普通小球藻对水体NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N去除效果及NO_(2)^(-)-N的同化途径

为评估水产养殖中小球藻在调控水体氨氮(NH_(4)^(+)-N)和亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)的应用前景,实验以普通小球藻为对象,饲料废水为培养液,首先检测了曝气、光照、光照+曝气条件下普通小球藻细胞密度及水体中NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N的时间变化规律,其次分析了时间(X1)、光照强度(X2)或初始藻密度(X3)对2种氮盐去除率(Y)的影响,最后评估了普通小球藻去除水体中NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和NO_(3)^(-)-N的效果,并解析了普通小球藻同化水体NO_(2)^(-)-N的潜在途径。结果显示,普通小球藻在适宜的光照条件下具有极佳的氮盐去除能力,其在18000 lx时对NH_(4)^(+)-N去除率高达96.23%,在9000 lx时对NO_(2)^(-)-N去除率高达99.19%;初始藻密度在2.5×105个/mL时对NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N去除率最高,分别为94.92%和99.05%。氮盐去除率与处理时间和光照强度的回归方程:YNH_(4)^(+)-N=1.189X1+5.79×10-4X2+24.158(R^(2)=0.664),YNO_(2)^(-)-N=1.562X1+1.909×10-3X2-26.078(R^(2)=0.762);氮盐去除率与处理时间和初始藻密度的回归方程为:YNH_(4)^(+)-N=0.888X1+1.02×10-5X3+32.555(R^(2)=0.408),YNO_(2)^(-)-N=1.746X1+1.64×10-5X3-17.250(R^(2)=0.613)。普通小球藻去除氮盐顺序为NH_(4)^(+)-N>NO_(3)^(-)-N>NO_(2)^(-)-N;NH_(4)^(+)-N同化阶段普通小球藻亚硝酸盐还原酶活性显著低于NO_(2)^(-)-N同化阶段。研究表明,普通小球藻能显著降低水体NH_(4)^(+)-N与NO_(2)^(-)-N含量,NO_(2)^(-)-N可能是由藻细胞内亚硝酸盐还原酶还原成NH_(4)^(+)-N而被普通小球藻同化吸收。该研究结果可为养殖水体原位生物修复提供科学依据。

六价铬对普通小球藻的急性毒性效应

为探究重金属铬在水环境中的致毒机理和生态风险,本实验开展不同浓度Cr^(6+)(0、0.1、0.75、1.5、2.25和3 mg/L)对受试生物普通小球藻(Chlorella vulgaris)的急性毒性实验,分析藻密度、叶绿素a(Chl-a)含量、多糖含量、蛋白(TP)含量、活性氧自由基(ROS)含量、丙二醛(MDA)含量、细胞膜通透性、总抗氧化(T-AOC)能力、总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量、植物螯合肽(PCs)含量和吸附效率等指标的影响。研究结果表明在96 h内Cr^(6+)各浓度组均会抑制藻细胞的生长,其中3 mg/L处理组抑制率最高,为57.32%,96 h-IC_(50)为2.067 mg/L。叶绿素a(Chl-a)含量和藻细胞生物量的变化呈现一致性,3 mg/L处理组最低,仅为对照组的26.60%。藻细胞胞内多糖和TP含量随着胁迫浓度的升高而降低。胁迫浓度的增加诱导了ROS含量的升高,3 mg/L浓度组ROS水平为对照组的6倍,MDA含量呈现相同趋势。此时藻细胞受到氧化损伤,细胞膜通透性显著增强,抗氧化体系受到激活,T-AOC、T-SOD、PCs和GSH酶活性在3 mg/L浓度组时分别为对照组的2.89倍、3.4倍、6.37倍和2.35倍。低浓度0.1 mg/L时重金属吸附率最高,高达76.00%。

3种有机溶剂对普通小球藻生长特性的影响

[目的]阐明藻类毒理学试验中使用有机溶剂可能对试验对象产生潜在毒性效应。[方法]以普通小球藻为研究对象,研究不同体积分数的3种有机溶剂(二甲基亚砜、乙醇、丙酮)对其生长速率、叶绿素a含量等生长特性的影响。[结果]当二甲基亚砜体积分数为0.01%~0.10%,普通小球藻藻密度与对照组相比无显著差异,当体积分数为0.50%~5.00%时,普通小球藻的生长显著抑制;当乙醇和丙酮体积分数为0.01%~2.00%时,普通小球藻的生长均表现出较明显的促进作用,当体积分数5.00%时,普通小球藻的抑制作用明显。在3种有机溶剂影响下,普通小球藻叶绿素a含量的变化趋势与藻密度、比生长速率表现出较好的一致性。[结论]该试验结果符合生态毒理学中的低促高抑规律,普通小球藻对乙醇和丙酮表现出更强的敏感性,建议在对普通小球藻相关毒理学试验中优先使用二甲基亚砜作为有机溶剂,且最大体积分数(NOEC)为0.10%。

