CN108587915A - 能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻w5及应用 - Google Patents

能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻w5及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻，所述小球藻于2017年11月27日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2017741。本发明的小球藻W5对培养水体中的重金属离子具有高度的耐受性，在含有高重金属含量的水体中生长时，对Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Pb均有很高的去除率，远高于目前大多数用于去除重金属的微藻，因此特别适用于处理重金属含量较高的污染水体。除此之外，在去除重金属的同时，本发明的小球藻W5还能去除水体中的N、P等营养物质，防止水体富营养化的危险。

Description

能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻W5及应用
技术领域
本发明涉及微藻培养与污水处理领域，更特别地，涉及一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻及其应用。
背景技术
人类向环境排放的重金属量日益增多,不仅严重污染了土壤和水体环境,也给人类本身的健康造成极大的危害。对重金属污染水体治理,传统的方法主要有物理、化学和生物方法,包括沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺、离子交换法等。这些方法净化效果比较好，但是工艺流程复杂，操作繁琐，成本高，并且不适合大规模应用。
微藻是各种水体中普遍存在的微生物，繁殖快，适应能力强，只需在水体中接种少量的微藻母液，在合适的环境中繁殖一段时间后，微藻的量就能达到的处理污水所需的浓度。污水中含有丰富的氮和磷，为微藻繁殖提供了良好的无机营养。此外，微藻可利用光合作用来获得碳源和能量，无需额外提供碳源来保证微藻的生长，减少了成本。因此，使用微藻处理污水是一种既效果好，又经济实惠的污水处理方式。
研究表明，一些微藻对重金属离子有固定作用，其过程主要分为物理吸附和化学吸附。将微藻应用于污水中的重金属固定，同时还能降低水体中的氮磷等营养物质含量以及吸收水体中的其他有害物质，是一种一举多得，既经济又有效的污水处理方法。然而，很多微藻虽然有一定的重金属金属离子吸附能力，但是目前的微藻对重金属离子的吸附效率有限，并且，很多微藻对重金属离子的耐受力也不好，这大大限制了微藻在污水处理中的应用。
因此，需要一种即能耐受高重金属含量又能高效吸附重金属离子的微藻。
发明内容
发明人从野外采集藻样，经培养分离，得到一株能够去除环境中的一些重金属离子的藻株。其细胞成圆形或椭圆形，绿色，无鞭毛，有核。经测序得到其18S rDNA序列如SEQID NO:1所示，结合形态学可知，其属于绿藻门小球藻属，故将其命名为小球藻W5，拉丁学名Chlorella sp.W5。
基于以上发现，本发明提供了一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻，所述小球藻于2017年11月27日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2017741。
本发明还提供了上述小球藻在去除高重金属含量水体中的重金属中的应用。
在一个实施方案中，所述重金属为Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Pb中的一种或多种组合。
本发明还提供了一种处理高重金属含量污水的方法，其包括用上述小球藻处理所述污水中的步骤。
在一个实施方案中，所述方法包括以下步骤：
S1：将所述污水进行过滤，去除大颗粒物质；
S2：向经过滤的污水中接种所述小球藻，得到小球藻-污水培养物；
S3：将所述小球藻-污水培养物进行通空气光照培养；
S3：培养8-15天后，移除所述小球藻-污水培养物中的小球藻。
在一个优选实施方案中，S2中小球藻的接种浓度为OD700值为0.1-0.5。
在一个优选实施方案中，S3中所述培养的条件为30℃，80±5μmol m-2s-1光照强度。
本发明的小球藻W5对培养水体中的重金属离子具有高度的耐受性，在含有高重金属含量的水体中生长时，对Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Pb均有很高的去除率，远高于目前大多数用于去除重金属的微藻，因此特别适用于处理重金属含量较高的污染水体。除此之外，在去除重金属的同时，本发明的小球藻W5还能去除水体中的N、P等营养物质，防止水体富营养化的危险。
微生物保藏
本发明所述涉及的微藻从野外采集的水样分离得到，经18S rDNA测序和形态学鉴定，该微藻属于绿藻门小球藻属。该微藻已于2017年11月27日保藏于送至湖北省武汉市武昌区八一路299号武汉大学校内的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏号为CCTCC NO:M2017741，命名为小球藻W5，拉丁学名为Chlorella sp.W5。
附图说明
图1为本发明的小球藻W5的光学显微照片；
图2为小球藻W5分别在BG11培养基中和加有重金属的BG11培养基中培养得到的生长曲线；
图3为对照藻株小球藻G32分别在BG11培养基中和加有重金属的BG11培养基中培养得到的生长曲线。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
1.小球藻W5的获得
