高效降解有机污染物微藻的筛选

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本研究首先利用Biolog技术对微藻进行了有机物利用能力的高通量测定,然后检测多种微藻对苯酚和氯霉素的耐受性和降解作用,筛选出具有高耐受性和高降解率的优势藻种。主要研究结果如下:1.通过分析Biolog-ECO孔显色度的变化发现空星藻和蹄形藻可降解21种有机底物,微芒藻可降解23种有机底物;空星藻可降解的有机物集中在胺类和氨基酸类,微芒藻可降解的有机物集中在胺类,蹄形藻可降解的有机物集中在糖类;Biolog-ECO板所含31种底物中可以被微藻快速利用的有糖类中的3种,氨基酸1种,羧酸1种,胺类1种,酚酸类1种,不能被微藻利用的有D,L-α-磷酸甘油(糖类)、衣康酸(羧酸类)、苯乙胺(胺类)和2-羟基苯甲酸(酚酸类)。2.微芒藻对苯酚耐受性最高,96 h半数有效浓度(96 h-EC50)为577 mg/L;莱茵衣藻对氯霉素耐受性最高,96 h-EC50为450 mg/L。苯酚浓度为100 mg/L时,蛋白核小球藻的叶绿素含量超过对照组21.74%,最大光合效率为对照组的95.59%;苯酚浓度提高到700 mg/L,叶绿素含量和最大光合效率分别为对照组的16.36%和35.28%。对于其余供试微藻,在苯酚浓度为0-700 mg/L范围内,随着浓度提高叶绿素含量和最大光合效率受到的抑制逐渐增强。0-200 mg/L氯霉素对莱茵衣藻叶绿素含量和最大光合效率影响小,其它不同供试微藻在氯霉素的作用下叶绿素含量在第2天超过对照组20%-200%之后下降,最大光合效率降低。3.上述两种有机污染物的去除主要通过生物降解来实现,生物吸附、生物积累和非生物降解的作用较小。检测苯酚和氯霉素的含量变化发现微芒藻、肾壁藻和蹄形藻在300 mg/L苯酚培养基培养12天时培养液中苯酚降解率为100%,苯酚浓度提升至500mg/L,微芒藻、肾壁藻和蹄形藻在12天内的苯酚降解率分别为55.37%、77.26%和78.69%,肾壁藻和蹄形藻对苯酚的降解能力高于微芒藻,但是微芒藻对苯酚的耐受性远高于肾壁藻和蹄形藻,因此结合微藻的耐受性,微芒藻被选为具有较高苯酚耐受性和降解率的优势藻种;氯霉素初始浓度为150 mg/L时,腔棘藻降解率最高为72.77%。通过比较微藻的耐受性和降解能力,腔棘藻是具氯霉素高耐受性和高降解率的优势藻种。4.从培养方式、碳源的种类和浓度以及p H值来探究培养条件对微藻生长和有机污染物降解率的影响。从细胞生长、有机污染物的降解能力来看,兼养培养比自养、异养及不提供光照和碳源更适用于微芒藻的生长和苯酚氯霉素的降解;TP+0.1%冰乙酸和TP+0.1%丙酮酸钠更适用于微芒藻的生长和对苯酚和氯霉素的降解;过酸的环境不利于微藻的生长,p H值为6-7有利于微芒藻对苯酚和氯霉素的降解。5.将筛选出的优势藻种微芒藻和腔棘藻作为实验藻种,选择了不同类型抗生素作为代表化合物,进一步研究优势藻种对多种不同抗生素污染物的耐受性和降解能力。研究发现腔棘藻和微芒藻对不同抗生素表现出不同的耐受性和降解能力,其中阿莫西林的96 h-EC50高于2 g/L;腔棘藻和微芒藻对阿莫西林的最高降解率分别为37.3%和44.8%。腔棘藻对恩诺沙星的降解率最高为34.9%,微芒藻对恩诺沙星没有降解作用。四环素的非生物降解率为95.87%,剩余四环素的降解是微藻的生物降解作用。
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