共生细菌对盐生小球藻富集和转化砷酸盐的影响

藻菌共生体系在污水处理和环境修复等方面具有良好的应用前景.为探讨共生细菌对小球藻富集和转化砷酸盐[As(Ⅴ)]的影响,本研究采用批次培养实验,设置0~750μg·L-1As(Ⅴ),暴露7 d后测定无菌和带菌的盐生小球藻(Chlorella salina)对砷的吸收、吸附和形态转化.小球藻的共生细菌经分离、培养与16S rRNA鉴定,确定为盐单胞菌(Halomonas sp.).该菌存在时,小球藻细胞对砷的吸附显著增加,但对砷的吸收显著降低,从而降低了As(Ⅴ)对小球藻的毒性效应.无菌和带菌小球藻胞内的砷形态均以As(Ⅴ)为主;前者As(Ⅲ)的比例为8.99%~11.52%,后者则检测到少量的一甲基砷(MMA)和二甲基砷(DMA)(0.02%~0.04%).盐单胞菌单独培养时,培养液中的砷以As(Ⅲ)为主要形态,As(Ⅴ)所占比例为7.59%~26.80%,表明该细菌具有较强的砷酸盐还原能力.不同浓度As(Ⅴ)暴露7 d后,带菌小球藻对溶液中砷的去除率为19.81%~41.08%,高于盐单胞菌(5.14%~14.62%)和无菌小球藻(14.98%~21.08%)的去除率.共生的盐单胞菌促进了盐生小球藻对砷的富集,表明藻菌共生可增强砷污染水体的生物修复效果.     

细菌对城市污水中小球藻生长和油脂积累的影响

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源,同时污水中的细菌可分解污水中的有机物产生CO_2,为微藻提供生长所需碳源.菌藻混合培养既可以收获藻类,又可以净化污水,由于城市污水含有大量的原生菌类,且微藻与细菌之间存在着互生、拮抗等复杂的相互关系,因此,需要筛选出既能够适应于城市污水又能促进微藻生长和油脂积累的优势菌种.本文从不同来源的13种细菌中筛选出2种能够显著促进蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和油脂积累细菌,并分析了微藻培养结束后城市污水的菌群结构.结果表明:污水中光合细菌初始吸光度D600为0.01,W4菌初始吸光度D_(600)为0.02时,对小球藻的干重和油脂产量促进作用最显著,油脂产量分别可达0.114 g·L~(-1)、0.113 g·L~(-1),油脂产量比空白对照组分别提高了22.58%、21.50%.通过对生成的脂肪酸甲酯进行气相色谱分析,结果显示光合细菌和W4菌的添加并未改变小球藻脂肪酸成分,但提升了单不饱和脂肪酸的含量,有利于提升所得生物柴油的品位.培养结束后污水的菌群结构分析显示投加细菌会降低污水中菌群的丰富度和多样性,初步判断是投加的菌在藻液中能够成为优势菌群,且实验组中丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度大于对照组.     

诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应

基于室内培养实验,研究了海洋环境污染物诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应。结果表明,实验浓度范围内,3种微藻生物量都随时间增加而增大,符合Logistic生长模型;诺氟沙星对3种微藻毒性效应差别较大,对新月菱形藻的毒性效应最低,EC₂₀（concentration for 20% of maximal effect）和EC₀₅（concentration for 5% of maximal effect）分别为25.36 mg/L和1.76 mg/L;对盐生杜氏藻的毒性效应较低,EC₂₀和EC₀₅分别为10.54 mg/L和1.25 mg/L;对小球藻的毒性效应最高,EC₂₀和EC₀₅分别为5.33 mg/L和0.01 mg/L;诺氟沙星对三种海洋微藻的抑制率增幅均随浓度增加趋缓。另外,在1 mg/L的浓度下,新月菱形藻的B_f值略高于对照组,这可能与毒性兴奋效应有关;小球藻的指数增长期随着诺氟沙星浓度的增大有着明显缩短的趋势。基于物种敏感性分布,得到诺氟沙星污染物对海洋生态系统的预测非效应浓度（predicted no effect concentration,PNEC）为0.096 mg/L。     

