【摘要】：氰化物作為工業(yè)原料被廣泛用于采礦、電鍍、合成纖維及制作染料等行業(yè),但絕大多數(shù)無機(jī)氰化物毒性強(qiáng)且容易揮發(fā),潛在危害極大。微藻是一類對(duì)環(huán)境脅迫相對(duì)敏感且具有吸收有毒物質(zhì)能力的自養(yǎng)型微生物。研究微藻與氰化物的相互作用可以更好了解氰化物對(duì)微藻的致毒機(jī)理和微藻對(duì)氰化物的去除機(jī)制,以達(dá)到用生物法來治理水體氰化物污染的目的。本文以斜生柵藻(Scenedesmus obliquus),普通小球藻(Chlorella vulgaris),銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小環(huán)藻(Cyclotella)四種微藻作為模式生物,采用化學(xué)分析和生物標(biāo)志物檢測(cè)相結(jié)合的方式,研究氰化物暴露對(duì)不同微藻的毒性效應(yīng)及內(nèi)在機(jī)理,對(duì)比不同微藻對(duì)氰化鉀溶液和實(shí)際廢水中氰化物的去除作用及影響因素。主要研究結(jié)果如下:(1)通過生長抑制實(shí)驗(yàn),對(duì)普通小球藻、斜生柵藻、銅綠微囊藻和小環(huán)藻分別進(jìn)行不同濃度氰化鉀溶液96 h暴露,對(duì)比氰化鉀對(duì)這四種微藻的毒性大小。結(jié)果顯示:氰化鉀對(duì)這四種微藻均有明顯的毒性,其96 h的半數(shù)有效濃度EC_(50)大小分別為0.12μg/L,0.84、0.38和0.13 mg/L,可知氰化鉀對(duì)普通小球藻的毒性作用最大,對(duì)斜生柵藻的毒性作用最小。(2)研究了氰化鉀對(duì)微藻的生長影響,發(fā)現(xiàn)氰化鉀對(duì)不同微藻生長的影響不一致。氰化鉀對(duì)普通小球藻的生長呈現(xiàn)“低促高抑”效應(yīng),即低濃度氰化鉀暴露促進(jìn)普通小球藻的生長,而高濃度的氰化鉀則抑制細(xì)胞生長,表現(xiàn)為0.1 mg/L氰化鉀暴露下,普通小球藻的細(xì)胞密度值、葉綠素a值和最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(Fv/Fm)值均明顯比空白組的數(shù)值高,高于0.1 mg/L的氰化鉀則降低了各個(gè)生長參數(shù)值。而氰化鉀對(duì)斜生柵藻、銅綠微囊藻和小環(huán)藻均呈現(xiàn)明顯的濃度-效應(yīng)現(xiàn)象,即氰化鉀暴露濃度越高,細(xì)胞生長抑制作用越明顯,各個(gè)生長參數(shù)值相比于空白組明顯降低。通過掃描電鏡觀察到氰化鉀脅迫培養(yǎng)后藻細(xì)胞表面形態(tài)變化明顯,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷程度隨氰化鉀暴露濃度的增加而越大,甚至出現(xiàn)破損現(xiàn)象。(3)通過細(xì)胞內(nèi)生物標(biāo)志物對(duì)氰化鉀脅迫的響應(yīng)及氰化鉀脅迫抗氧化酶mRNA的表達(dá)水平的影響的測(cè)定,探究氰化鉀對(duì)微藻細(xì)胞可能存在的致毒機(jī)理。研究表明:低濃度氰化鉀誘導(dǎo)微藻細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激,從基因水平調(diào)控抗氧化系統(tǒng)發(fā)揮作用,有效清除活性氧,緩解氧化損傷;而高濃度的氰化鉀則會(huì)加重細(xì)胞的氧化程度,超出抗氧化系統(tǒng)的能力,從而導(dǎo)致細(xì)胞損傷,進(jìn)而破壞了細(xì)胞的生理功能。(4)論文不但研究了氰化鉀對(duì)微藻生長的毒性效應(yīng),而且初步考察了微藻對(duì)氰化物的去除效果。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn),探討氰化鉀的自然降解與不同微藻對(duì)氰化鉀的去除作用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:微藻對(duì)于濃度為10 mg/L的氰化鉀的去除有著明顯的促進(jìn)作用。氰化鉀濃度從10 mg/L自然降解至5 mg/L需要80 h,而在斜生柵藻的作用下,36 h的去除率已超過50%,其他微藻作用下也只需48 h去除率就能達(dá)到50%。另外對(duì)微藻去除氰化物的適宜條件進(jìn)行了探索:pH控制在10左右,有利于微藻對(duì)氰化鉀的去除;同時(shí)對(duì)于普通小球藻和斜生柵藻,溫度適合控制在25℃,而對(duì)于銅綠微囊藻和小環(huán)藻,溫度則控制在30℃,這與微藻的種類有關(guān)。(5)通過微藻來處理實(shí)際電鍍廢水中的氰化物,得到了與模擬實(shí)驗(yàn)相似的結(jié)論。結(jié)果顯示:微藻處理A廠濃度約為11 mg/L的廢水時(shí),微藻作用下實(shí)際電鍍廢水中的氰化物去除率明顯高于自然條件下的降解效率,且不同微藻的去除能力不同,斜生柵藻、銅綠微囊藻、小環(huán)藻和普通小球藻對(duì)電鍍廢水中氰化物單位時(shí)間每百萬個(gè)藻細(xì)胞去除氰化物的質(zhì)量分別為1.29、0.95、0.77和0.46μg。對(duì)于B廠濃度為23 mg/L的實(shí)際廢水時(shí),微藻作用的氰化物去除效果不如其自然降解的效果好。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703;X173
【圖文】：