普通小球藻生长与武汉东湖水体磷形态的相关研究

本文探讨了武汉东湖水体中总溶解磷（ＴＩＰ）、溶解反应磷（ＧＲＰ）、总反应磷（ＴＲＰ）、溶解水解磷（ＳＨＰ）和颗粒磷（ＰＰ）对普通小球藻生长的生物有效利用性。 进行了普通小球藻生长量与各磷形态及总磷（ＴＰ）被利用浓度的一元相关分析，进一步讨论了这些一元相关方程的不足。并用多元回归分析建立了普通小球藻生长量（Ｎ）与所测几种磷形态被利用浓度（ＣＴＳＰ，ＣＳＲＰ，ＣＴＲＰ，ＣＳＨＰ，Ｃｐｐ）的相关模型。这些模型可用于评价湖泊水体富营养化的程度及预测藻的生长潜力。

萘及其衍生物对普通小球藻的毒性效应

本文研究了萘及其衍生物(萘、1-萘酚、2-萘酚和1-萘胺)对普通小球藻的生长、叶绿素含量、光合强度和呼吸强度的影响。萘、1-萘酚和1-萘胺在低浓度下能促进普通小球藻的生长,高浓度则抑制藻的生长;2-萘酚在实验浓度下都抑制藻的生长。萘、1-萘酚、2-萘酚和1-萘胺的96hEC_(50)分别为98.06、11.87、13.39和6.95mg/L。萘及其衍生物对叶绿素含量和光合强度的影响比对生长的影响强,而对叶绿素含量的影响又比对光合强度的影响强。可以这样认为:萘及其衍生物对普通小球藻生长的抑制是通过抑制藻叶绿素a的形成,进而降低光合强度实现的。低浓度的萘和1-萘酚增强普通小球藻的呼吸强度,而高浓度则减弱;与此相反,低浓度的2-萘酚对藻的呼吸强度影响不大,高浓度能显著增强;在实验浓度下的1-萘胺使藻呼吸强度明显减弱,但随着时间的推移,呼吸强度出现回升,且高浓度回升较快。

α-萘酚胁迫对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

研究了 α-萘酚对普通小球藻的生长、光合色素和 MDA含量及抗氧化酶 ( SOD、CAT、POD)活性的影响 .结果表明 ,随着 α-萘酚浓度的升高 ,藻的生长速率、叶绿素 a与类胡萝卜素的含量 ,SOD、CAT、POD活性均先升高后下降 ,除 POD活性在 5 .0 0 m g· L- 1时达到最大值外 ,其余均在 2 .0 0 mg· L- 1达到最大 .而在 α-萘酚浓度低于 2 .0 0 mg· L- 1时 ,MDA含量变化不大 ,只有当 3种抗氧化酶活性呈不同程度的下降后 ,MDA含量才急剧上升 ,膜脂过氧化加剧 .说明 α-萘酚导致普通小球藻膜脂过氧化是其致毒机制之一 ,而抗氧化酶在一定污染物浓度范围内具有防御保护作用 .

氮磷质量浓度对普通小球藻和鱼腥藻生长竞争的影响

研究氮磷质量浓度对藻类生长竞争的影响,对于揭示如何通过控制环境因子促进有益藻类生长繁殖、抑制有害藻类生长繁殖,并利用藻类调节养殖环境和提高水体初级生产力具有重要意义。设置了4个氮磷质量浓度梯度(N 0.18μg·m L-1,P0.025μg·m L-1;N 0.36μg·m L-1,P 0.050μg·m L-1;N 0.72μg·m L-1,P 0.100μg·m L-1;N 3.60μg·m L-1,P 0.500μg·m L-1),通过测算比生长速率、生长曲线、竞争抑制参数,研究了不同氮磷质量浓度对普通小球藻(Chlorella vulgaris)和鱼腥藻(Anabaenasp.strain PCC)生长和种间竞争的影响。结果表明,在单种培养体系中,普通小球藻和鱼腥藻的最大藻细胞数量均随氮磷质量浓度的增加而增加,最大藻细胞数量分别为198.9×105 cells·m L-1和424.8×105 cells·m L-1;氮磷质量浓度对藻类的竞争能够产生明显影响,在共培养体系中,鱼腥藻的最大藻细胞数量表现为:中高氮磷组(208.9×105 cells·m L-1)>中低氮磷组(98.3×105 cells·m L-1)>高氮磷组(64.7×105 cells·m L-1)>低氮磷组(45.3×105 cells·m L-1)。同时,种间竞争抑制参数的测算结果表明,4组氮磷质量浓度下鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)分别为2.599、0.564、0.772、1.618,普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β)分别为0.434、0.321、0.466、-8.899,鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)均大于普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β);低氮磷质量浓度时,鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)最大,为2.599;中高氮磷质量浓度时,普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β)最大,为0.466。根据Lotka-Volterra竞争模型中的两物种竞争结局可初步判断,低、中高氮磷、高氮磷质量浓度时,鱼腥藻在竞争中占优势;中低氮磷质量浓度时,鱼腥藻和普通小球藻稳定共存。

