季銨鹽表面活性劑脅迫下小球藻對氮磷的吸收及細胞響應.pdf

1、近年來，隨著大量含氮磷的工農業(yè)廢水和生活污水排入水體，水體富營養(yǎng)現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，嚴重威脅水生生態(tài)平衡和飲用水安全。鑒于氮磷排放引起水體富營養(yǎng)化等問題，污水深度脫氮除磷技術成為研究熱點。藻類是一種易于吸收氮磷的水生生物，在城市污水脫氮除磷的過程中具有良好運用前景。城市污水中廣泛存在表面活性劑等污染物，該類污染物會影響到藻類對氮磷的吸收去除，但目前關于表面活性劑脅迫對藻類吸收氮磷的影響缺乏深入認識。
　　本論文在比較小球藻在不同氮源形態(tài)

2、下對氮磷吸收能力的基礎上，研究了不同結構的季銨鹽表面活性劑（QACs）脅迫對小球藻吸收氮磷的影響。以十六烷基溴化三甲基銨（CTAB）為例，從細胞應答的角度深入探討了季銨鹽表面活性劑脅迫對小球藻吸收氮磷的影響機制。論文獲得了以下主要研究結論：
　　(1)以氨氮為氮源時，低濃度氮（<10 mg/L）能夠促進小球藻的生長；當?shù)獫舛瘸^10 mg/L時，小球藻的生長受到抑制；以硝氮為氮源時，氮濃度的增加能夠促進小球藻的生長，當?shù)獫舛葟?

3、mg/L增加到20 mg/L時，平均生長速率從0.848?106 cells/(mL?d)增加到0.914?106 cells/(mL?d)。小球藻對氨氮的去除效率優(yōu)于對硝氮的去除效率，且去除效率隨初始氮濃度的增加而降低，小球藻對氨氮的平均去除速率大于硝氮。當初始氮濃度從5 mg/L增加到20 mg/L時，實驗6 d后氨氮和硝氮的實驗組中氮的去除效率分別從98.8％和88.9%降低到48.4%和49.7%。當初始氮濃度為10 mg/L時

4、，氨氮的吸收速率為1.608 mg/(L?d)，而硝氮的吸收速率為1.277 mg/(L?d)。小球藻對總磷的吸收去除分為快速吸附和慢速吸收兩個階段，去除效率因受氮源形態(tài)和初始濃度的影響不明顯。
　　(2) QACs對小球藻生長具有明顯的抑制效應，且抑制能力隨其碳鏈長度的增加而增大。小球藻生長完全受到抑制時，十烷基三甲基溴化銨C10-TMAB、十二烷基三甲基溴化銨DTAB、十四烷基三甲基溴化銨TTAB和十六烷基三甲基溴化銨CTAB

5、的濃度分別約為8.0、1.2、1.0和0.6 mg/L。在實驗濃度梯度下，QACs對小球藻吸收氨氮存在明顯的抑制效應，且隨其濃度的增加而增大。CTAB的抑制效應最強，當其濃度從0增加到0.6 mg/L時，氨氮的去除效率從98.5%降低到17.5%。四種QACs對小球藻去除總磷效率的影響與其對氨氮去除的影響趨勢一致，而對總磷去除的快速吸附階段影響不明顯。QACs對氨氮吸收速率的抑制效率大于對總磷的抑制效率，且抑制效率的差異隨 QACs碳鏈

6、長度的增加逐漸減小。最短碳鏈的C10-TMAB對氨氮和總磷吸收速率的最大抑制效率分別為70.3%和33.2%，而最長碳鏈的CTAB則為82.5%和83.0%。
　　(3) CTAB脅迫降低了藻的光合作用活性，進而產生對小球藻吸收氨氮和總磷的抑制。當CTAB濃度從0增加到0.6 mg/L，藻細胞葉綠素自發(fā)熒光強度（684 nm）從41.1 a.u.降低到25.3 a.u.。CTAB破壞了藻細胞膜的完整性，使得細胞的生存能力逐漸降低，

7、最終導致小球藻對氨氮和總磷的吸收降低。CTAB濃度為從0增加到0.6 mg/L，實驗6 d后活細胞比例從88.4%降低到50.5%。CTAB脅迫降低了小球藻細胞的代謝活性，藻細胞內酯酶活性隨 CTAB的濃度增加而降低，乙二胺四乙酸熒光素（FDA）水解產物的熒光強度變化顯示酯酶活性從71.5降低到4.7 a.u.。此外，藻細胞紅外光譜表明CTAB脅迫使藻細胞在吸收氮磷過程中細胞內生物大分子物質組成發(fā)生改變，脂質化合物甲基和亞甲基的C-H拉