水生植物热解生物油对中肋骨条藻的抑制作用

论文摘要

进入本世纪以来,我国海域赤潮发生次数年平均79次,累计面积在10 000～30 000平方公里之间,年均16 300多平方公里,均为上世纪90年代的3.4倍。因现有控制赤潮方法存在诸多缺陷,寻找“高效、环保和廉价”的控制赤潮的方法成为环境领域的研究热点。赤潮治理亟待进行。与此同时,水生植物作为湿地系统重要组成部分,在湿地系统中具有较大的生物量,随着我国湿地生态修复力度加大,退耕还湿、退渔还湖等工作的进行,湿地面积逐渐扩大,如何提高湿地植物生物质的经济价值、保护居民退耕还湿的积极性成为新需求。水生植物若不能及时从湿地系统中移除,其生长过程中吸收的氮磷等物质会在植物腐烂后释放回水体,影响水质。生物质热解是目前较有前景的生物质利用处置技术,可将低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产品,其中热解得液态产物常作为制备焦炭过程中的副产品收集,通常称为生物油,成分复杂,具有一定的生物活性,能够抑制某些植物及有害微生物的生长。因此,本研究以3种湿地常见水生植物芦竹、芦苇、香蒲为生物质原料,分别在250、300、400、500、600℃下进行热解,比较所得热解生物油对中肋骨条藻的抑制作用,明确生物质材料及制备温度对热解生物油抑藻活性的影响,并初步探究热解生物油中可能的抑藻成分及抑藻机理,以期为水生植物高价值利用及赤潮治理提供新的思路。本文对比研究了芦竹、芦苇、香蒲3种水生植物生物质分别在250、300、400、500、600℃下热解得生物油对中肋骨条藻的抑制作用。结果表明,15种生物油对中肋骨条藻的生长均有不同程度的抑制作用,依据72 h半效应浓度(EC50)值抑藻能力:芦苇>香蒲>芦竹,芦竹300℃、芦苇400℃及香蒲400℃生物油为各自最强种类,EC50分别为1.29 mg·L-1、0.82 mg·L-1、0.85 mg·L-1。运用GC-MS分析芦竹300℃生物油甲基化产物成分得知其至少包含11种物质,多为酚酸类物质,其中2-甲氧基苯酚含量最高（26.57%）。在芦竹300℃、芦苇400℃及香蒲400℃生物油作用下,藻液MDA含量随生物油添加浓度的增大而升高,同时随着作用时间的延长也有明显上升趋势。SOD活性在芦竹300℃及香蒲400℃生物油作用下随时间延长呈先升高后降低的趋势,而在芦苇400℃生物油作用下72 h内SOD活性始终保持升高趋势;POD活性随培养时间的延长在芦竹300℃、芦苇400℃生物油作用下先升后降,香蒲400℃生物油作用下则呈波动上升趋势;CAT活性在三种生物油作用下均随培养时间的延长呈现先升后降趋势。中肋骨条藻藻液中过氧化氢（ H2O2）、超氧阴离子(O2·–)和羟自由基（·OH）含量在不用生物油均有升高,并随作用时间出现先升后降或持续上升趋势。中肋骨条藻细胞内活性氧自由基的过度积累会引起过氧化损伤,最终使藻细胞死亡,从而抑制了中肋骨条藻的生长。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 赤潮污染现状
• 1.1.2 赤潮的危害
• 1.2 生物质热解技术概述
• 1.2.1 生物质特性
• 1.2.2 生物质热解原理
• 1.2.3 生物质热解产物性质
• 1.3 生物油利用现状
• 1.3.1 生物油在农业中的应用
• 1.3.2 生物油在其他领域中的应用
• 1.4 赤潮治理方法
• 1.5 研究目的及内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究技术路线
• 2 水生植物生物油对中肋骨条藻的抑制作用
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 水生植物热解生物油产率及基本性质
• 2.3.2 水生植物生物油对中肋骨条藻生长特性影响
• 50 值比较'>2.3.3 水生植物生物油对中肋骨条藻EC₅₀值比较
• 2.3.4 芦竹热解生物油GC-MS 成分分析
• 2.4 小结
• 3 水生植物生物油对中肋骨条藻抗氧化酶活性影响研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水生植物生物油对中肋骨条藻丙二醛（MDA）含量的影响
• 3.3.2 水生植物生物油对中肋骨条藻超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 3.3.3 水生植物生物油对中肋骨条藻过氧化物酶（POD）的影响
• 3.3.4 水生植物生物油作用下中肋骨条藻过氧化氢酶 （CAT） 活性变化
• 3.4 小结
• 4 水生植物生物油对中肋骨条藻活性氧自由基影响初探
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 分析测定方法
• 4.3 结果与讨论
• 2·^–)的影响'>4.3.1 水生植物生物油对中肋骨条藻超氧阴离子自由基(O_2·^–)的影响
• 2O₂）含量的变化'>4.3.2 水生植物生物油作用下藻液中过氧化氢（H₂O₂）含量的变化
• 4.3.3 水生植物生物油对藻液中羟自由基（·OH）含量的影响
• 4.4 小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果