铜绿微囊藻和普通小球藻在不同pH下生长特性及竞争参数计算

对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)分别在pH5、6、7、8、9、10、11下进行纯培养和混合培养试验,应用logistic种群增长模型和Lotka-Volterra竞争模式进行参数计算,结果显示pH对2株藻的生长及竞争关系都有显著的影响,铜绿微囊藻pH在8～11范围内生长良好,其最佳生长pH值为9,而普通小球藻则pH在7～9之间生长较好,其最佳pH值为8。共同培养的试验结果显示碱性环境中铜绿微囊藻的竞争优势强于普通小球藻,pH为8～10时β值大于α值,而pH=7时普通小球藻占优势,α值大于β值。

pH对鱼腥藻和普通小球藻生长竞争的影响

pH值是藻类生长环境的重要理化指标,它可以通过改变环境酸碱度和碳酸盐平衡系统及不同形态无机碳分配关系来影响藻类的生长。为揭示水体中常见藻类的生长过程及其与pH的相互关系,设置了6.0,7.0,8.0和9.0等4个pH梯度,通过室内实验模拟水体条件,研究不同pH条件下主要水华藻类——鱼腥藻(Anabaena sp.strain PCC)和常见淡水藻类——普通小球藻(Chlorella vulga)的生长和种间竞争。结果表明,无论是在单种培养还是在共同培养体系中,4个pH条件下两种藻类的最大生物量差异显著(P<0.05),鱼腥藻和普通小球藻的最适pH均为9.0,其中单种培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为4 473.5×104,689.6×104 cells·mL-1;共同培养时鱼腥藻和普通小球藻的最大生物量分别为2 798.0×104,296.5×104 cells·mL-1。竞争试验结果表明,pH对藻类种间竞争抑制参数能够产生显著影响,pH 7.0时普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β)最大,为12.91;鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)则是pH 6.0时最大,为1.778。在4个pH条件下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β)均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α),与单种培养相比,鱼腥藻最大藻细胞数受到明显削弱,说明普通小球藻在竞争中占优势。因此,在水产养殖过程控制和精准培水技术研究,以及控制养殖水体富营养化的过程中,可以通过调节养殖水体pH值以及普通小球藻的浓度来控制鱼腥藻的生长。

利用啤酒废水培养普通小球藻生产微藻生物质和油脂

研究了普通小球藻在未处理啤酒废水及改良啤酒废水中的生长及积累油脂特性,并优化了改良啤酒废水培养小球藻的营养盐组成。优化得到适于培养小球藻生产微藻生物质和积累油脂的改良啤酒废水培养基组成为:在未经处理的啤酒废水中添加KNO30.50 g/L、MgSO40.75 g/L、Na2HPO40.75 g/L,调整pH至8.0。在此培养基中小球藻细胞质量浓度达0.94 g/L,为对照组的2.69倍;体积油脂产率达11.84 mg/(L.d),为对照组的1.97倍。研究表明,利用改良的啤酒废水培养小球藻可同时实现有机废水的资源化利用与降低微藻培养成本的双重目的,具有潜在的应用前景。

不同营养方式对普通小球藻生长特性和细胞组成的影响

采用自养、异养和混合培养3种营养方式对普通小球藻进行了培养,分析了3种培养方式下小球藻的生长曲线、比生长速率和产率、培养基中pH和葡萄糖的变化,测定了藻细胞的光合色素、蛋白质和油脂含量及其产率。结果表明:混合营养条件下小球藻的比生长速率为自养的4.25～4.43倍、异养的0.78～1.00倍,产率为自养的5.79～6.27倍、异养的1.11～1.31倍;混合营养条件下,单位体积小球藻培养液中总叶绿素、蛋白质和油脂的产率分别为3.62 mg/(L·d)、53.41 mg/(L·d)和44.65 mg/(L·d),均高于自养和异养培养。研究认为,混合营养方式更加符合微藻生长的实际环境,是高密度、高含量活性物质培养微藻的理想方式,具有潜在的应用价值。