小球藻对土壤-水稻系统砷化学形态转化的影响

为揭示绿藻对土壤-水稻系统砷形态转化的影响特征,系统分析了不同浓度小球藻共存条件下水稻土砷氧化还原与溶解释放行为的变化,并结合水稻培育试验,对小球藻影响水稻砷吸收与体内砷形态的发生机制进行探讨.试验设置对照组及小球藻浓度（以体积分数计）分别为1%、5%、10%的处理,研究了小球藻对溶液体系、淹水土壤体系和淹水土壤-水稻体系中砷的化学形态转化的作用.结果表明:加藻组使As（Ⅲ）溶液和淹水土壤E_h（氧化还原电位）与pH均普遍高于对照组.在As（Ⅲ）溶液体系中,加藻组As（Ⅲ）氧化转化率较对照组升高2.38%~4.95%,该作用在淹水土壤中得到印证,小球藻的共存使土壤孔隙水ρ[As（Ⅴ）]较对照组升高129.22%~221.41%,而ρ（甲基砷）出现显著下降（5.25%~53.31%）.水稻栽培试验进一步发现,小球藻明显促进土壤中晶体态铁铝氧化物向弱结晶与无定形铁铝氧化物结合态砷等的转化,导致水稻幼苗对砷的吸收积累量增加-3.4%~23.11%,推测这与小球藻作用下土壤孔隙水ρ（DOC）的增加密切相关.研究显示,尽管小球藻有利于提高淹水土壤体系E_h并加速As（Ⅲ）的氧化转化,但小球藻可能通过有机酸等分泌物的竞争吸附作用促进铁铝氧化物结合态砷的溶解释放,从而增加水稻砷吸收;淡水藻类对土壤-水稻体系砷吸收积累的风险值得引起高度关注,并需要在大田试验中进一步加以验证.      

带菌盐藻对不同形态砷的富集和转化研究

自然环境中藻和菌多是共生的,藻菌共生体对污染环境修复具有较好的应用前景.本研究通过16S rRNA序列分析方法从带菌盐藻中分离鉴定出1株芽胞杆菌(Bacillus solisalsi),并测定了不同浓度的亚砷酸盐[As(Ⅲ)]和砷酸盐[(As(Ⅴ)]胁迫13 d后,带菌盐藻对砷的吸收、吸附、转化情况以及培养液中的砷含量及其形态.结果表明,无菌盐藻对砷的耐性较强,在250μmol·L-1和500μmol·L-1As(Ⅲ)胁迫下,砷含量分别为3.78 g·kg-1和4.56 g·kg-1,但是培养液中的砷含量仅下降7.9%~8.3%,Bacillus solisalsi单独除砷的能力也不强(去除率为6.1%~19.9%).盐藻及其共生菌协同除砷的能力较强,25~100μmol·L-1As(Ⅲ)处理下能吸收0.99~2.79 g·kg-1的砷,25~500μmol·L-1As(Ⅴ)处理下能吸收1.22~3.46 g·kg-1的砷.25~100μmol·L-1As(Ⅲ)和As(Ⅴ)胁迫下砷去除率均在54.3%以上.带菌盐藻可以通过As(Ⅲ)氧化、As(Ⅴ)还原、As(Ⅲ)甲基化和排出胞外等途径降低砷的毒害.     

共生细菌SB_1降解聚乙烯醇的研究Ⅱ．共生细菌SB_1聚乙烯醇氧化酶的产生、纯

共生细菌ＳＢ＿１接种在０．３％聚乙烯醇（ＰＶＡ）培养基中，３０℃摇床振荡培养（５００ｍＬ三角瓶）或发酵罐（１０００Ｌ）通气培养时，ＰＶＡ氧化酶产生的高峰在４８ｈ或４０ｈ．离心收集的上清液采用４０％－５０％饱和度的硫酸铵分级沉淀ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｄｅｘ离子交换柱和Ｃｉｂａｃｒｏｎ蓝－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ４Ｂ亲和柱层析等纯化步骤，ＰＶＡ氧化酶收得率３０％，比活力提高３１倍，该酶经凝胶电泳后，用硝基四氮唑蓝进行活性染色，呈现四条谱带，ＰＶＡ氧化酶与ＰＶＡ作用，可释放Ｈ＿２Ｏ＿２，同时伴随着粘度降低，ＰＶＡ氧化酶反应的最适ｐＨ为７．０，最适温度为４０℃，该酶置－５℃贮存较稳定，贮存５００天，其活力仍保留近５０％，在所测试的金属离子和化学试剂中，Ｐｂ￣（２＋）和水杨酸可使ＰＶＡ氧化酶活力完全丧失。而Ｂａ￣（２＋）与ＮａＮ＿３则对酶活力有较强的激活作用。     