圖 1-1 氰化物的分類Fig. 1-1 Classification of cyanide1.1.1 氰化物的來源環(huán)境中的氰化物主要來源于人類活動(dòng)[4]。因?yàn)榍杌飳?duì)金屬具有很強(qiáng)的親和力，使得它廣泛應(yīng)用于金屬礦加工、冶煉、化工和電鍍等工業(yè)生產(chǎn)中[5, 6]。而這些工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的廢水、廢氣和廢渣，正是環(huán)境中氰化物的主要來源[7]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電鍍廢水[8]和焦化廢水[9]中氰化物含量分別為 30~50 mg/L 和 8.3~520 mg/L。然而，電鍍和金屬加工廠的個(gè)別操作中氰化物廢料在儲(chǔ)存幾年后，其廢水中氰化物的濃度可能高達(dá) 10000~3000mg/L[10]。自然環(huán)境中一些真菌，細(xì)菌，微藻(普通小球藻等)低等生物甚至高等植物（木薯，枇杷等）也會(huì)產(chǎn)生一定量的氰化物[7]。1.1.2 水環(huán)境中氰化物的賦存眾多污染源的長期排放導(dǎo)致了水環(huán)境中氰化物的廣泛賦存。氰化物極易溶于水，不穩(wěn)定且易和金屬形成化合物，因此氰化物的污染狀況會(huì)隨著空間位置不同而改變，導(dǎo)致地表水、地下水甚至飲用水中均能檢測(cè)到氰化物的殘留，這對(duì)生態(tài)安全和人類健康造成

氰化物不進(jìn)行及時(shí)處理，其污染風(fēng)險(xiǎn)有不斷增強(qiáng)的可能。中氰化物為劇毒物，飲用水中不應(yīng)有氰化物的賦存。但由于大量工業(yè)廢水檢測(cè)到了氰化物的賦存。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，飲用水中的氰化物主要、塑料廠及化肥廠排放的廢水[16]。由于現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)還無法準(zhǔn)物質(zhì)，因此飲用水中氰化物的檢出頻率較低。杜洪鳳等[17]用單掃的氰化物含量為 0.73 μg/L，證實(shí)了飲用水中氰化物的存在。的排放行業(yè)作為無機(jī)鹽工業(yè)的一個(gè)重要分支，年產(chǎn)量約 140 萬噸[18]，其氰化物進(jìn)入環(huán)境[19]。2004 年 4 月，國家環(huán)�？偩止荚诃h(huán)境中。我國每年氰化氫和氰化鈉的總產(chǎn)能均超過 20 萬噸，其產(chǎn)能、三位；美國僅在 2004 年一年就生產(chǎn)和應(yīng)用 18.38 億磅氰化物[2 年，中國工業(yè)廢水中氰化物污染物排放量達(dá)到 165.4 噸，與 2 1-2 顯示，各地區(qū)工業(yè)廢水氰化物的省份中，山西居多，占全國，其次是河南、江蘇和河北，這4個(gè)省份排放的氰化物之和約占全

