水环境中草甘膦对塔胞藻、塔玛亚历山大藻的毒性效应

[目的]以江苏海州湾常见微藻塔胞藻(Pyramidomonas delicatula)、塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为受试藻,研究水环境中草甘膦对2种微藻的致毒胁迫效应。[方法]以叶绿素a含量、超氧化歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量为指标,研究2种海洋微藻的生长及细胞内抗氧化系统对草甘膦致毒胁迫的响应。[结果]草甘膦质量浓度高于6.15 mg/L,对2种微藻表现出明显抑制作用,塔胞藻、塔玛亚历山大藻10.25 mg/L组培养至7 d,分别为对照组的5.9%、6.4%;96 h培养时间内,草甘膦对塔胞藻及塔玛亚历山大藻叶绿素a含量的影响表现在降低叶绿素a的合成量,呈现显著的质量浓度-剂量效应;低质量浓度草甘膦对2种微藻的SOD活性均表现诱导性上升,在10.25 mg/L恢复对照组水平;草甘膦对2种微藻的CAT活性表现微弱抑制;2种微藻体内MDA含量随草甘膦处理质量浓度增加而显著增长,塔胞藻、塔玛亚历山大藻在10.25 mg/L试验组达最高值,均为对照组16倍之多。[结论]高质量浓度(≥6.15 mg/L)的草甘膦可以有效抑制海洋微藻抗氧化酶活性,对塔胞藻、塔玛亚历山大藻具有强烈的致毒效应,不同的海洋微藻对农药残留致毒胁迫的响应存在较大的种属差异性。旨在提示农药污染对水环境破坏的严重性,揭示海洋微藻作为环境毒理学评价指标的潜在应用。     

微藻光生物反应器应用研究

选择三种海洋微型藻,叉鞭金藻、扁藻和塔玛亚历山大藻,在自行研制的光生物反应器中进行人工培育繁殖,采用不同光照强度和搅拌速度,测试光生物反应器应用于海洋微藻人工培育的效果。研究结果表明:这三种海洋微型藻在研制的生物反应器中细胞均能快速分裂增长,细胞增殖的浓度比在自然条件培养的同种藻的细胞增殖浓度要高1-2倍。并验证该光生物反应器的光照强度和搅拌强度可以根据微藻实际生长需要而调整到最佳状态,扁藻、叉鞭金藻、塔玛亚历山大藻分别在光照强度10000Lx±300Lx、5000Lx±300Lx、3000Lx±300Lx时生长最好。高转速和连续搅拌不利于塔玛亚历山大藻细胞增殖,增殖慢、藻浓度不高。     

通过氮浓度调节塔玛亚历山大藻毒素产量的初步研究

初步研究了培养基中氮浓度及补加氮对塔玛亚历山大藻毒素产量的影响. 低氮(88.2 mmol/L)条件下藻细胞具有较高的比生长速率(0.60 d-1),是高氮(882 mmol/L)下的约1.2倍. 低氮下在藻细胞对数生长的末期(第10天)补加氮(至高氮水平)导致塔玛亚历山大藻的最大细胞密度(48.5′103 mL-1)明显增加,分别是低氮(6.28′103 mL-1)和高氮(21′103 mL-1)下的7.7和2.3倍;最大单位细胞毒素含量(1.26 pg/cell)和产量(43.51 mg/L)分别是低氮(1.09 pg/cell和6.49 mg/L)和高氮(0.88 pg/cell和13.18 mg/L)下的1.2, 1.4倍和6.7, 3.3倍. 结果显示,在培养基中低水平氮、磷条件下塔玛亚历山大藻细胞的毒素合成增加,其中特别是磷限制条件下,藻细胞的毒素含量增加更为显著. 通过低氮下补加氮源以维持培养基中的低氮水平,可以显著促进塔玛亚历山大藻细胞的毒素产量.     

