CN106754385B - 一种利用蓝藻水华为原料培育小球藻属浮游植物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用蓝藻水华培育绿藻门小球藻属浮游植物的方法，从发生蓝藻水华水体获取蓝藻水华并适当浓缩，将浓缩后的蓝藻水华浆在18～45℃下曝气、腐烂降解，降解25～40天后，至水体发臭、水色呈现黑褐色或者棕褐色，然后添加自来水稀释至总磷浓度为5.0～15.9mg/L，并添加由钙盐、镁盐、铁盐和钾盐的矿物质混合物，培养几天后即形成高浓度、高纯度的小球藻。该方法可将蓝藻水华转化为小球藻属浮游植物，可促进蓝藻水华的无害化处理及利用，加速水体营养物质的转换，可直接用于处理蓝藻水华，并且本发明提供的培养方法简单、便于实施，为蓝藻水华的资源化利用提供了好的途径。

Description

一种利用蓝藻水华为原料培育小球藻属浮游植物的方法

技术领域

本发明涉及浮游植物的培养方法，具体涉及一种利用蓝藻水华培育绿藻门小球藻属浮游植物的方法。

背景技术

水体富营养导致全世界范围内藻类水华现象频发，而中国境内最普遍的藻类水华是蓝藻水华，尤其是蓝藻门的微囊藻属水华。这种水华对饮用水源、航运、水产养殖、景观、旅游等多方面产生了有害影响。目前对蓝藻水华的处理方法主要是作为肥料。中国的淡水富营养湖泊如太湖、滇池等蓝藻水华暴发后，生物量巨大，而蓝藻水华虽然含有藻毒素，但其营养物质丰富，除了含有丰富的蛋白质，还含脂肪、碳水化合物、矿物质等多种营养物质。由于蓝藻属于低等生物中的原核生物，由单细胞或多细胞组成，是很容易腐烂降解的生物原料，腐烂降解后含有丰富的氮、磷、氨基酸、维生素及其他矿物质元素。

小球藻属浮游植物属于绿藻门，是一种球形单细胞藻类，易于培养，不仅能利用光能自养，还能在异养条件下利用有机碳源进行生长、繁殖，并且生长繁殖速度快，所以其应用价值很高。小球藻具备多种用途，可以作为营养添加剂、具备保健功能、作为食用色素提取物、鱼虾的优质开口饵料、生物柴油以及化妆品原料等。我国常见的种类有蛋白核小球藻、椭圆小球藻、普通小球藻等，其中蛋白核小球藻蛋白质含量高，营养价值最高。

小球藻生长、繁殖可以是自养生长和异养生长，相关的研究者们开发出了多种培养小球藻的方法，如提高小球藻数量生长或者提高其中蛋白质含量或者提高叶绿素含量等。小球藻的常用培养基有SE培养基(SE Medium)、Pr培养基(Pr Medium)和BG-11培养基(BG-11Medium)等固定配方的培养基。但是这些培养基需要专门配置，成本较高，同时由于培养步骤中需要接种小球藻藻种，操作步骤较多，过程较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿藻门小球藻属浮游植物的培育方法，通过该培养方法可获得高密度、高纯度的绿藻门小球藻属浮游植物，培养成本低，培养步骤简单且易实施，且能实现蓝藻水华的资源化利用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种绿藻门小球藻属浮游植物的培养方法，所述方法包括如下步骤：

S1、从发生蓝藻水华的水体获取蓝藻水华，对蓝藻水华作浓缩处理，将浓缩后的蓝藻水华浆在室温18～45℃下曝气、腐烂降解；

S2、降解25～40天后，至水体发臭、水色呈现黑褐色或者棕褐色，然后添加自来水稀释至总磷浓度为5.0～15.9mg/L，并向稀释后的液体中添加含有钙盐、镁盐、铁盐和钾盐的矿物质混合物进行培养，培养5～10天后即形成高浓度、高纯度的小球藻。

上述步骤S1中，所述蓝藻水华的浓缩处理方法具体为采用50～200目的滤网过滤，以降低蓝藻水华中水的含量。

上述步骤S1中，所述曝气形成局部有氧区域，有氧区域的溶解氧的浓度为9mg/L以下，每个有氧区域的体积大小不一，有氧区域的分布密度为20～125个/m³。

上述步骤S2中，所述的矿物质混合物由一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾组成。

上述步骤S2中，所述的矿物质混合物中一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾的质量比为80～120：8～15：1：4～10：7～15。

上述步骤S2中，所述的矿物质混合物与所述稀释后的液体体积的比例为1.2～15g：10L。

上述步骤S2中，所述的培养为在水温22～42℃的室内自然光照条件下进行培养。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的绿藻门小球藻属浮游植物的培养过程简单、原料廉价、便于实施。

