景觀水中藻的去除研究進(jìn)展

1、匯報(bào)人：楊立輝 環(huán)境科學(xué)景觀水中藻的去除研究進(jìn)展匯報(bào)人：楊立輝 環(huán)境科學(xué)1 研究背景研究背景2 藻主要去除方法藻主要去除方法3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)主要主要內(nèi)容內(nèi)容4 試驗(yàn)計(jì)劃試驗(yàn)計(jì)劃1 研究背景研究背景1.1水體概況水體概況在現(xiàn)代都市建設(shè)中, 營造賞心悅目的景觀水已成為美化人們生活環(huán)境的重要手段. 由于景觀水體多為封閉、半封閉水域,水流動(dòng)性差, 并且易受到來自天空的干濕沉降( 降塵與不潔凈降水) 的污染; 此外景觀水體的水環(huán)境容量一般較小、水體自凈能力相對(duì)較低, 在適宜的水文氣象條件下, 水體就會(huì)滋生藻類, 出現(xiàn)“水華”現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p害了水體的美感,因此無論是數(shù)百平米的景觀水體還是幾十

2、萬平米的人工水面的富營養(yǎng)化控制越來越多受到重視.1研究背景研究背景分類：藻類植物共約為2100屬,27000種。根據(jù)藻類的光合色素、個(gè)體形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生殖方式和生活史等，可將藻類分為10門：藍(lán)藻門、裸藻門、綠藻門、輪藻門、金藻門、黃藻門、硅藻門、甲藻門、褐藻門、和紅藻門。其中，藍(lán)藻門、裸藻門、綠藻門、硅藻門的一些藻類與水體富營養(yǎng)化有關(guān)。1.2藻類概況藻類指標(biāo)：藻的個(gè)數(shù)（個(gè)/L) ： 取混合均勻的水樣，一般是取0.1ml 水樣，采用浮游生物計(jì)數(shù)框，在顯微鏡下進(jìn)行觀察數(shù)其個(gè)數(shù), 衡量藻類細(xì)胞個(gè)數(shù).葉綠素含量（Chl-a）：藻類利用葉綠素進(jìn)行光合作用，因此可利用葉綠素含量來衡量.化學(xué)法化學(xué)法物理法

3、物理法生物法生物法處理方法直接過濾除藻氣浮法吸附法除藻微濾機(jī)法除藻2.常用除藻方法常用除藻方法化學(xué)法化學(xué)法物理法物理法生物法生物法處理方法化學(xué)藥劑混凝除藻預(yù)氯化除藻預(yù)氧化光催化氧化法2.常用除藻方法常用除藻方法 光催化氧化法是近30 年來迅速發(fā)展的一種新的高級(jí)氧化技術(shù)，其作用實(shí)質(zhì)是自由基反應(yīng)機(jī)理：常溫常壓下，用光激發(fā)催化劑產(chǎn)生光生電子空穴，光生空穴與H2O、OH- 作用產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的OH，無選擇性地將污染物完全降解為H2O、CO2、PO43-等毒性較小的物質(zhì)。該法無二次污染，且降解過程易于控制，所以光催化氧化法是國內(nèi)外近幾年的研究熱點(diǎn)。在光催化除藻中，常用TiO2作為催化劑。光催化氧化除藻光催

4、化氧化除藻2.常用除藻方法常用除藻方法 1.廖興盛等，發(fā)現(xiàn)在波長為253.7nm紫外線C波段的照射下，納米光催化氧化反應(yīng) 能夠有效降受試藍(lán)藻的葉綠素含量，且輻照劑量越大，葉綠素的含量下降速度 越快。 2. Lee 等人將TiO2 鍍膜于空心硼硅玻璃珠（直徑20 mm）上，采用14C 標(biāo)記方 法研究了光催化作用對(duì)富營養(yǎng)化水體中3 種不同藻類的抑活性能。結(jié)果表明， 魚腥藻和微囊藻類全部失活，相同條件下直鏈藻60%失活。 3.Peller 等將TiO2 固定在小玻璃珠（直徑5 mm）上，分別研究了其在太陽 光和中壓汞燈(280320 nm)的照射下對(duì)剛毛藻(Cladophora)的光催化去除性能，

5、結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)太陽光照射4 d 或紫外光照射2 h 后，剛毛藻細(xì)胞中的葉綠素因被 光催化氧化降解而明顯減少，藻細(xì)胞失去光合作用能力而失活。 4.陳衛(wèi)等研究了在UV/TiO2體系中, IOM藻類胞內(nèi)有機(jī)物（IOM） 具有一定的降解效果。在光強(qiáng)為0.25/，反應(yīng)120in后， 254的降解率只有68.8，DOC的降解率只有35.8； 254的降解率大于TOC的降解率表明IOM在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)并未被完全降解，而是有機(jī)物的結(jié)構(gòu)改變了，使有機(jī)物不飽和鍵減少。2.常用除藻方法常用除藻方法化學(xué)法化學(xué)法物理法物理法生物法生物法處理方法生物膜法除藻水生植物控制藻類高效微生物除藻物理方法成本高，不能從根本上解決營養(yǎng)成分

