菊花心江蓠对富营养化海水的生物修复研究

论文摘要

近年来随着我国近海海域污染的加剧,局部海域富营养化问题日益突出,赤潮正沿着高频率、大面积、损失重的恶性趋势发展,赤潮危害已引起国际社会的广泛重视。栽培大型海藻能有效降低地近岸海域N、P污染带来的富营养化,修复海洋生态系统,对赤潮具有生态防治作用。本文主要研究了大型经济海藻——菊花心江蓠的生长和营养盐吸收,对赤潮微藻的生长抑制效应,氮磷营养盐的吸收动力学特征,生物活性物质——凝集素的性质,并通过池塘栽培海藻对排海污水进行生物修复。主要研究结果如下：1.菊花心江蓠池塘人工栽培对排海污水生物修复夏季,经过2天的修复,水体Chl-a降低了66.01%,透明度升高了6cm。NH4-N、NO3-N、NO2-N和TP浓度分别降低了9.50%、22.80%、23.69%和8.08%。秋季,经过4d修复,水体中Chl-a浓度降低了72.73%,透明度升高了5cm。水体溶解氧由5.48mg·L-1上升至7.24mg·L-1,由四类水质水平上升到一类,BOD也下降50%以上,水质状况有了明显的提高,对NH4-N、NO3-N、NO2-N和TP的相对去除率分别达84.72%、82.63%、74.17%和8.99%,秋季江蓠日最大特定生长率SGR可达5.608%·d-1。2.菊花心江蓠对排海污分别于2010年夏季（7月）和秋季（11月）,利用池塘人工养殖的菊花心江蓠对排海污水（养殖废水和部分生活污水）的生物净化。排海污水经过11天的生物净化作用,各组污水中NH4-N、NO3-N全部被江蓠吸收,N02-N和TP的相对去除率分别为24.04%～98.11%和67.90%-95.63%。3.菊花心江蓠对氮磷营养盐的吸收动力学研究表明,4h内氮磷饥饿的菊花心江蓠对不同起始浓度NH4-N、NO2-N、NO3-N和P04-P的吸收速率均符合饱和吸收动力学特征,且最大吸收速率随着吸收时间的延长而降低。当介质中NH4-N、NO2-N、NO3-N和P04-P浓度分别升高到20.72μmol·L-1、21.63μmol·L-1、31.16μmol·L-1、24.11μmol·L-1时,达到最大吸收速率；营养盐的吸收至稳定阶段时,NH4-N、NO2-N、NO3-N和P04-P最大吸收速率分别为90.9μmol·g-1h-1、57.47μmol·g-1h-1、83.33μmol·g-1h-1。菊花心江蓠对NH4-N的吸收能力要大于N03-N,在同一条件下,当NH4-N和N03-N同时存在时,菊花心江蓠会先优先吸收NH4-N。4.菊花心江蓠对赤潮藻——球形棕囊藻的抑制效应在球形棕囊藻培养介质中添加菊花心江蓠干粉、水溶性抽提液以及凝集素粗品,都能对球形棕囊藻的生长产生显著抑制作用。当球形棕囊藻初始密度为9×105cells·mL-1时,1-3g·L-1的干粉和10～40g FW·L-1的水溶性抽提液均可使球形棕囊藻生长受到抑制而致死。其中,凝集素粗品抑制效果最为显著,克生效应最强,浓度为0.2g·L-1时球形棕囊藻6d后全部死亡。5.菊花心江蓠凝集素部分性质和生物活性的研究菊花心江蓠凝集素（GLL）在60℃以下,pH6.0～10.0范围内凝集活性稳定,对鸡、鸭血红细胞具有凝集活性；对细菌和真菌菌丝的生长均有一定的抑制效果,100μL的GLL对白色链珠菌和枯草芽孢杆菌分别作用24h后产生的抑菌圈宽度均为5mm,对黑曲霉、枇杷炭疽作用48h的抑菌圈宽度分别为4mm和2.19mm。GLL对绿色巴夫藻、低温等金藻和塔胞藻运动能力也有一定影响。