2、本发明的培养方法无需在实验过程中接种小球藻做藻种，培养周期短，大大节约了劳动成本。

3、本发明经过曝气后的水体中的叶绿素a含量高达1000μg/L以上，小球藻属细胞密度达到1.0×10⁹cells/L以上，小球藻细胞生物量占总生物量比例在90％以上，小球藻属浮游植物的培养密度和纯度都非常高，可为小球藻的下一步利用提供方便。

4、能实现蓝藻水华的资源化利用，为蓝藻水华的资源化开发利用提供了好的前景和途径。

5、能为蓝藻水华的治理提供好的途径，即通过调节水体中的矿物质浓度达到改变水体浮游植物优势种类的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

在温暖的6月从发生蓝藻水华的太湖中捞取蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)，用50目的滤网过滤获得浓缩后的蓝藻水华，此时蓝藻水华呈浆状，简称为蓝藻浆，将其放置于玻璃温室中的10L广口玻璃瓶中，瓶中蓝藻浆的体积达到8L。然后对瓶中蓝藻浆曝气，曝气使用空气泵上连接气石的方式，瓶中共放置1个圆柱形气石(气石直径3cm，高6cm)。气石置于瓶底部，空气通过气石由瓶底冒出至水华浆的表面形成气泡，气泡易在瞬间破裂。气泡形成的速度为10～20个/秒。于是，在空气通过瓶底至表面的区域形成了1个垂直向的有氧区域。有氧区域的溶解氧浓度低于9mg/L。进行实验的6月-9月期间，瓶中混合物温度波动在18～40℃。保持对瓶中每天24小时持续曝气。为防止瓶中蓝藻浆在曝气情况下产生过多泡沫而溢出，而给瓶子加了个合适的盖子。并需不定期补充部分蒸发水。

蓝藻浆曝气、降解25天后，蓝藻浆变成了棕褐色。于是用自来水稀释蓝藻浆，稀释成2个浓度，分别装到2个10L广口瓶中，稀释后体积均为10L，其中2个瓶中的总磷浓度分别为5.0mg/L、10.5mg/L，分别对其中添加由一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾组成的混合矿物质，其质量比为80：8：1：4：7，2个瓶添加的矿物质混合物质量分别为1.2g、3.5g。并将2个瓶放置在玻璃温室中，放置3天后，总磷浓度较低的瓶中即出现了明显的绿色，并且越靠近水面绿色越明显；总磷浓度较高的瓶中也带点绿色。放置第5天时，总磷浓度较低的瓶中已非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度蛋白核小球藻，细胞直径约3～5μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达1140μg/L，小球藻细胞浓度高达1.6×10⁹cells/L。放置第8天时，总磷浓度较高的瓶中也变得非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度小球藻，细胞直径约3～6μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达1630μg/L，小球藻细胞浓度高达2.0×10⁹cells/L。并且这2个瓶中高浓度的小球藻能维持15天以上。

培养期间，10L广口瓶处于室内光照条件下，气温为22～45℃，瓶中的水温变化范围是22～42℃。

实施例2

在炎热的7月从发生蓝藻水华的养殖池塘中捞取蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)，用200目的滤网过滤获得浓缩后的蓝藻水华，此时蓝藻水华呈浆状，简称为蓝藻浆，将其放置于玻璃温室中的70L玻璃缸中，缸中蓝藻浆的体积达到50L。然后对缸中蓝藻浆曝气，曝气使用空气泵上连接气石的方式，缸中共放置1个圆柱形气石(气石直径3cm，高6cm)。气石置于缸底部，空气通过气石由缸底冒出至水华浆的表面形成气泡，气泡易在瞬间破裂。气泡形成的速度为15～25个/秒。于是，在空气通过缸底至表面的区域形成了1个垂直向的有氧区域。有氧区域的溶解氧浓度低于8mg/L。进行实验的7月-9月期间，缸中混合物温度波动在25～45℃。保持对缸中每天24小时持续曝气。并需不定期补充部分蒸发水。

蓝藻浆曝气、降解40天后，蓝藻浆变成了黑褐色。于是用自来水稀释蓝藻浆，稀释成2个浓度，分别装到2个10L广口瓶中，稀释后体积均为10L，其中2个瓶中的总磷浓度分别为13.8mg/L、15.9mg/L，分别对其中添加由一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾组成的混合矿物质，其质量比为100：11：1：6：10，2个瓶添加的矿物质混合物质量分别为10g、15g。并将2个瓶放置在玻璃温室中，放置6天后，总磷浓度较低的瓶中即出现了明显的绿色，并且越靠近水面绿色越明显；总磷浓度较高的瓶中也带点绿色。放置第8天时，总磷浓度较低的瓶中已非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度蛋白核小球藻，细胞直径约3～5μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达2320μg/L，小球藻细胞浓度高达3.4×10⁹cells/L。放置第10天时，总磷浓度较高的瓶中也变得非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度小球藻，细胞直径约3～6μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达3150μg/L，小球藻细胞浓度高达4.2×10⁹cells/L。

