环境因素对微囊藻毒素厌氧微生物降解的影响

论文摘要

微囊藻毒素（Microcystin，MC）是水华蓝藻产生的一类环状七肽物质，是一种公认的肝毒素和促癌剂。目前我国的很多水体包括饮用水源水中都检测到了MC。鉴于MC对环境及人类的危害性，对其进行控制、消除势在必行。水环境中MC的微生物降解是MC去除的主要途径之一。目前国际上这部分研究多集中在好氧条件下MC降解过程及机理的研究上，但是已有研究表明，厌氧条件下MC也能够被微生物降解，而在富营养化水体和沉积物中普遍存在着间歇性的缺氧厌氧环境，因此研究厌氧条件下微生物对MC的降解过程具有重要意义。本文通过室内模拟实验，研究了厌氧条件下微生物对水溶态和细胞内MC的降解情况，以揭示厌氧条件下微生物降解过程对MC归趋的贡献，为水体中MC的有效去除提供一定的理论依据。具体的研究内容和结果如下：1．滇池沉积物中MC-LR微生物降解影响因素研究考察了厌氧条件下沉积物中微生物对水溶态MC-LR的降解过程，研究了接种量、温度、pH，以及外加C、N、P等不同营养元素对MC-LR降解的影响，并比较了不同溶氧条件下MC-LR的微生物降解情况。结果表明：25℃厌氧条件下（DO＜1％），沉积物接种量为0.4g时，MC-LR经过2天的滞后期后，开始迅速降解，在第4天降解到检测限以下。MC降解过程伴随有明显的产物积累，直到实验结束该产物仍未完全消失。中性偏碱性条件有利于MC-LR降解，20～30℃为MC-LR微生物降解的适宜温度。沉积物接种量在0.1～0.4 g范围时，MC-LR的降解随着接种量的增大滞后期缩短，降解速率加快。当接种量为0.8g时，MC的降解已经没有明显的滞后期，但是与接种量为0.4 g时相比降解速率却有所降低，直到第7天才降解到检测限以下。外加低浓度的葡萄糖（100 mg／L）和氯化铵（20 mg／L）对降解有一定的促进，但是促进作用不显著。而外加硝酸钠、磷酸氢二钾和高浓度的葡萄糖或氯化铵时（葡萄糖＞=500 mg／L或氯化铵＞=100mg／L）对降解都产生了抑制，并且抑制作用随着营养源添加量的增加而增强。溶解氧对MC-LR降解也有较大影响，接种沉积物后MC-LR在厌氧条件下（DO＜1％）的降解明显快于有氧条件下（DO约48％和DO约96％）的降解。在MC-LR有氧降解过程中也检测到了与厌氧降解相同的中间产物，但浓度较低，而且该产物随后迅速消失，未出现明显积累。2．滇池、太湖沉积物中MC-LR微生物降解比较研究分别接种来自滇池和太湖的沉积物，对MC-LR的好氧和厌氧降解过程进行了比较。结果表明，滇池和太湖沉积物中都存在MC-LR的降解菌，MC-LR微生物降解的反应服从动力学方程Y=A／[1+Bexp（-Ct）]。无论在好氧还是厌氧条件下，滇池沉积物中微生物对MC-LR的降解能力均优于太湖沉积物中微生物对MC-LR的降解能力。这可能与土著微生物的生长环境有关，同时沉积物中营养元素含量对微生物降解MC-LR能力也存在较大影响。3．细胞内MC的微生物降解通过室内模拟实验，研究了厌氧条件下微生物对细胞内MC的降解过程，由于毒素提取过程中受到沉积物吸附的影响较大，因此对沉积物中MC的提取方法进行了优化。结果表明：沉积物可以对局部高浓度MC产生较大吸附。厌氧条件下，细胞内MC可以被微生物降解，但降解效率远远低于对水溶态MC的降解。并且随着温度的升高细胞内MC降解率增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 MC简介
• 1.1.1 蓝藻毒素和微囊藻毒素
• 1.1.2 MC的结构及物理化学性质
• 1.1.3 MC的危害
• 1.1.4 MC的提取
• 1.2 MC的环境归宿及污染控制
• 1.2.1 MC的产生、迁移和转化
• 1.2.2 MC的污染控制
• 1.3 MC的微生物降解研究
• 1.4 本课题研究的意义及主要内容
• 第2章 滇池沉积物中MC-LR微生物降解影响因素研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器、试剂与材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 实验结果
• 2.3.1 厌氧条件下MC-LR的微生物降解
• 2.3.2 沉积物接种量对MC-LR厌氧降解的影响
• 2.3.3 温度对MC-LR的厌氧降解的影响
• 2.3.4 溶氧对MC-LR微生物降解的影响
• 2.3.5 pH值对MC-LR厌氧降解的影响
• 2.3.6 外加营养源对MC-LR厌氧降解的影响
• 2.4 小结
• 第3章 滇池、太湖沉积物中MC-LR微生物降解比较研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器、试剂与材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 滇池、太湖沉积物中MC-LR的好氧微生物降解
• 3.3.2 滇池、太湖沉积物中MC-LR的厌氧微生物降解
• 3.4 小结
• 第4章 细胞内MC的微生物降解
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器、试剂与材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 细胞内MC的提取条件优化
• 4.3.2 细胞内MC的厌氧微生物降解
• 4.3.3 温度对细胞内MC厌氧微生物降解的影响
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文