6、對(duì)藻類的刺激作用；化學(xué)除藻劑雖然具有一定效果，可快速殺死藻類，但產(chǎn)生二次污染，同時(shí)化學(xué)藥品的生物富集和放大對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響較大，長期使用低濃度的化學(xué)藥物會(huì)使藻類產(chǎn)生抗藥性，易造成環(huán)境污染甚至破壞生態(tài)平衡.2.常用除藻方法常用除藻方法3.1病毒控藻技術(shù) 即利用病毒的感染作用殺死藻類。例如已發(fā)現(xiàn)的病毒有：能特異性感染綠藻門的珊瑚輪藻病毒，藍(lán)藻病毒（又稱噬藻體），真核藻類病毒（稱為藻病毒）。但是由于形成藻華的藻類種群組成的復(fù)雜性，要求病毒能夠?qū)υ孱愡M(jìn)行全面改感染較為困難。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)是一種生態(tài)修復(fù)技術(shù)，其通過強(qiáng)化或減弱系統(tǒng)內(nèi)某功能的力度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，去除

7、環(huán)境中的藻類。其包括三種類型。3.2原生動(dòng)物控藻技術(shù)N. Takamura 等通過對(duì)水蚤凈化富營養(yǎng)化湖水的現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 草食性水蚤能去除富營養(yǎng)化湖水中的總氮、總磷、COD、BOD 等污染物，從而使水質(zhì)得到凈化。2. Rosetta C H等，在有藻華形成前，纖毛蟲的捕食作用可抑制一些有害藻類的生長。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)原生動(dòng)物是水生食物鏈中的重要環(huán)節(jié)， 很多原生動(dòng)物可以攝食藻類，有些甚至以藻類為惟一食物。若原生動(dòng)物對(duì)特定藻華爆發(fā)種群的捕食作用得到加強(qiáng)，即可達(dá)到控藻的目的。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)3.3細(xì)菌控藻技術(shù)溶藻細(xì)菌是指能夠通過直接或間接方式抑制藻類生長或殺死藻細(xì)胞，

8、從而導(dǎo)致藻細(xì)胞溶解的細(xì)菌。細(xì)菌對(duì)于藻類的抑制作用可分為直接作用和間接作用。目前，被報(bào)道的溶藻細(xì)菌主要有交替假單胞菌（Alteromonas sp.）、黃桿菌屬（Flavobacteriumsp.）、嗜胞菌屬（Cytophaga sp.） 、腐生螺旋體屬（Saprospira sp.）和黏細(xì)菌屬（Myxobacter sp.）等。溶藻細(xì)菌多為革蘭氏陰性菌，作用對(duì)象比較廣泛，既有藍(lán)藻，也有硅藻和甲藻。直接溶藻直接作用指細(xì)菌與目標(biāo)藻類直接接觸，表現(xiàn)為捕食。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)1.黎尚豪等，發(fā)現(xiàn)粘細(xì)菌同藍(lán)藻細(xì)胞相互接觸, 導(dǎo)致藻細(xì)胞溶解, 但是這種溶藻僅發(fā)生于宿主的營養(yǎng)細(xì)胞。2. Yama

9、moto等 從土壤中分離一株細(xì)菌MY- 1 通過直接方式溶解魚腥藻。3. Maria G 等 從發(fā)生水華的銅綠微囊藻中分離一株類似蛭弧菌的細(xì)菌, 這種細(xì)菌能夠侵入銅綠微囊藻的細(xì)胞內(nèi)并溶解宿主。間接溶藻間接溶藻細(xì)菌溶藻的主要方式3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)細(xì)菌可以通過釋放特異性或非特異性的胞外物質(zhì), 如蛋白質(zhì) , 羥胺 , 抗生素 ,多肽 , 氨基酸等殺死藻細(xì)胞。這類細(xì)菌常見的有弧菌、假單胞菌、黃桿菌、交替單胞菌、交替假單胞菌等。1.假單胞菌是報(bào)道較多的一種分泌胞外物質(zhì)溶藻的細(xì)菌。Baker K 發(fā)現(xiàn)某種假單胞菌T827P2B 分泌一種高分子量的熱穩(wěn)定的化合物能夠殺死硅藻。2.交替假單胞菌是