普通小球藻对邻苯二甲酸二丁酯的富集与降解研究

本实验选取一种典型的富营养化优势藻种普通小球藻(绿藻),研究该藻对典型内分泌干扰物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的富集和降解过程。实验在250mL锥形瓶中进行,采用气相色谱分析样品中DBP浓度变化。结果表明,普通小球藻对DBP有明显的富集,但生物降解作用并不显著,且降解符合一级反应动力学。(1)T=25℃,DBP初始浓度分别为0.198、1.82和4.85mg·L-1时,藻相中DBP浓度分别在12、1和1h达到最大,最大值分别为1.37、85.9和238mg·g-1DW;生物浓缩系数(BCFs)分别在12、1和1h达到最大,最大值分别为8.01×103、4.83×104和5.36×104;生物降解速率常数(kA)分别为0.00、0.80×10-3和0.30×10-3h-1。这可能是由于DBP初始浓度过低导致藻细胞中DBP浓度很小,从而藻对DBP的降解作用不明显;DBP初始浓度较高,对普通小球藻产生了毒性效应,从而抑制了藻的生长和藻体中相关酶的活性,导致降解程度较低。(2)DBP初始浓度约为2.00mg·L-1,实验温度分别为13℃和25℃时,藻相中DBP浓度和BCFs均在1h达到最大,最大值分别为24.0mg·g-1DW及1.23×104和85.9mg·g-1DW及4.83×104;kA分别为0.60×10-3和0.80×10-3h-1。这说明,在普通小球藻适宜生长温度范围内,温度升高有利于藻对DBP的生物降解。

三种浸提方法从普通小球藻中提取油脂的比较研究

分别采用直接浸出、索氏提取和超声波辅助提取三种方法从小球藻(Chlorella vulgaris C9-JN2010)藻粉中提取油脂。选择了三种方法各自的最适提取剂,研究了提取时间对提取率的影响以及提取方法对小球藻油脂肪酸组成的影响。结果表明,三种方法的提取率最高可分别达到84.06%、89.11%和88.66%,所得油脂在脂肪酸组成上无明显差别。超声波辅助提取法的提取效率最高、具有工业放大的前景。小球藻油中亚麻酸、亚油酸等多不饱和脂肪酸含量较高,可作为功能性油脂进行开发。

川蔓藻在再生水体中对普通小球藻的化感作用

采用川蔓藻植株体与普通小球藻在再生水中共培养和使用再生水种植川蔓藻的种植水纯培养普通小球藻的方法,在实验室条件下研究了在滨海再生水河道中生长的沉水植物川蔓藻对小球藻的化感作用．结果表明,川蔓藻对普通小球藻具有显著的抑制作用．在共培养实验中,96 h的抑制率为88．86％;在种植水纯培养实验中,96 h的抑制率为48．91％．川蔓藻的种植水对普通小球藻的化感作用系数平均为-0．2448．川蔓藻的叶和根的种植水对普通小球藻均有抑制效果,96 h的抑制率为叶34．71％,根14．12％;平均的化感作用系数叶为-0．1317,根为-0．0901;川蔓藻的根和叶均能释放化感物质,但抑制小球藻的化感物质主要通过叶释放．

普通小球藻对不同浓度镉胁迫的生理应答

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为研究材料探讨不同镉浓度对小球藻生理生化特性的影响。研究结果表明:在5—40μmol/L的Cd^(2+)胁迫下,普通小球藻的蛋白质、多糖和叶绿素含量均表现为随着Cd^(2+)浓度的增加呈现逐渐增加的趋势,30μmol/L略高于对照组后又逐渐降低;小球藻细胞中SOD活性及过氧化氢(H_2O_2)含量表现出先增加后减弱的趋势,35μmol/L时达到最大;而小球藻中MDA含量随着Cd^(2+)浓度的升高一直增加。这说明在重金属镉胁迫下小球藻会通过不同的生理应答来维持自身的正常生长代谢。

黑暗条件下普通小球藻处理废水的研究

通过光暗条件下普通小球藻的废水处理、黑暗条件下菌藻协同处理废水、黑暗条件下普通小球藻可持续生长的实验对小球藻黑暗条件下废水处理进行了研究。结果表明,黑暗条件下小球藻对COD的去除强于光照条件,对氮磷的去除不如光照条件。在黑暗、静置条件下,藻菌混合体系对废水中COD和氮磷的去除以小球藻为主导;在黑暗、摇床条件下,藻菌混合体系对废水中COD和氮磷的去除以活性污泥为主导;而且,黑暗条件下藻菌混合并不会出现两者互利共生强化废水处理的效果;小球藻能够在黑暗条件下长期生长并稳定地处理废水。

