本文關(guān)鍵詞：低濃度QACs對小球藻生長及氮磷去除的毒物興奮效應(yīng)

  更多相關(guān)文章： 季銨鹽陽離子表面活性劑 毒物興奮效應(yīng) 藻類 氮磷去除 細(xì)胞活性

【摘要】：大量含氮磷的污染物排放到水體中,致使我國河流和湖泊等水域產(chǎn)生富營養(yǎng)化,嚴(yán)重威脅飲用水安全和水生生態(tài)平衡。藻類具有高效吸收氮磷的能力,并能將其轉(zhuǎn)化為自身復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)。近年來,基于藻類生物膜的脫氮除磷技術(shù)受到廣泛關(guān)注。然而,城鎮(zhèn)污水中的氮磷等營養(yǎng)態(tài)物質(zhì)往往與有機(jī)污染物共存,如季銨鹽陽離子表面活性劑(QACs)等。當(dāng)QACs在污水中的濃度低于某個閾值時,可能對藻類產(chǎn)生毒物興奮效應(yīng)。雖然已有研究報道了藻類生長的毒物興奮效應(yīng),但關(guān)于QACs的毒物興奮效應(yīng)在藻類氮磷去除過程的作用及機(jī)制尚不明晰。本論文以淡水中常見的單細(xì)胞綠藻小球藻(Chlorella vulgaris)為受試生物,選擇了5種不同碳鏈長度的典型季銨鹽陽離子表面活性劑(QACs)作為代表,即八烷三甲基溴化銨(Cg-TMAB)、十烷基三甲基溴化銨(C10-TMAB)、十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、十四烷基三甲基溴化銨(TTAB)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),在評價低濃度QACs對小球藻生長及氮磷去除的毒物興奮效應(yīng)和低濃度QACs對小球藻細(xì)胞活性毒物興奮效應(yīng)的基礎(chǔ)上,以CTAB為代表重點(diǎn)研究了毒物興奮效應(yīng)的機(jī)制。論文得出以下結(jié)論：(1)5種QACs (C8-TMAB、C10-TMAB、TTAB、DTAB、CTAB),在低濃度范圍內(nèi)(分別為0-0.6 mg/L,0-8 μg/L,0-1.0 μg/L,0-0.5和0-10 ng/L)均表現(xiàn)為毒物興奮效應(yīng),即促進(jìn)了小球藻的生長和增加了氮磷去除率,而在高濃度范圍QACs(分別為0.8 mg/L,10 μg/L,1.0μ/L,0.5 μg/L和15ng/L)則抑制了小球藻的生長以及降低了氮磷的去除率。QACs對小球藻生長及氮磷去除率的毒物興奮效應(yīng)濃度隨著碳鏈長度增加而降低。當(dāng)C8-TMAB、C10-TMAB、TTAB、DTAB. CTAB濃度分別為0.6 mg/L、4 μg/L、0.2 μg/L。0.05μg/L和5 ng/L時,小球藻去除氨氮和總磷的效率均達(dá)到最大值,其中氨氮去除率分別高于對照組(不含QACs) 24.87%、29.77%、32.89%、16.97%和14.66%,總磷去除率分別高于對照組41.41%、47.06%、48.29%、40.05%和13.31%。(2)5種QACs在低濃度范圍,C8-TMAB (0-0.6 mg/L)、 C10-TMAB (0-8 μg/L)、DTAB (0-1.0 μg/L)、TTAB (0-0.5 μg/L)和CTAB (0-10 ng/L),通過增加葉綠素含量和降低葉綠素自發(fā)熒光強(qiáng)度促進(jìn)了小球藻的光合作用,通過增加酯酶的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)了酯酶活性；而高濃度QACs(分別為 0.8 mg/L, 10μg/L,1.0 μg/L,0.5 μg/L和15 ng/L)則抑制了其光合作用和酯酶活性。當(dāng)Cg-TMAB, C10-TMAB、DTAB、TTAB和CTAB的濃度分別為0.6 mg/L、4μg/L,0.2μg/L、 0.05μg/L和5 ng/L時,小球藻葉綠素含量和酯酶活性的熒光強(qiáng)度均達(dá)到最大值,其中葉綠素a含量分別為19.29、16.83、15.87、15.91、17.63 mg/L,葉綠素含量b分別為8.51、12.92、13.93、13.55、11.73 mg/L,總?cè)~綠素含量27.81、29.68、29.73、29.39、29.77 mg/L,酯酶活性的熒光強(qiáng)度分別為5344.51、4991.92、10587.31、6764.53和7770.22 a.u.,而小球藻葉綠素自發(fā)熒光強(qiáng)度最低,相比于對照組分別降低了33.75%,23.94%,20.02%,15.86%和19.89%。(3)低濃度CTAB (0-10 ng/L)促進(jìn)了小球藻細(xì)胞內(nèi)生化組分(蛋白質(zhì)、可溶性多糖和脂質(zhì))的合成,與氮磷吸收相關(guān)的關(guān)鍵酶(谷氨酰胺合成酶、酸性磷酸酶和氫-ATP酶)活性、小球藻細(xì)胞的熒光參數(shù)(Fv/Fm、cφⅡ Fv/Fo、rETR)和能荷均得到提高,并在5 ng/L CTAB處達(dá)到最大值。