盐度对小球藻生长胁迫及氮磷利用影响

文章研究模拟富营养化水质条件下,盐度对普通小球藻和蛋白核小球藻的生长及氮磷吸收影响。分别在7个盐度条件下对2种小球藻的生长情况、抗氧化能力、氮磷吸收能力进行胁迫实验探究。结果表明,0.5%盐度对2种小球藻抑制作用最弱,当盐度高于0.5%时,2种小球藻均受到明显生长抑制,0.5%盐度下的细胞密度分别为3.0%盐度下的细胞密度的2.87和2.20倍。抑制作用随盐度升高而增强,小球藻抗氧化体系变化显著,且普通小球藻对盐度变化的敏感性较蛋白核小球藻更高。盐度同样对2种小球藻吸收氮磷营养盐存在影响,普通小球藻在0.5%盐度下对氨氮、总氮、总磷的去除能力最强,实验去除效果分别为36.3%、32.8%、90.2%,蛋白核小球藻在0.5%盐度下对氨氮、总氮吸收能力最强,分别为49.5%、52.1%。随着盐度升高,对营养盐吸收抑制作用增强并影响了小球藻生长过程中对氮磷元素需求。     

不同pH下对硝基酚(p-NP)对小球藻和斜生栅藻的毒性

为研究水体中典型有机污染物的环境基准,考虑环境因子对污染物生物效应的影响,选取生长速率(μ),无可观察效应浓度(NOEC),最低可观察效应浓度(LOEC)和半抑制浓度(EC₅₀)为指标,研究了不同pH(7,8和9)对小球藻(Chlorella vulgaris)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的生长以及对对硝基酚(p-NP)毒性的影响. 结果表明:pH为7～9时,小球藻和斜生栅藻均可正常生长,但各自最适生长的pH不同,小球藻的最适生长pH为8,而斜生栅藻的最适生长pH为9. p-NP对小球藻和斜生栅藻的毒性均随pH的增大而降低,pH为9时毒性最小,但p-NP对斜生栅藻的毒性比对小球藻的大,即斜生栅藻对p-NP要比小球藻更敏感. 因此,在研究p-NP的水生态基准时,应该考虑pH的影响.      

a-萘酚对小球藻谷胱甘肽及其还原酶的影响

研究了a-萘酚对2种小球藻谷胱甘肽(包括还型谷胱甘肽GSH与氧化型谷胱甘肽GSSG)含量及其还原酶(GR)活性的影响.结果表明,低浓度a-萘酚对藻细胞的谷胱甘肽水平和GR活性有显著的激发作用,随着a-萘酚浓度的升高,普通小球藻和蛋白核小球藻的GSH含量、谷胱甘肽总量及GR活性均有所提高,并分别在5mg/L和10mg/L时达到最大值,而GSSG均不断下降且在相同浓度下(2mg/L)至最小后开始上升.GSSG/GSH先降后升的变化说明藻细胞在a-萘酚胁迫下膜脂过氧化加剧,而GSH、GR在清除活性氧、消除过氧化方面起了重要作用     

化感物质对小球藻抗氧化体系酶活性的影响

利用水生植物产生的化感物质抑制有害藻类是1种藻类控制新技术.研究了选择性抑藻化感物质EMA对蛋白核小球藻和普通小球藻抗氧化酶体系活性的影响.结果显示,化感物质浓度为0.25 mg/L时,2种藻类的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性都高于对照组.但随着化感物质浓度的升高,蛋白核小球藻3种酶活性都逐渐下降,当化感物质浓度为4 mg/L时,SOD活性为0;而普通小球藻的酶活性随着化感物质浓度升高持续升高,都达到对照组的3～4倍.     

小球藻对新杀虫剂HNPC-A9908的富集与降解

HNPC-A9908[O-(3-苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚]是国家南方农药创制中心湖南基地研制成功的具有自主知识产权的一种新型杀虫剂.作者研究了蛋白核小球藻对HNPC-A9908的富集与降解.结果表明,蛋白核小球藻具有降解HNPC-A9908的能力,在20,100,400mg/L的浓度下,5d内HNPC-A9908的降解率分别为90.50%、66.02%和43.19%,日平均降解速率分别为3.60,13.20,34.55mg/L,其降解动力学方程可用二级反应动力学方程很好地拟合,拟合度达到83%以上.此外,蛋白核小球藻对HNPC-A9908也具有一定的富集能力,当浓度为20,100,400mg/L时达到最大富集的时间分别为24,48,48h,富集量分别为11.58,15.15,16.42mg/gFW,此后随时间的延长而逐步降低.     

