CN104211146A

CN104211146A - 一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法

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Publication number: CN104211146A
Application number: CN201410467586.2A
Authority: CN
Inventors: 汪小雄
Original assignee: Shenzhen Polytechnic
Current assignee: Shenzhen Polytechnic
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-09-15
Also published as: CN104211146B

Abstract

本发明公开了一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，该抑制蓝藻生长的方法是将植物落叶浸出液投放到含有蓝藻的淡水体系中，植物落叶浸出液含有的化感物质能够有效抑制蓝藻的生长，从而达到控制蓝藻过度生长的目的。本发明利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，简便易行、操作简单、处理成本低，实现了对淡水水系典型藻类过度繁殖的控制，保证了淡水水系环境的安全性，对于控制蓝藻水华，具有广阔的应用前景。

Description

一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法

技术领域

本发明涉及控藻技术领域，尤其是一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法。

背景技术

上世纪以来，由于人类经济活动日益加重，各种生活污水和城市废水排入江河湖海，使水体吸纳过多的氮磷等营养物质而变得富营养化，造成“水华”频繁发生，成为当今全球严重的环境灾害之一，在我国各大小湖泊、河流以及海域等时常发生。水华能耗尽水体中的溶解氧，使水生动物窒息而死，给水产养殖带来损失。很多藻类能产生藻毒素，会使各种动物中毒或通过食物链传递，威胁人类的健康。

铜绿微囊藻是淡水水体最容易引起水华的有害蓝藻，对其治理与抑制一直是科学家们研究的热点问题。目前湖内藻类抑制技术主要有物理法、化学法和微生物法三大类。但物理法成本高、不经济，不能从根本上解决营养成分对藻类的刺激作用；化学法除藻虽然具有一定效果，时间效应比较快，可快速杀死藻类，但死亡藻类所产生的二次污染及化学药品的生物富集和放大对整个生态系统的负面影响较大，长期使用低浓度的化学药物会使藻类产生抗药性，易造成环境污染或破坏生态平衡，还可能存在远期危害；而微生物技术除藻虽有诸多优点，但病毒在自然条件下的侵染性、有效性和适应性如何还有待研究，病毒的寄主藻群之中也存在着敏感群和抗性群，后者则成为其专一性灭藻的障碍。因而这些缺点限制了它们的推广。

化感作用除藻是生物除藻技术的近期发展。一种植物通过向环境中释放化学物质而对另一种生物产生的直接或间接的影响，释放的化学物质即为化感物质。化感物质为植物的代谢产物，在水体中易降解，对水体污染有限；且植物来源广泛，从不同植物中可以获得不同化感物质；化感物质除藻的有效剂量为微克/L或以下，具有高效性；化感物质一般为抑藻型，非杀藻型试剂，不破坏藻细胞，细胞内容物不进入水体，污泥产量少，利于后续处理。因此，基于以上原因，将化感物质应用于抑制铜绿微囊藻等蓝藻的生长以及保护生态环境具有重要的意义。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，旨在解决现有除藻工艺存在高成本、二次污染、专一性、有效性、破坏生态的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，包括步骤：

A、将处于对数生长期的蓝藻接种于 BG-11培养基中；

B、然后加入植物落叶浸出液，并置于光照培养箱中通过光照与黑暗培养交替方式进行培养，通过植物落叶来抑制蓝藻的生长。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述BG-11培养基，由以下组份配制而成：NaNO₃1.5g、K₂HPO₄0.04g 、MgSO₄·7H₂O 0.075g、CaCl₂·7H₂O 0.036g、Na₂CO₃ 0.02g、柠檬酸0.006g、柠檬酸铁0.006g、微量元素溶液1mL，蒸馏水定容至1000 mL。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，在光照培养箱中进行培养时，光暗比为12h：12h。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述植物落叶为人面子落叶。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述植物落叶浸出液为2.0g·L^-1。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述步骤B中培养温度为26℃。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述植物落叶浸出液按以下步骤制备：

S1、收集植物落叶，用水冲洗干净，然后干燥，将其剪成小段并揉碎成叶片备用；

S2、取揉碎的叶片浸泡于蒸馏水中，封口膜密封置于人工气候箱中，在黑暗环境下放置一段时间，并经微孔滤膜减压过滤，得到植物落叶浸出液。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述微量元素溶液，由以下组份配制而成：取0. 286g H₃BO₄、0.181g MnCl₂·4H₂O、0.0222g ZnSO₄、0.039g Na₂MoO₄、0.0079g CuSO₄·5H₂O、0.00494g Co(NO₃)₂·6H₂O，蒸馏水定容至100 mL。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述步骤B中，光照强度为30μmol· m^-2· s^-1。

所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，所述步骤A中，接种后，蓝藻的初始密度为10⁵ cell·mL^-1。