培养期间，10L广口瓶处于室内光照条件下，气温为28～45℃，瓶中的水温变化范围是28～42℃。

实施例3

在温暖的8月从发生蓝藻水华的太湖中捞取蓝藻水华(优势种为蓝藻门微囊藻属)，用100目的滤网过滤获得浓缩后的蓝藻水华，此时蓝藻水华呈浆状，简称为蓝藻浆，将其放置于室外的100L塑料白桶中，桶中蓝藻浆的体积为30L。然后对桶中蓝藻浆曝气，曝气使用空气泵上连接气石的方式，缸中共放置2个圆柱形气石(气石直径3cm，高6cm)。气石置于桶底部，空气通过气石由桶底冒出至水华浆的表面形成气泡，气泡易在瞬间破裂。气泡形成的速度为15～25个/秒。于是，在空气通过桶底至表面的区域形成了2个垂直向的有氧区域。有氧区域的溶解氧浓度低于9mg/L。进行实验的8月-10月期间，桶中混合物温度波动在18～40℃。保持对桶中每天24小时持续曝气。并需不定期补充部分蒸发水。

蓝藻浆曝气、降解30天后，蓝藻浆变成了棕褐色。于是用自来水稀释蓝藻浆，稀释成2个浓度，分别装到2个10L广口瓶中，稀释后体积均为10L，其中2个瓶中混合物的总磷浓度分别为7.3mg/L、11.6mg/L，分别对其中添加由一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾组成的混合矿物质，其质量比为120：15：1：10：15，2个瓶添加的矿物质混合物质量分别为5g、9g。并将2个瓶放置在玻璃温室中，放置3天后，总磷浓度较低的瓶中即出现了明显的绿色，并且越靠近水面绿色越明显；总磷浓度较高的瓶中也带点绿色。放置第5天时，总磷浓度较低的瓶中已非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度蛋白核小球藻，细胞直径约4～6μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达2540μg/L，小球藻细胞浓度高达3.1×10⁹cells/L。放置第7天时，总磷浓度较高的瓶中也变得非常绿，在显微镜下检查，可见其是高密度小球藻，细胞直径约3～6μm，小球藻细胞数量比例高达95％以上，叶绿素a含量高达2930μg/L，小球藻细胞浓度高达3.9×10⁹cells/L。并且这2个瓶中高浓度的小球藻能维持15天以上。

培养期间，10L广口瓶处于室内光照条件下，气温为22～45℃，瓶中的水温变化范围是22～42℃。

本发明的培养方法中进行曝气腐烂降解、控制系统中氮素、磷素的浓度水平及添加矿物质混合物是该发明的3个控制因子。本发明所形成的蓝藻浆在曝气情况下同时形成了好氧、低氧、厌氧等3种条件下的降解，因此产生的降解产物种类丰富，为浮游植物的生长提供了充足的物质基础。

以上各实施例中的检测数据也可以证明，通过本发明的培养方法，可以得到高密度、高纯度的绿藻门小球藻属浮游植物，培养方法简便、易实施，培养成本低，可为蓝藻水华的治理提供参考途径，并且培养高密度高纯度的小球藻也具有环境保护、开发新能源等多方面的意义。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种利用蓝藻水华为原料培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、从发生蓝藻水华的水体获取蓝藻水华，对蓝藻水华作浓缩处理，将浓缩后的蓝藻水华浆在18～45 ℃下曝气、腐烂降解；

S2、降解25～40天后，至水体发臭、水色呈现黑褐色或者棕褐色，然后添加自来水稀释至总磷浓度为5.0～15.9 mg/L，并向稀释后的液体中添加矿物质混合物进行培养，培养5～10天后即得；所述的矿物质混合物由一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾组成；所述的矿物质混合物中一水磷酸二氢钙、乳酸钙、柠檬酸铁、七水硫酸镁和磷酸氢二钾的质量比为80~120：8~15：1：4~10：7~15。

2.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的蓝藻水华的浓缩处理方法为采用50～200目的滤网过滤。

3.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的曝气形成局部有氧区域，每个有氧区域的体积大小不一，有氧区域的分布密度为20～125个/m³。

4.根据权利要求3所述的利用蓝藻水华培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述的有氧区域的溶解氧的浓度为9 mg/L以下。

5.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的矿物质混合物与所述稀释后的液体体积的比例为1.2~15g：10L。

6.根据权利要求1所述的利用蓝藻水华培育小球藻属浮游植物的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的培养为在水温22～42 ℃的室内自然光照条件下进行培养。