課題擬以物化分析和生理生化分析相結(jié)合的方法，選取氰化鉀為目標(biāo)污染物為模式生物，一方面探討氰化物對(duì)微藻生長（以細(xì)胞數(shù)和葉綠素為指標(biāo)），OD、CAT 和 GSH）及代謝產(chǎn)物（MDA）的影響，另一方面以物理化學(xué)指標(biāo)照指標(biāo)分析不同微藻在不同環(huán)境條件下對(duì)氰化物的去除性能，并利用這些指態(tài)系統(tǒng)的毒理效應(yīng)和提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。具體研究內(nèi)容如下：采用微藻生長抑制試驗(yàn)，研究氰化物對(duì)不同微藻的毒性，確定微藻對(duì)目標(biāo)受范圍，篩選敏感種系和耐受種系；通過暴露實(shí)驗(yàn)，探討目標(biāo)污染物對(duì)不同微藻的生長影響及細(xì)胞內(nèi)生物標(biāo)志染物的響應(yīng)，揭示氰化物對(duì)微藻的致毒機(jī)理；通過改變實(shí)驗(yàn)條件（pH、溫度、初始暴露濃度等），研究不同微藻對(duì)氰化物，并確定微藻去除氰化物的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件及可處理氰化物臨界濃度；對(duì)比分析實(shí)際含氰廢水的自然降解和微藻處理效果，探索微藻在處理實(shí)際的作用及篩選去除性能優(yōu)勢(shì)物種。術(shù)路線據(jù)以上研究內(nèi)容，制定本文的技術(shù)路線（圖 1-3）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 熊子鷹;;水質(zhì)分析中關(guān)于氰化物的研究[J];科學(xué)中國人;2015年30期

2 付貴權(quán);韓婷婷;鞏秀玉;黃洪輝;;重金屬Cu~(2+)脅迫對(duì)半葉馬尾藻生長及生理生化特性的影響[J];南方水產(chǎn)科學(xué);2015年04期

3 張建;王萬超;李玉慶;薛二軍;孫曉瑩;;工業(yè)廢水中氰化物的生物去除技術(shù)研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年17期

4 倪妍;王毛蘭;賴勁虎;萬金保;;除草劑對(duì)藻類的生態(tài)毒理學(xué)研究述評(píng)[J];江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

5 宋偉勝;張士兵;馬棟梁;周方杰;;電鍍廠預(yù)防氰化物中毒的安全對(duì)策措施[J];廣東化工;2014年11期

6 楊國遠(yuǎn);萬凌琳;雷學(xué)青;汪亞俊;李愛芬;張成武;;重金屬鉛、鉻脅迫對(duì)斜生柵藻的生長、光合性能及抗氧化系統(tǒng)的影響[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

7 董亮;何永志;王遠(yuǎn)亮;董志揚(yáng);;超氧化物歧化酶(SOD)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào);2013年05期

8 閆慧芳;毛培勝;夏方山;;植物抗氧化劑谷胱甘肽研究進(jìn)展[J];草地學(xué)報(bào);2013年03期

9 裴斌;張光燦;張淑勇;吳芹;徐志強(qiáng);徐萍;;土壤干旱脅迫對(duì)沙棘葉片光合作用和抗氧化酶活性的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2013年05期

10 王晶;幸福堂;余良英;;地下水中氰化物污染狀況分析[J];礦業(yè)工程;2012年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 溫曉薇;陳歡直;解軍;;ROS在干細(xì)胞中的作用[A];第五屆泛環(huán)渤海生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2015年

2 蘇丹;孫賢波;;含氰廢水的來源及氰化物的質(zhì)量和排放標(biāo)準(zhǔn)比較[A];上海市化學(xué)化工學(xué)會(huì)2009年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 顧文輝;積累類胡蘿卜素的綠藻類囊體膜蛋白組學(xué)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2014年

2 程海翔;一株柵藻的分離培養(yǎng)及其應(yīng)用于養(yǎng)豬廢水處理的潛力研究[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 楊佳;武義某電鍍廢水處理工藝改造及運(yùn)營管理策略研究[D];浙江工商大學(xué);2017年

2 徐婷婷;磷、溫度和光照對(duì)小環(huán)藻—大型n灐鷯閽迦呦嗷プ饔玫撓跋靃D];河南師范大學(xué);2014年

3 楊帆;某制藥廠廢水的生物毒性評(píng)價(jià)研究[D];長安大學(xué);2013年

4 呂夢(mèng)夢(mèng);普通小球藻培養(yǎng)過程中pH條件優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2013年

5 王輝霞;富油斜生柵藻固定CO_2的試驗(yàn)研究[D];青島理工大學(xué);2010年

6 王曉霞;光催化氧化降解低濃度含氰廢水的研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2010年

7 陸雪梅;高濃度含氰農(nóng)藥廢水治理工藝的研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2003年

本文編號(hào)：2783933