本发明的一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，通过以植物落叶为原料，制备植物落叶浸出液，将植物落叶浸出液投放到待处理的蓝藻培养基中，以抑制待处理培养基中蓝藻的生长。

采用本发明上述方案后，本发明相较于现有技术，具有以下优点：

1．铜绿微囊藻是水华发生的一种常见蓝藻藻种，经试验证明，植物落叶浸出液对其生长抑制效果明显，更具有实际应用价值。

2．植物落叶浸出液的收集、制备工艺简单，所需设备为常规设备，适合于国内外不同水厂的应用。

3．利用落叶浸出液中含有的化感物质，培养时间达到15 d，与对照组比较，蓝藻基本上无法正常生长，具有很强的抑藻效果。

4．落叶浸出液中的化感物质对蓝藻的生长具有很强抑制性，以落叶干重计，落叶浸出液浓度为2.0 g· L^-1时，可抑制100 mL的藻液，抑藻效果明显。

5．利用人面子落叶抑制蓝藻的生长，具有废物重新利用的特点。

6．与其他化学抑制藻类生长的方法比较，只需要投入很低浓度的落叶浸出液，处理方法简便，操作工艺简单。

7．本发明无需投入其他化学试剂，节省其他化学试剂的投入成本，减少了添加其他化学试剂后引起的污泥量增加和处理量增加的问题。

具体实施方式

本发明提供一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，该抑制蓝藻生长的方法是将植物落叶浸出液投放到含有蓝藻的培养基中，植物落叶浸出液中含有的一些化感物质，该化感物质能够有效抑制蓝藻的生长，从而达到抑制蓝藻生长的目的。

一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其中，包括步骤：

A、将处于对数生长期的蓝藻接种于 BG-11培养基中；

本发明中，所述BG-11培养基，由以下组份配制而成：NaNO₃1.5g、K₂HPO₄0.04g 、MgSO₄·7H₂O 0.075g、CaCl₂·7H₂O 0.036g、Na₂CO₃ 0.02g、柠檬酸0.006g、柠檬酸铁0.006g、微量元素溶液1mL，蒸馏水定容至1000 mL。在该配方配制的培养基中，蓝藻可处于良好的生长状态。

优选地，本发明在光照培养箱中进行培养时，光暗比为12h：12h。光照周期是影响蓝藻生长的重要因素，在无光照或者24小时光照时均不利于蓝藻的生长，本发明在光暗比12h：12h下，蓝藻的生长速率最快。

本发明中，所述植物落叶优选为人面子落叶，所述人面子为漆树科，大乔木植物。采用人面子落叶浸出液可有效地抑制蓝藻的生长，不仅只需投入很低浓度的落叶浸出液即可抑制蓝藻的生长，而且无需投入其他化学试剂，从而避免了添加其他化学试剂后导致的污泥量增加及处理量增加。

进一步，本发明步骤B中加入的植物落叶浸出液浓度为2.0 g·L^-1时，抑制效果达到最佳。由此可知，本发明只需加入很低浓度的植物落叶浸出液即可明显的抑制蓝藻的生长，这是由于植物落叶浸出液中含有的化感物质对蓝藻的生长具有很强的抑制作用。

进一步，本发明步骤B中培养温度为26℃，这是由于在该温度下更有利于蓝藻的生长。

本发明中，步骤B中培养时间达到15d，这是由于随着培养时间的延长，有利于比较处理组对蓝藻的控藻效果，对照组中蓝藻的生长已经达到对数生长期，而处理组中蓝藻生长得到良好控制。

本发明中，所述植物落叶浸出液按以下步骤制备：

S100、收集植物落叶，用水冲洗干净，然后干燥，将其剪成小段并揉碎成叶片备用；

S200、取揉碎的叶片浸泡于蒸馏水中，封口膜密封置于人工气候箱中，在黑暗环境下放置一段时间，并经微孔滤膜减压过滤，得到植物落叶浸出液。

进一步，本发明中所述微量元素溶液，由以下组份配制而成：取0. 286g H₃BO₄、0.181g MnCl₂·4H₂O、0.0222g ZnSO₄、0.039g Na₂MoO₄、0.0079g CuSO₄·5H₂O、0.00494g Co(NO₃)₂·6H₂O，蒸馏水定容至100 mL。

本发明所述步骤A中，接种后，蓝藻的初始密度约为10⁵ cell·mL^-1。蓝藻的初始密度对藻类的生长也具有一定的影响。培养基中适量数量的蓝藻更有利于蓝藻的生长，在蓝藻初始密度过大时，培养基中的营养物质受到限制，从而使得蓝藻的生长受到抑制。因此，经本发明实验研究，在蓝藻的初始密度约为10⁵ cell·mL^-1时，蓝藻的生长最好。