Effect of nutrient conditions on the toxicity of naphthalene to Chlorella pyrenoidosa

The toxicity of naphthalene to a freshwater microalga, Chlorella pyrenoidosa, and the subsequent recovery of algae from the damage were investigated under two nutrient conditions, either enriched with nitrogen (N) and phosphorus (P), or starved of N and P. Results showed that C. pyrenoidosa was more sensitive to naphthalene under N,P-enriched condition, and the inhibitory rate generally increased at first and then decreased gradually with the evaporation of naphthalene under both nutrient conditions. Enriched N, P reduced the inhibitory rate at initial naphthalene concentration of 5 and 10 mg/L, but enhanced it at 100 mg/L, at which more severe ultrastructure damages were found than those under N,P-starved condition. Observed damages included partly or totally disappearance of nucleolus, nuclear, and plasma membranes. According to the chlorophyll content and cell density measurements, C. pyrenoidosa could recover from naphthalene damage with initial concentrations 6 50 mg/L in 7 days under both nutrient conditions, while they could not recover if the initial concentration of naphthalene was at 100 mg/L. Under the N,P-starved condition, the inability of C. pyrenoidosa to recover from the naphthalene damage was consistent with the results of high inhibitory rate, low value of specific growth rate (SGR, 0.05 day??1), and the severe destruction of cell structure. However, under the N,P-enriched conditions, the observed lower inhibitory rate, higher value of SGR (0.55 day??1), and the intact cell structure of most cells suggested that algae could potentially recover from the naphthalene damage.     

SiO2纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响

从Si02纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响来探讨纳米材料的生物安全性问题.结果表明Si02纳米颗粒降低了小球藻的生物量和蛋白含量,并可以附着在细胞表面和进入细胞内部,造成了细胞的形变和结构损伤,从而抑制了小球藻的正常生长活性.Si02纳米颗粒对小球藻具有一定的毒性效应.     

阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、癸基三甲基溴化铵（MTAB） 以及三甲基正十四烷溴化铵（DTAB） 改性活性炭. 结果发现,表面活性剂加载使得活性炭的比表面积、孔径体积和表面Zeta电位发生改变. 改性后的活性炭用来吸附水中的砷酸盐和亚砷酸盐. 吸附等温实验结果显示,改性后活性炭对砷酸盐的吸附能力有显著提高,但对亚砷酸盐则只有在pH>10才有明显吸附.无论对砷酸盐还是亚砷酸盐,CTAC改性效果均要好于MTAB和DTAB. 改性后活性炭对砷酸盐的吸附主要通过离子交换,但离子交换并不是唯一的吸附机理. 砷酸盐的吸附受到溶液pH值和水中其他阴离子的竞争吸附的影响.中性pH范围内吸附最佳,而阴离子对砷酸盐的竞争则是PO₄^3- >SO₄^2- > NO₃^-.     

氚化水(HTO)气态释放后在大豆中的积累和转化研究

为了研究气态氚化水(Tritiated water,HTO)事故释放情况下其在植物中的迁移转化情况,选取盆栽大豆作为研究对象,分别在苗期、花荚期、灌浆期和成熟期模拟气态氚化水短期释放1 h,分不同时期采集样品测量大豆叶片和籽粒中的组织自由水氚(Tissue free water tritium,TFWT)和有机氚(Organically bound tritium,OBT)浓度,研究了TFWT和OBT的变化情况.结果表明,如果暴露试验在苗期和成熟期进行,叶片中的TFWT与周围空气中氚化水达到平衡的时间大于1 h,而花荚期和灌浆期则小于1 h.总的来说,随着时间的推移,大豆叶片和籽粒中的TFWT和OBT均呈现降低的趋势,与暴露试验结束后相比,差异达极显著水平.4个不同生育期进行暴露试验,收获时叶片中TFWT浓度分别为暴露试验结束时的 0.122%、0.0234%、0.0948%和75.87%,OBT的浓度分别为暴露试验结束时的 2.47%、4.32%、3.67%和31.68%;花荚期、灌浆期和成熟期进行暴露试验收获时籽粒中TFWT的浓度与暴露试验结束时TFWT的浓度相差倍数分别为6486、7902和4,OBT的浓度分别为暴露试验结束时的31.48%、32.03%和116.73%.4个不同生育期进行暴露试验,收获时大豆籽粒中的OBT与TFWT的浓度比率分别为5、9、34和0.4,说明摄入剂量中OBT的贡献大于TFWT,但气态氚化水在大豆成熟期释放,TFWT在摄入剂量的贡献中要大于OBT.因此,在植物氚浓度预测模型中,应根据气态氚化水事故释放时植物所处的不同生育期确定相应的参数,这样才能更为准确和客观的评价氚的摄入剂量.     