温度对普通小球藻和鱼腥藻生长竞争的影响

通过室内实验研究了不同温度条件下主要水华藻类——鱼腥藻(Anabaena sp.strain PCC)和常见淡水藻类——普通小球藻(Chlorella vulgaris)的生长和种间竞争,结果表明在单种培养和共同培养体系中,普通小球藻的最大藻细胞浓度随着温度的升高而增加;鱼腥藻生长最适温度为30—35℃。温度对藻类种间竞争抑制参数能够产生明显影响,鱼腥藻在温度为15℃时对普通小球藻的竞争抑制参数最大,分别是25℃、30℃、35℃时的1.24倍、1.14倍和1.12倍;而普通小球藻在30℃时对鱼腥藻的竞争抑制参数最大,分别是15℃、25℃、35℃条件下的4.25倍、2.03倍和1.20倍。在4个试验温度下普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数均大于鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数。根据Lotka-Volterra竞争模型可推断,在4个温度条件下,普通小球藻和鱼腥藻在竞争中不稳定共存。

光照对普通小球藻和鱼腥藻生长竞争的影响

研究光照对藻类生长竞争的影响对于揭示如何通过控制环境因子促进有益藻类生长繁殖、抑制有害藻类生长繁殖,并最终实现利用藻类调节养殖生态环境和提高水体初级生产力具有重要意义。为此,试验设置了660、2200、4400、6 6001×4个光照梯度,通过测算比生长速率、生长曲线、竞争抑制参数,研究不同光照强度对普通小球藻(Chlorella vulgaris)和鱼腥藻(Anabaena sp.strain PCC)生长和种间竞争的影响。结果表明:单种培养条件下,鱼腥藻和普通小球藻的最大藻细胞浓度呈现出随着光照强度的增强而升高的趋势;普通小球藻在660、2200、4400、66001x光照强度下达到最大藻细胞浓度的时间分别为14、15、17、17 d,最大藻细胞浓度分别为961.2×10~4、1858.3×10~4、3 258.8×10~4、3227.2×10~4 cells·mL^(-1);鱼腥藻在4个光照下达到最大藻细胞浓度的时间分别为17、18、21、21 d,最大藻细胞浓度分别为4 018.3×10~4、8 325.0×10~4、10552.8×10~4、10 073.4×10~4 cells·mL^(-1)。共同培养条件下,光照强度对两种藻的竞争作用产生显著影响。同时,种间竞争抑制参数的测算结果表明,4组光照强度下,鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)均小于普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β);光照强度66001x时,普通小球藻对鱼腥藻的竞争抑制参数(β)最大,为7.94;光照强度44001x时,鱼腥藻对普通小球藻的竞争抑制参数(α)最大,为0.45。根据Lotka-Volterra竞争模型中两物种的种间竞争结局可初步判断,光照强度22001x时,普通小球藻在竞争中占优势;光照强度为660、4400、66001x时,鱼腥藻和普通小球藻不稳定共存。

普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基

采用单因素实验和均匀实验获得了适合于普通小球藻异养-光自养串联培养的培养基(HA-SK培养基),其关键是C/N比和保证足够的C,N供应.采用该培养基在摇瓶中异养-光自养串联培养普通小球藻,异养培养结束时细胞密度达13.17g/L,经过36h光自养培养后藻体蛋白质和叶绿素含量分别达49.75%和30.17mg/g.用5L生物反应器和1L平板光生物反应器串联培养,藻细胞密度最高可达15.36g/L,藻体蛋白质和叶绿素含量分别达54.78%和31.23mg/g.表明采用HA-SK培养基进行异养-光自养串联培养可实现普通小球藻的高密度高品质培养.

普通小球藻对DEHP的富集和降解动力学

微藻具有富集和降解有机污染物的能力.邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)是最重要且用量最大的一种酞酸酯类化合物,为此选择普通小球藻,研究它对DEHP的富集和降解动力学.实验在250mL三角瓶中进行,温度为(25±1)℃,光强为(4000±100)lx,DEHP的初始浓度约为0.4mg/L.实验结果表明,普通小球藻对DEHP有较明显的富集与生物降解作用,8d的藻富集率为28.100,藻降解率为25.700,藻对DEHP富集量在0.5h达最大为107.4mg/g(干重),富集系数在6h达最大为3.67×105.藻对DEHP的降解符合一级动力学过程,降解速率常数为0.0021h-1.