进一步，本发明所述步骤B中，光照强度约为30μmol· m^-2· s^-1。光是蓝藻生长的重要因子。不同光照强度对蓝藻的生长具有明显的差异，在一定光照范围内，光合作用速率随光照的增加而增加。若光照太强则可能会破坏光合器官，出现抑制蓝藻生长的作用，本发明经研究不同光照强度对蓝藻的生长的影响发现，蓝藻生长和进行光合作用的最适宜光照强度约为30μmol· m^-2· s^-1，从而可确保蓝藻处于最好的生长状态。

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。以下各实施例中的植物落叶浸出液的制备方法为：收集植物落叶（具体为人面子落叶），用自来水冲洗干净，然后40℃干燥4d，至落叶变脆，容易揉碎为止。然后将其剪成2cm小段，并揉碎成约0.1cm长的叶片备用；取揉碎后的叶片50g浸泡于装有500mL蒸馏水的1L锥形瓶中，封口膜密封置于26±1℃人工恒温气候箱中，在黑暗环境下放置4d，取浸泡后的落叶浸出液，经孔径为0.22μm的微孔滤膜减压过滤，将滤渣除去，以减少其他微生物的影响，过滤后的浸出液置于4℃冰箱保存，得到人面子落叶浸出液，其浓度为0.1 g·mL^-1，颜色为红褐色。

在本发明各实施例中，接种到培养基中的铜绿微囊藻液是处于对数生长期的，其为接种开始约15天开始得到的铜绿微囊藻液，颜色为深绿色。

本发明中所述的铜绿微囊藻购自中国科学院典型培养物保藏委员会淡水藻种库（FACHB）。

铜绿微囊藻依靠光合作用生长，叶绿素a是铜绿微囊藻的主要光合色素，可作为衡量光合作用潜力的一种指标。作为活体藻细胞的色素，叶绿色a浓度的变化也反映了水系中铜绿微囊藻生长的变化。

实施例1

分别加100mL BG-11培养基于两个250mL锥形瓶中，并标记为1号和2号。将处于对数生长后期的1mL铜绿微囊藻液接种于装有100mL BG-11培养基的锥形瓶中，接种后，使铜绿微囊藻的初始密度约为10⁵ cell·mL^-1。1号作为对照组；2号作为处理组，加入已制备的人面子落叶浸出液于培养基中，加入后，人面子落叶浸出液浓度（在整个体系中的工作浓度）为2.0 g·L^-1。将锥形瓶置于光照培养箱中培养，光照强度约为30 μmol· m^-2· s^-1，光暗比为12h：12h，温度为26℃，每天人工定时摇动2次，培养时间为15d。采用浮游植物荧光分类仪设备（PHOTO-PAM，德国WLAZ公司）测定铜绿微囊藻的叶绿素a浓度。对照组和处理组分别设置3个平行样，实验重复3次。

结果表明，在第1d，无论是对照组还是处理组，其叶绿素a约为30μg·L^-1，二者相差不大；在第15d时，在1号对照组中，铜绿微囊藻生长正常，其叶绿素a浓度为：4503.75μg·L^-1；而在2号处理组中，铜绿微囊藻生长非常缓慢，几乎是停滞生长，其叶绿素a浓度为：18.66μg·L^-1，可见铜绿微囊藻的生长受到严重抑制，即人面子落叶浸出液释放的化感物质可以明显地控制铜绿微囊藻的生长。

实施例2

分别加100 mL BG-11培养基于五个250 mL锥形瓶中，并标记为a号、b号、c号、d号、e号和f号。将处于对数生长期的1 mL铜绿微囊藻液接种于装有100 mL BG-11培养基的锥形瓶中，接种后，使铜绿微囊藻的初始密度约为10⁵ cell·mL^-1。加入已制备的人面子落叶浸出液于培养基中，加入后，人面子落叶浸出液在a号、b号、c号、d号、e号和f号锥形瓶中浓度分别为0.0 g·L^-1、0.4 g·L^-1、0.8 g·L^-1、1.2 g·L^-1、1.6 g·L^-1、2.0 g·L^-1。将锥形瓶置于光照培养箱中培养，光照强度为约30 μmol· m^-2· s^-1，光暗比为12h：12h，温度为26 ℃，每天人工摇动2次，培养时间为15 d。采用浮游植物荧光分类仪设备测定藻叶绿素a浓度。每组分别设置3个平行样，实验重复3次。