我国东海4种赤潮藻的细胞氮磷营养储存能力对比

以我国东海海域近年来的4种代表性赤潮藻(硅藻中肋骨条藻和尖刺拟菱形藻、甲藻东海原甲藻和链状亚历山大藻)作为研究对象,测定和对比了其细胞氮磷营养储存能力及藻细胞利用胞内储存营养进行生长繁殖的生长潜力. 结果表明,2种甲藻的RN值(41.5和42.4)和RP值(4.3和10.7)都明显高于2种硅藻的RN值(2.6和6.0)和RP值(2.5和1.2),4种赤潮藻在生活史策略上的差异决定了我国东海春季甲藻赤潮与硅藻赤潮呈现出演替型爆发的态势;2种甲藻的tN值(5.32和6.81 d)和tP值(2.08和4.31 d)明显高于2种硅藻的tN值(0.56和1.24 d)和tP值(0.53和0.13 d),2种甲藻的高生长潜力和k-生活史策略都有助于我国东海春季东海原甲藻和链状亚历山大藻伴生赤潮呈现出长时间持续的态势.     

Cu2+对固定化小球藻深度除磷及其生理指标的影响

将小球藻包埋固定在海藻酸钙凝胶珠中,对人工污水进行深度净化,研究其在不同浓度Cu2 条件下对污水中正磷酸盐的净化效率以及净化过程中藻类叶绿素a含量、POD活性和富集Cu2 情况。结果表明:低浓度Cu2 作为微量元素,促进藻细胞生长;高浓度Cu2 引起藻细胞伤害,光合活性减弱,POD活性下降,正磷酸盐的净化效率减小;藻细胞对Cu2 的富集量与Cu2 初始浓度有关。     

典型微量金属元素不同形态对铜绿微囊藻生长的影响

针对Cu、Fe、Zn的不同形态对铜绿微囊藻生长的影响进行研究,以期为水体富营养化防治的进一步开展寻求新思路。试验采用BG11培养基,分别测定了铜绿微囊藻在3种微量金属不同形态下细胞密度和细胞叶绿素a含量的变化。结果表明,微量金属Cu、Fe、Zn的不同形态与铜绿微囊藻生长互动机制各有差异,Cu与EDTA络合态对铜绿微囊藻生长影响要优于Cu离子态,Fe的Fe2+以及Fe3+形态对铜绿微囊藻生长最优,明显优于碳酸盐结合态以及硫化态的影响。Zn的Zn2+与Zn-EDTA络合态对铜绿微囊藻的生长影响也明显优于碳酸盐结合态与硫化态的影响。因此,水体蓝藻暴发时,除了研究氮磷以及金属浓度外,通过探索微量金属元素形态也可作为研究蓝藻暴发的新思路。     

营养元素对三角褐指藻生长和脂类积累的影响

研究了不同营养元素(氮、磷、硅、铁)在不同培养浓度条件下,对三角褐指藻生长以及细胞脂类积累的影响作用。结果显示:藻细胞生长随氮含量的增加而增加,但超过一定浓度后作用不明显,最适合三角褐指藻生长的氮含量为 1.76 mmol/L。缺氮和低氮(0.22~0.44 mmol/L)培养能够明显提高藻细胞脂类含量。缺磷培养能有效促进藻株脂类积累,但是藻细胞生长受到明显抑制。缺硅导致藻细胞的生长减缓,但是对藻细胞的油脂积累影响不显著。在缺铁和高铁(0.048 mmol/L)条件下,藻的总脂含量均高于正常的培养条件。实验证明通过两步培养的方法,先在营养充足的培养基中进行藻细胞生长,然后将藻细胞转移到海水中培养,可以明显提高藻细胞的油脂含量。最终本实验确定海水为诱导三角褐指藻脂类积累的最佳诱导培养基。     