10、最近幾年研究較為深入的溶藻細(xì)菌。Lovejoy 等對(duì)澳大利亞南部的Huon 河口進(jìn)行細(xì)菌種群調(diào)查時(shí)分離到一株交替假單胞菌Y,對(duì)有害的水華藻類( Gymnodinium, Chattonella , Hetey2osigm) 有溶解作用, 能在3 h 內(nèi)使藻細(xì)胞死亡。近年來對(duì)于溶藻細(xì)菌的研究有進(jìn)展:利用溶藻細(xì)菌防治水華和赤潮，作為富營養(yǎng)化水體藻類生物防治的方法已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。多項(xiàng)研究表明，許多溶藻細(xì)菌能分泌胞外活性物質(zhì)，對(duì)宿主藻類的生長起抑制作用。因此，分離篩選環(huán)保、高效、專業(yè)的溶藻活性代謝產(chǎn)物，最終開發(fā)安全、高效的生物殺藻劑已經(jīng)日漸稱為治理藻類水華和赤潮為題的方法之一。1. 陳群以銅綠微囊藻

11、為研究對(duì)象，開展了溶藻細(xì)菌 L7 對(duì)銅綠微囊藻的溶藻效應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)藻菌濃度及環(huán)境因子會(huì)對(duì)溶藻細(xì)菌的溶藻效果產(chǎn)生影響，溶藻效果與細(xì)菌密度成正比關(guān)系，與藻細(xì)胞濃度成反比關(guān)系。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)2.楊麗麗等，發(fā)現(xiàn)在溶藻活性物質(zhì)的促進(jìn)生產(chǎn)階段，在淀粉培養(yǎng)基中添加CaCl22H2O，使得Ca2+的濃度為0.01 g/L ，能夠提高溶藻菌的含量.3.張涵之等，鑒定出溶藻細(xì)菌分泌的胞外活性代謝產(chǎn)物分子量在200700 D 之間, 且不是酚類物質(zhì), 可能是糖類、醇類、氨基酸類或芳香醛類物質(zhì)。近年來對(duì)于溶藻細(xì)菌的研究有進(jìn)展:3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)具體具體實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容： 從富營養(yǎng)

12、化池塘中篩選分離出兩株溶藻細(xì)菌L7和L18, 通過生理生化實(shí)驗(yàn)及16SrDNA測序進(jìn)行鑒定, 對(duì)其單一以及混合菌液去除銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)、水華魚腥藻(Anabaena flos- aquae)的效果進(jìn)行研究, 并考查其溶藻方式。1.藻種及其培養(yǎng)：藻種購買后，經(jīng)活化后，溫度在25。C左右，光照為2000-3000lx,光暗周期比為14:10。2.溶解細(xì)菌的分離：（1）細(xì)菌的初篩：劃線純化菌種；（2）利用藻液感染篩選溶藻細(xì)菌；3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)例1：溶藻細(xì)菌的分離鑒定及其溶藻特性研究：（3）利用固體感染分離溶藻細(xì)菌3.因素設(shè)置用正交試驗(yàn)L9(3

13、4)分析溶藻方式, 考查不同生長時(shí)期、不同濾液來源及不同投加濾液體積分?jǐn)?shù)的效果,菌液經(jīng)過0.22m 玻璃纖維濾膜過濾兩次, 濾液加到藻液中,每隔一定時(shí)間 在680nm 處測定吸光度值。（因素設(shè)置如表1）。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)結(jié)果與討論1.細(xì)菌鑒定結(jié)果：知L7 歸屬于芽孢桿菌屬( Bacillus) 中的蠟狀芽孢桿菌( Bacillus cereus) , L18歸屬于芽孢桿菌屬( Bacillus) 中的短小芽孢桿菌( Bacillus pumilus) , 同源性達(dá)100%。2 溶藻方式（1）不同生長時(shí)期溶藻菌, 其濾液的溶藻效果差異很大, 結(jié)果表明衰減期的細(xì)菌濾液溶藻效果好于對(duì)數(shù)生長期和穩(wěn)定期, 說明不同生長時(shí)期細(xì)菌分泌胞外物質(zhì)進(jìn)行間接溶藻效果不一。（2）確定溶藻效果與菌液投加濾液的體積分?jǐn)?shù)成正相關(guān)。如圖1、2。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)圖1.不同濃度L7濾液對(duì)水華魚腥藻的溶解效果圖2.不同濃度L18濾液對(duì)水華魚腥藻的溶解效果3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)圖3.L7濾液對(duì)銅綠微囊藻的溶解效果圖4.L18濾液對(duì)銅綠微囊藻的溶解效果（3）由圖3、4得出，溶藻效果L18大于L7。3 微生物控藻技術(shù)微生物控藻技術(shù)該研究為基于土著溶藻菌開發(fā)的生物殺藻劑的研究提供了重要理論依據(jù)該研究為基于土著溶