偶氮染料对小球藻的毒性研究

本文研究了偶氮染料对藻类生长及若干生理代谢过程的影响。 实验结果表明,偶氮染料对藻的生长速率及生物量均有一定的影响。与藻的叶绿素合成相比,藻的光合放氧对偶氮染料较敏感。偶氮染料能抑制藻的ATP酶活性,其原因之一可能与偶氮染料与ATP的相互作用有关。 统计分析结果表明,藻对偶氮染料具较强的耐受性,这就为实际工作中利用藻类净化印染废水提供了保证。      

Bacterial community succession during the enrichment of chemolithoautotrophic arsenite oxidizing bacteria at high arsenic concentrations

To generate cost-effective technologies for the removal of arsenic from water, we developed an enrichment culture of chemolithoautotrophic arsenite oxidizing bacteria (CAOs) that could effectively oxidize widely ranging concentrations of As(III) to As(V). In addition, we attempted to elucidate the enrichment process and characterize the microbial composition of the enrichment culture. A CAOs enrichment culture capable of stably oxidizing As(III) to As(V) was successfully constructed through repeated batch cultivation for more than 700 days, during which time the initial As(III) concentrations were increased in a stepwise manner from 1 to 10-12 mmol/L. As(III) oxidation activity of the enrichment culture gradually improved, and 10-12 mmol/L As(III) was almost completely oxidized within four days. Terminal restriction fragment length polymorphism analysis showed that the dominant bacteria in the enrichment culture varied drastically during the enrichment process depending on the As(III) concentration. Isolation and characterization of bacteria in the enrichment culture revealed that the presence of multiple CAOs with various As(III) oxidation abilities enabled the culture to adapt to a wide range of As(III) concentrations. The CAOs enrichment culture constructed here may be useful for pretreatment of water from which arsenic is being removed.     

Effect of sorbed and desorbed Zn（II） on the growth of a green alga （ Chlorella pyrenoidosa）

Toxic effect of Zn（II） on a green alga （Chlorella pyrenoidosa） in the presence of sepiolite and kaolinite was investigated. The Zn-free clays were found to have a negative impact on the growth of C. pyrenoidosa in comparison with control samples （without adding any clay or Zn（II））. When Zn（II） was added, the algae in the presence of clays could be better survived than the control samples, which was actually caused by a decrease in Zn（II） concentration in the solution owing to the adsorption of Zn（II） on the clays. When the solution system was diluted, the growth of algae could be further inhibited as compared to that in a system which had the same initial Zn（II） concentration as in the diluted system. This in fact resulted from desorption of Zn（II） from the zinc-contaminated clays, although the effect varied according to the different desorption capabilities of sepiolite and kaolinite. Therefore the adsorption and desorption processes of Zn（H） played an important part in its toxicity, and adsorption and desorption of pollutants on soils/sediments should be well considered in natural eco-environmental systems before their risk of toxicity to aquatic organisms was assessed objectively.     

潜流型人工湿地污水处理系统氮去除及氮转化细菌的研究

潜流型人工湿地污水处理系统具有一定的氮净化能力，总氮（ＴＮ）去除率分别为４９３４％（芦苇系统）、４５４９％（茭白系统）、３８６９％（无植物系统）．湿地中氮转化细菌丰富，氨化细菌为１０６—１０７ｃｆｕ／ｇ（土壤），亚硝化菌为１０３—１０５ＭＰＮ／ｇ（土壤），硝化菌１０３—１０４ＭＰＮ／ｇ（土壤），反硝化细菌为１０４—１０６ＭＰＮ／ｇ（土壤）．亚硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，前部高于后部，硝化菌数量有植物系统高于无植物系统，中后部高于前部．