耐酸性和耐高浓度CO_2的海洋微藻筛选

用于固定工业烟道气CO_2的微藻必须具有耐酸性和耐高浓度CO_2的能力.本研究拟从12种常见海洋微藻中筛选出耐酸和耐高浓度CO_2的种类.首先采用微板吸光法测定了微藻在不同pH值的F/2培养基中的藻细胞密度变化,比较了各种微藻对H_2SO_4和HNO_3所致酸性的适应能力;将耐酸性较强的微藻接种到培养基中,以75 mL/min的流量连续通入体积分数为5%的CO_2,并以通入空气的培养基中生长的微藻为对照,根据培养7d期间藻细胞密度和生物量的变化趋势,进一步筛选得到耐受高浓度CO_2的藻种.结果表明,12种供试微藻中,以杜氏盐藻(Dunaliella tertiolecta)、钝项螺旋藻(Spirulina platensis),海水小球藻(Chlorella pacifica)和小新月菱形藻(Nitzschia aosterium)的耐酸性较强,均可在pH=4的培养基中正常生长;而小新月菱形藻和海水小球藻同时能够耐受高浓度CO_2冲击,培养结束后,5%CO_2处理组的藻生物量分别达到对照组的107.62%和113.43%.因此,小新月菱形藻和海水小球藻在固定工业CO_2和减缓温室效应方面具有较好的应用潜力.     

不同氮磷水平下微小原甲藻对营养盐的吸收及光合特性

研究了微小原甲藻对无机氮、磷的吸收特性和在室内批量培养条件下,无机氮、磷浓度对微小原甲藻生长和光合作用的影响. 结果表明,低氮(0.0882 mmol/L NaNO3)条件下,微小原甲藻具有最高的比生长速率,为0.46 d 1,而中氮(0.882 mmol/L NaNO3)条件下具有最大的细胞密度,为54900个/mL,分别比低氮和高氮(2.646 mmol/L NaNO3)下增加7.2 和20.1 . 随着培养基中磷浓度的升高,最大细胞密度和比生长速率也增加,在高磷(0.108 mmol/L KH2PO4)条件下达到最大值,分别为57400个/mL和0.45 d 1. 高营养源(高氮或高磷)状态下生长的藻细胞具有更高的单位细胞和单位叶绿素a表示的光饱和的光合作用速率(Pmchl a和Pmcell)和光饱和点. 低氮和高氮条件下的藻细胞同样具有高的单位细胞和单位叶绿素a表示的光合效率( chl a和 cell),而单位叶绿素a表示的光合效率( chl a)则在高磷下最大. 在氮源充足条件下,低的N/P有利于微小原甲藻细胞的生长.     

蒽、菲、芘对小新月菱形藻的毒性研究

在实验室条件下研究了蒽、菲、芘对小新月菱形藻的毒性,结果表明:蒽、菲、芘对小新月菱形藻48h EC50分别为196.54、125.60和152.86μg/L。蒽、菲、芘会对小新月菱形藻的抗氧化系统活性产生明显的影响,T-SOD活性、CAT活性和MDA含量有不同程度的升高。蒽、菲、芘两两联合对海洋微藻的毒性实验表明:菲+芘、蒽+菲、蒽+芘对3种微藻的联合毒性作用方式均为协同效应。     

煤化工烟道气毒性成分对Chlorella pyrenoidosa生长和细胞成分的影响

探究煤化工烟道气中毒性成分对微藻的影响是利用微藻固定煤化工烟道气CO₂实现减排的关键。本文利用不同浓度的NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O培养Chlorella pyrenoidosa（C. pyrenoidosa）,以探究煤化工烟道气主要毒性成分H₂S、SO₂和NH₃气体水溶物的毒性。实验结果表明：NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O浓度分别低于1mmol/(L·d)、40mmol/(L·d)和7mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa生长无抑制作用,而且Na₂SO₃[＜40mmol/(L·d)]会显著促进 C. pyrenoidosa的生长;NaHS 添加4mmol/(L·d)时会在生长初期抑制C. pyrenoidosa的生长,NH₃·H₂O添加35mmol/(L·d)则会直接造成藻细胞的破碎死亡。与对照组相比,NaHS和Na₂SO₃浓度分别低于1mmol/(L·d)、10mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa的细胞成分无影响;NaHS添加4mmol/(L·d)使藻蛋白含量提高7.13%;Na₂SO₃添加40mmol/(L·d)使藻蛋白降低13.45%,总糖含量提高42.90%;NH₃·H₂O的添加会使藻蛋白含量降低,总糖含量提高。微藻生物质整体蛋白质含量较高,可作为蛋白饲料来源。研究结果表明,C. pyrenoidosa对煤化工烟道气中的主要毒性气体有较好的耐受性,利用煤化工烟道气培养微藻具有可行性。     

