Pb溶液,研究了蛋白核小球藻在72h内对单独存在重金属的去除效果,并考察了单一污染重金属对藻细胞生长特征及生化组成的影响。结果表明,蛋白核小球藻72h内对3种重金属的去除是一个相对快速的过程,且重金属不同的初始浓度会显著影响蛋白核小球藻对其的去除过程。在Cu初始浓度为1mg·L-1时,30min内Cu的去除率达85.0%;在Cu浓度为5mg·Lq时,去除率从6h时的41.8%逐步提高至72h时的63.7%;在Cu浓度为20mg·L-1时瞬时去除率达63.8%,随后缓慢下降,到72h时去除率为54.5%。蛋白核小球藻对不同处理Cd吸附的初始阶段去除率较高,随时间的推移有缓慢下降的趋势,最后达到平衡状态,是个相对稳定的过程。蛋白核小球藻对Pb的吸附6h时去除率达到最大值,在Pb初始浓度为50mg·L-1、100mg·L-1、200mg·L-1、300mg·L-1时,其去除率分别为76.4%、80.7%、86.8%和87.5%,然后平稳下降,不同培养时间内去除率变化缓慢。此外,Cu、Cd、Pb单独存在对蛋白核小球藻的生长会产生显著抑制作用,且相同浓度下Cu对藻细胞生长的抑制作用最强。96h后叶绿素浓度、可溶性蛋白浓度、SOD酶活性的变化特征说明Cu、 Cd、Pb的存在会显著抑制叶绿素和可溶性蛋白的合成,且低浓度的Cu、Cd、Pb对SOD酶有激活作用。 (2)以单一污染重金属吸附实验为基础,研究了蛋白核小球藻对不同浓度Cu+Cd、Cu+Pb、Cd+Pb以及Cu+Cd+Pb复合污染重金属的去除效果,并考察了复合污染重金属对藻细胞生长特征及生化组成的影响。结果表明,实验初始阶段蛋白核小球藻对复合污染重金属有良好的去除效果,且在4种复合污染处理中,Pb的存在能够显著增加蛋白核小球藻对重金属的去除率。在Cu+Cd (2.5mg·L-1+10mg·L-11)的复合处理中,72h时蛋白核小球藻对Cu的去除率为39.5%,而在Cu+Pb (2.5mg·L-1+50mg·L-1)处理中,72h时对Cu的去除率可达82.8%;在Cu+Cd (2.5mg·L-1+10mg·L-1)处理中,72h时蛋白核小球藻对Cd的去除率为42.9%,而Cd+Pb(10m·L-1+50mg·L-1)处理中,72h对Cd的去除率可达92.0%;在不同浓度Cu+Cd+Pb处理中,蛋白核小球藻对3种重金属的去除率均在80.0%以上。同时,复合污染重金属对蛋白核小球藻生长的抑制作用和重金属浓度间呈正相关,会显著抑制叶绿素及可溶性蛋白的合成,且刺激机体产生SOD酶。 (3)研究了蛋白核小球藻藻粉对单一及复合污染Cu、Cd、Pb的吸附效果,探究了藻粉对不同重金属之间的选择性。结果表明,藻粉对单一污染Cu、Cd、Pb的去除是个快速的吸附过程,初始5min时就有较好的去除效果,3h内基本达到平衡,且藻细胞与金属离子结合紧密,不易脱附。2种重金属共存时,其吸附作用存在显著竞争关系。在Cu+Cd处理180min时,蛋白核小球藻藻粉对Cu的去除率为18.6%,对Cd的去除率为13.1%。而在同浓度Cu+P、. Cd+Pb处理180min时,藻粉对Cu和Cd的去除率为12.5%和26.5%,此时Pb的去除率分别为80.5%、75.5%。热力学研究表明,Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能对其拟合,Langmuir拟合效果较好,且藻粉对Cu、Cd和Pb的最大吸附量分别为33.784、30.395和172.414mg-g1,其吸附能力大小顺序为:PbCuCd。 (4)研究了破壁藻粉和提脂藻粉对重金属Cu、Cd和Pb的吸附效果。结果表明,破壁藻粉和提脂藻粉对3种重金属的吸附过程均是3h内基本达到平衡。以Cu为例,180min时破壁藻粉对4种浓度(5、20、50和80mg·L-1)Cu的去除量比普通藻粉分别下降了33.5%、45.3%、62.3%和62.8%,表明破壁藻粉对3种重金属的吸附效果不如普通藻粉。对普通藻粉进行提脂处理,提取的脂质含量可达17.0%以上,并且比较了上述4种浓度处理下Cu的吸附效果,发现180min时提脂藻粉对Cu的去除量分别为普通藻粉的1.187、1.006、0.831和1.111倍,可见提脂藻粉对重金属的去除效果与普通藻粉相近甚至更优。
【学位授予单位】:浙江工商大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X52;X173

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【参考文献】
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