其中,生化組份分別比對照組提高了31.81%、43.75%和11.62%,與氮磷吸收相關(guān)的關(guān)鍵酶分別為406.94 U/g、310.56 U/g和354.00 U/g,光合熒光參數(shù)分別為0.6、0.4、1.5和74.32 μmol·m2·s-1,能荷為0.72,表現(xiàn)為促進(jìn)作用；而高濃度CTAB (15 ng/L)則抑制了小球藻藻細(xì)胞內(nèi)生化組分的合成,降低了藻細(xì)胞中與氮磷吸收相關(guān)的關(guān)鍵酶和熒光參數(shù)及能荷,表現(xiàn)為抑制作用。(4)根據(jù)上述結(jié)果推斷,低濃度CTAB對小球藻生長和氮磷去除效率所引起的毒物興奮效應(yīng),可能是由于低濃度CTAB提高了小球藻細(xì)胞的光合活性及能量物質(zhì)三磷酸腺苷(ATP)的合成,提高了小球藻氮磷吸收關(guān)鍵酶的活性,進(jìn)而調(diào)節(jié)了小球藻的生理代謝機(jī)能并促進(jìn)其生化組分的合成,是一種以過度補(bǔ)償為主導(dǎo)的毒物興奮效應(yīng)機(jī)制。
【關(guān)鍵詞】：季銨鹽陽離子表面活性劑 毒物興奮效應(yīng) 藻類 氮磷去除 細(xì)胞活性
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-21
• 1.1 藻類及其在污水氮磷去除中的應(yīng)用11-14
• 1.1.1 藻類的基本性質(zhì)11-12
• 1.1.2 藻類在污水氮磷去除中的應(yīng)用12-14
• 1.2 季銨鹽陽離子表面活性劑及其藻類毒性效應(yīng)14-17
• 1.2.1 季銨鹽陽離子表面活性劑的性質(zhì)及應(yīng)用14-15
• 1.2.2 季銨鹽陽離子表面活性劑的藻類毒性效應(yīng)15-17
• 1.3 毒物興奮效應(yīng)及對藻類生長的影響17-19
• 1.3.1 毒物興奮效應(yīng)的概念17
• 1.3.2 毒物興奮效應(yīng)的機(jī)制17-19
• 1.3.3 毒物興奮效應(yīng)對藻類生長的影響19
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容與基本思路19-21
• 第2章 低濃度QACs對小球藻生物量及氮磷去除的毒物興奮效應(yīng)21-32
• 2.1 實驗部分21-26
• 2.1.1 實驗材料與儀器21-22
• 2.1.2 小球藻的培養(yǎng)22-23
• 2.1.3 小球藻生物量的測定23
• 2.1.4 小球藻生長曲線的測定23-25
• 2.1.5 小球藻對氮磷的去除實驗25-26
• 2.2 實驗結(jié)果與討論26-31
• 2.2.1 低濃度QACs對小球藻生物量的毒物興奮效應(yīng)26-28
• 2.2.2 低濃度QACs對小球藻氮磷去除效率的毒物興奮效應(yīng)28-31
• 2.3 小結(jié)31-32
• 第3章 低濃度QACs對小球藻細(xì)胞活性的毒物興奮效應(yīng)32-40
• 3.1 實驗部分32-33
• 3.1.1 實驗材料與儀器32
• 3.1.2 小球藻的培養(yǎng)32
• 3.1.3 葉綠素含量的測定32-33
• 3.1.4 葉綠素自發(fā)熒光的測定33
• 3.1.5 酯酶活性的測定33
• 3.2 實驗結(jié)果與討論33-38
• 3.2.1 低濃度QACs對小球藻光合作用的毒物興奮效應(yīng)33-37
• 3.2.2 低濃度QACs對小球藻酯酶活性的毒物興奮效應(yīng)37-38
• 3.3 小結(jié)38-40
• 第4章 低濃度CTAB誘導(dǎo)小球藻產(chǎn)生毒物興奮效應(yīng)的機(jī)制40-56
• 4.1 實驗部分40-45
• 4.1.1 實驗材料與儀器40
• 4.1.2 小球藻的培養(yǎng)40
• 4.1.3 生化組分含量的測定40-41
• 4.1.4 氮磷吸收關(guān)鍵酶活性的測定41-43
• 4.1.5 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定43
• 4.1.6 細(xì)胞內(nèi)磷酸腺苷含量的測定43-45
• 4.2 實驗結(jié)果與討論45-55
• 4.2.1 低濃度CTAB對小球藻生化組分的毒物興奮效應(yīng)45-47
• 4.2.2 低濃度CTAB對小球藻氮磷吸收關(guān)鍵酶活性的毒物興奮效應(yīng)47-50
• 4.2.3 低濃度CTAB對小球藻光合熒光參數(shù)和能荷的毒物興奮效應(yīng)50-53
• 4.2.4 低濃度QACs對小球藻毒物興奮效應(yīng)的機(jī)制探討53-55
• 4.3 小結(jié)55-56
• 第5章 研究結(jié)論及展望56-59
• 5.1 研究結(jié)論56-57
• 5.1.1 低濃度QACs對小球藻生物量及氮磷吸收的毒物興奮效應(yīng)56
• 5.1.2 低濃度QACs對小球藻細(xì)胞活性的毒物興奮效應(yīng)56-57
• 5.1.3 低濃度CTAB誘導(dǎo)小球藻毒物興奮效應(yīng)的機(jī)制57
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)57-58
• 5.3 展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文與參加的研究項目67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：739433