基于吖啶酮衍生物新型传感器的设计合成及性能研究

以吖啶酮为荧光团,引入离子识别基团设计合成了一种新型化学传感器ANSA。该化合物的结构通过氢谱、碳谱以及高分辨质谱进行确认。对传感器的性能研究试验表明,该传感器在水溶液中对Cu~(2+)的识别具有专一性、强抗干扰性,pH 7左右时对Cu~(2+)的识别作用最强。Job's plot曲线表明,Cu~(2+)与传感器配位比为1∶2,该传感器对多种形式的铜源都具有较好的识别作用。     

不同培养方式下微藻产油能力的研究

选取了6种微藻(包括3株绿藻、2株硅藻和1株金藻),考察了其在不同外加碳源下的异养能力,以及不同培养方式下的生长及产油情况。结果表明:除小新月菱形藻外,其余5株藻均可异养,然而外加碳源对其影响大小不同。筛选出1株小球藻和1株栅藻,其兼养时油脂产率分别达到102.48和129.13 mg/(L·d),是自养组油脂产率的6倍和8倍,可进一步优化培养条件以期作为生物柴油原料。     

氮磷营养调控对微藻去除抗生素的增效作用研究

选择蛋白核小球藻和铜绿微囊藻为研究对象,头孢拉定为目标抗生素,考察了外源营养物质调控对2种微藻去除抗生素的增效作用。结果表明,通过添加氮、磷2种营养物质,使得微藻对目标抗生素的去除能力显著提升。在反应开始24 h后,实验组(Na NO3、K2HPO4的质量浓度分别为250、50 mg/L)2种微藻对头孢拉定的去除率即可达到78.95%和64.14%,均为其相应对照组的1.40倍,而72 h时2种藻对目标抗生素的去除率均达到90%以上。在整个过程中外源物质增效作用随着反应时间的推移而逐渐减弱,其主要增效作用发生在6~24 h。氮、磷含量差异对微藻去除能力增效作用不显著,而在促进微藻生长能力(种群增长)、光合作用能力(光合色素含量)和碳酸酐酶活性等方面,高含量氮、磷营养物质作用更明显。     

EDTA对狭叶香蒲吸收水中Cu2+及Cu2+在组织中迁移的影响

水培实验研究表明，100mg／L的Cu^2＋和0．5mmol／L的EDTA对狭叶香蒲（Typha angustifolia L．）的生长起到抑制作用。同时0．5mmol／L的EDTA能够促进狭叶香蒲吸收水中的Cu^2＋，并促进Cu^2＋从须根向地上部分转移，茎和叶中积累的Cu^2＋浓度为1233．8mg／kg和632．3mg／kgDW（干重），Cu^2＋从须根转移到茎部分的转移系教TFs从0．95上升到2．15；从须根转移到叶部分的转移系教从0．48上升到1．10。     

梯度电流密度下电沉积制备铜-镍-钼合金电极及其性能研究

采用梯度电沉积法制备铜基Cu–Ni–Mo合金电极,电流密度参数为:10 mA/cm^2×5 min+30 mA/cm^2×40 min+50 mA/cm^2×5 min。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了Cu–Ni–Mo合金镀层的表面形貌、元素组成、相结构和各元素的化学价态,并通过线性扫描伏安曲线(LSV)、电化学阻抗谱(EIS)和计时电流法对比了Cu–Ni和Cu–Ni–Mo合金电极在1 mol/L KOH溶液中的析氢性能和稳定性。结果表明,所得Cu–Ni–Mo合金镀层是呈花椰菜多孔形貌的非晶态结构。与Cu–Ni合金电极相比,Cu–Ni–Mo合金电极具有更大的比表面积,可为析氢反应提供更多活性位点,表现出更好的析氢性能,稳定性也更好。