结果表明，人面子落叶浸出液浓度为0.0 g·L^-1的a号组铜绿微囊藻生长正常，在第15d时，其叶绿素a浓度为：4503.71μg·L^-1；浓度为0.4 g·L^-1的b组铜绿微囊藻生长速度没有a号组快，铜绿微囊藻的生长受到一定的抑制作用，在第15d时，其叶绿素a浓度为：2648.71μg·L^-1；浓度为0.8 g·L^-1的c组铜绿微囊藻生长速度也没有b号组快，铜绿微囊藻的生长受到更强的抑制作用，第15d叶绿素a浓度为：172.48 μg·L^-1；浓度为1.2 g·L^-1的d组铜绿微囊藻生长速度也没有c号组快，铜绿微囊藻的生长受到更明显的抑制作用，在第15d时，其叶绿素a浓度为：101.51 μg·L^-1；浓度为1.6 g·L^-1的e组铜绿微囊藻生长速度也没有d号组快，铜绿微囊藻的生长受到更明显的抑制作用，在第15d时，其叶绿素a浓度为：40.07 μg·L^-1；浓度为2.0 g·L^-1的f组铜绿微囊藻生长速度最慢，铜绿微囊藻几乎停滞生长，在第15d时，其叶绿素a浓度为：19.48μg·L^-1。可见，在人面子落叶浸出液浓度为2.0 g·L^-1时，人面子落叶浸出液对铜绿微囊藻生长的抑制效果最佳。

实施例3

分别加100mL BG-11培养基于两个250 mL锥形瓶中，并标记为A1和A2。将处于对数生长后期的1 mL铜绿微囊藻液接种于装有100 mL BG-11培养基的锥形瓶中，接种后，使铜绿微囊藻的初始密度约为10⁵ cell·mL^-1。A1作为对照组，A2作为处理组，加入已制备的人面子落叶浸出液于培养基中，加入后，人面子落叶浸出液浓度为2.0 g·L^-1。将锥形瓶置于光照培养箱中培养，光照强度为30 μmol· m^-2· s^-1，光暗比为12h：12h，温度为26℃，每天人工摇动2次。对A1对照组和A2处理组分别于第1、4、7、10和15d取样，采用浮游植物荧光分类仪设备测定藻叶绿素a浓度。每组分别设置3个平行样，实验重复3次。

结果表明，随着培养时间的延长，A1对照组中铜绿微囊藻的叶绿素a呈显著上升的趋势，铜绿微囊藻生长正常，第1、4、7、10和15 d的叶绿素a分别为：30.92 μg·L^-1、854.91 μg·L^-1、2184.75 μg·L^-1、3083.95 μg·L^-1、4601.82 μg·L^-1；A2处理组中铜绿微囊藻的叶绿素a呈显著下降的趋势，铜绿微囊藻的生长受到不同程度的抑制。第1和4d之间铜绿微囊藻的生长量呈下降的趋势，其叶绿素a约为30.83 μg·L^-1和28.53 μg·L^-1，第7d铜绿微囊藻的生长量仍呈明显下降的趋势，其叶绿素a约为24.36 μg·L^-1，第10d铜绿微囊藻的叶绿素a约为21.94 μg·L^-1，第15 d铜绿微囊藻的叶绿素a约为17.86 μg·L^-1。可见，在培养时间为15 d时，人面子落叶浸出液抑制铜绿微囊藻生长的效果最好。

通过以上实施例可知，植物落叶浸出液能够有效抑制铜绿微囊藻的生长，从而达到抑制铜绿微囊藻生长的目的。且在实际应用中，利用植物落叶浸出液含有的化感物质控藻，无需要添加其它任何化学试剂，强烈抑制了微囊藻的生长，对于控制蓝藻水华，具有广阔的应用前景。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，包括步骤：

A、将处于对数生长期的蓝藻接种于 BG-11培养基中；

2.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述BG-11培养基，由以下组份配制而成：NaNO₃1.5g、K₂HPO₄0.04g 、MgSO₄·7H₂O 0.075g、CaCl₂·7H₂O 0.036g、Na₂CO₃ 0.02g、柠檬酸0.006g、柠檬酸铁0.006g、微量元素溶液1mL，蒸馏水定容至1000 mL。

3.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，在光照培养箱中进行培养时，光暗比为12h：12h。

4.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述植物落叶为人面子落叶。

5.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述植物落叶浸出液为2.0g·L^-1。

6.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述步骤B中培养温度为26℃。

7.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述植物落叶浸出液按以下步骤制备：

8.根据权利要求2所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述微量元素溶液，由以下组份配制而成：取0. 286g H₃BO₄、0.181g MnCl₂·4H₂O、0.0222g ZnSO₄、0.039g Na₂MoO₄、0.0079g CuSO₄·5H₂O、0.00494g Co(NO₃)₂·6H₂O，蒸馏水定容至100 mL。

9.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述步骤B中，光照强度为30 μmol· m^-2· s^-1。

10.根据权利要求1所述的利用植物落叶抑制蓝藻生长的方法，其特征在于，所述步骤A中，接种后，蓝藻的初始密度为10⁵ cell·mL^-1。