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中文摘要

Abstract

中文文摘

绪论

一水体富营养化和赤潮及主要防治方法

1 水体富营养化

2 赤潮的危害和产生机理

3 水体富营养化与赤潮的主要防治方法

二大型海藻对富营养海域的修复及对赤潮的防治

1 大型海藻对海洋污水生物休复的功能

2 大型海藻生物修复的研究进展

3 大型海藻对赤潮藻生长的抑制

三菊花心江蓠的研究现状

四本研究的目的及意义

第一章菊花心江蓠对排海污水的生物修复

1.1 实验材料

1.2 仪器与试剂

1.2.1 药品及试剂

1.2.2 仪器

1.3 实验方法

1.3.1 菊花心江蓠的养殖

1.3.2 水质监测

1.3.3 水样采取

1.3.4 江蓠生长速率（SGR）

1.3.5 海水营养状态指数（E）

1.3.6 数据分析

1.4 实验结果

1.4.1 夏季（7月）菊花心江蓠对排海污水的生物修复

1.4.2 秋季（10月）菊花心江蓠对排海污水的生物修复

1.4.3 菊花心江蓠的生长速率

1.5 讨论

第二章菊花心江蓠对排海污水的生物净化

2.1 实验材料

2.2 仪器与试剂

2.3 实验方法

2.4 实验结果

2.4.1 实验起始海水营养状况

4-N的动态变化'>2.4.2 NH₄-N的动态变化

3-N的动态变化'>2.4.3 NO₃-N的动态变化

2-N的动态变化'>2.4.4 NO₂-N的动态变化

2.4.5 TP浓度的动态变化

2.4.6 菊花心江蓠的生长速率

2.5 讨论

第三章菊花心江蓠的营养吸收动力学特征

3.1 实验材料

3.1.1 藻体预培养

3.1.2 氮饥饿和磷饥饿状态江蓠的培养

3.2 仪器与试剂

3.3 实验方法

3.4 实验结果

2-N的吸收动力学特征'>3.4.1 菊花心江蓠对NO₂-N的吸收动力学特征

3-N的吸收动力学特征'>3.4.2 菊花心江蓠对NO₃-N的吸收动力学特征

4-N的吸收动力学特征'>3.4.3 菊花心江蓠对NH₄-N的吸收动力学特征

4-P的吸收动力学特征'>3.4.4 菊花心江蓠对PO₄-P的吸收动力学特征

3.5 讨论

第四章菊花心江蓠对微藻生长的抑制作用

4.1 实验材料

4.2 仪器与试剂

4.2.1 药品及试剂

4.2.2 仪器

4.3 实验方法

4.3.1 微藻取样及细胞计数方法

4.3.2 干粉对球形棕囊藻生长的影响

4.3.3 水溶性抽提液对球形棕囊藻生长的影响

4.3.4 凝集素粗品对球形棕囊藻生长的影响

4.3.5 甲醇提取物对球形棕囊藻生长的影响

4.3.6 藻类的生长抑制率

4.4 实验结果

4.4.1 菊花心江蓠干粉对球形棕囊藻生长的影响

4.4.2 菊花心江蓠水溶性抽提液对球形棕囊藻生长的影响

4.4.3 菊花心江蓠凝集素粗品对球形棕囊藻生长的影响

4.4.4 菊花心江蓠甲醇提取物对球形棕囊藻生长的影响

4.5 讨论

第五章菊花心江蓠生物活性物质——凝集素的研究

5.1 实验材料

5.2 仪器与试剂

5.2.1 药品及试剂

5.2.2 仪器

5.3 实验方法

5.3.1 菊花心江蓠凝集素的分离纯化

5.3.2 凝集活性的测定

5.3.3 蛋白质含量测定

5.3.4 pH对血凝活力的影响

5.3.5 热稳定性测验

5.3.6 凝集素的抑菌实验

5.3.7 对微藻细胞运动能力的影响

5.4 实验结果

5.4.1 菊花心江蓠凝集素的分离纯化

5.4.2 蛋白浓度的测定

5.4.3 GLL对不同类型血红细胞的凝集作用

5.4.4 pH对GLL血凝活力的影响

5.4.5 GLL的热稳定性

5.4.6 GLL对单细胞藻类运动能力的影响

5.4.7 GLL对真菌菌丝生长的影响

5.4.8 GLL对细菌生长的抑制作用

5.5 讨论

第六章结论

参考文献

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历

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