本发明的小球藻W5(Chlorella sp.W5)通过从野外采集的含藻水样分离得到，其细胞形态如图1所示，细胞成圆形或椭圆形，绿色，无鞭毛，有核。经18S rDNA结合形态学，该微藻属于绿藻门小球藻属。该微藻已于2017年11月27日保藏于中国湖北省武汉市武汉大学的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏号为CCTCC NO:M2017741，命名为小球藻W5，拉丁学名Chlorella sp.W5。
2.小球藻W5对重金属的耐受性
将小球藻W5在小三角瓶中活化后，接种于装有300ml含高重金属含量的BG11培养基的500ml锥形瓶中，初始OD700为0.1，培养条件为30℃，80±5μmol m-2s-1光照下通气培养。
含高重金属含量的BG11培养基通过在BG11培养基中加入重金属母液来配制。其中，BG11培养基通过以下方法进行配制：取Stock II、Stock III、Stock IV、Stock VI、Stock VII、Stock VIII各1ml，加1.5g NaNO3，加水定容至1000ml。各储液成分如表1所示，A5的成分如表2所示。
表1 BG11培养基配制中各储液的成分
表2 A5成分
重金属的添加根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅴ类(重污染)水质标准及《城镇污水处理厂污染物排放标准》来设置。将重金属母液设置成2000×。表3为重金属母液浓度和工作浓度。
表3重金属母液浓度和工作浓度
接种后，每天检测小球藻培养物的OD700值，制作成生长曲线，以用BG11培养基培养的小球藻为对照，观察小球藻W5对重金属的耐受性。
结果如图2所示，小球藻W5在BG11培养基中培养的生长曲线与添加有重金属的BG11培养基中培养的生长曲线相差不大，可见小球藻W5对重金属的耐受力比较高。图3是发明人在分离过程中分离到的另一种小球藻G32分别在BG11培养基中和加有重金属的BG11培养基中培养得到的生长曲线，结果显示，其与已知的大多数绿藻一样，在加有重金属的BG11培养基中的生长受到极大的抑制。
3.小球藻W5对培养基中重金属的去除效率
小球藻W5生长进入稳定期后，6000g离心收集藻细胞，并用ICP-MS检测培养液中残余的重金属离子。结果如表4所示，小球藻W5对Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Pb均有很高的去除率，远高于目前大多数用于去除重金属的微藻，因此特别适用于处理重金属含量较高的污染水体。
表4小球藻W5对培养基中重金属
4.小球藻W5处理高重金属含量的工业污水应用
将高重金属含量的工业污水进行过滤，去除污水中的大颗粒物质。然后向污水中接种小球藻W5，接种浓度为OD700至0.1-0.5。在30℃，80±5μmol m-2s-1光照强度下培养7-15天，然后用絮凝的方法将藻细胞与水分离，检测水中的金属离子含量和氮磷等营养元素含量。结果显示，处理后的水质澄清，金属离子含量和营养元素含量均降低至III类水标准，符合排放要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 中国科学院水生生物研究所
<120> 能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻W5及应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1843
<212> DNA
<213> Chlorella sp. W5
<400> 1
catcgagctc ggtaccgggg atcctctaga gatttgatcc ttctgcaggt tcacctacgg 60
aaaccttgtt acgacttctc cttcctctag gtgggagggt ttaatgaact tctcggcggc 120
cgagagcgga gaccgccccc ggtcgccaat ccgaacactt caccagcaca cccaatcggt 180
aggagcgacg ggcggtgtgt acaaagggca gggacgtaat caacgcaagc tgatgacttg 240
cgcttactag gcattcctcg ttgaagatta ataattgcaa taatctatcc ccatcacgat 300
gcagtttcaa agattacccg ggcctctcgg ccaaggctag gctcgttgaa tgcatcagtg 360
tagcgcgcgt gcggcccaga acatctaagg gcatcacaga cctgttattg cctcatgctt 420
ccattggcta gtcgccaata gtccctctaa gaagtccgcc ggctggcgag ccaaccgtga 480
ctatttagca ggctgaggtc tcgttcgtta ccggaatcaa cctgacaagg caacccacca 540
actaagaacg gccatgcacc accacccata gaatcaagaa agagctctca atctgtcaat 600
cctcactatg tctggacctg gtaagttttc ccgtgttgag tcaaattaag ccgcaggctc 660
cacgcctggt ggtgcccttc cgtcaattcc tttaagtttc agccttgcga ccatactccc 720
cccggaaccc aaaaactttg atttctcata aggtgccggc ggagtcatcg aagaaacatc 780
cgccgatccc tagtcggcat cgtttatggt tgagactagg acggtatcta atcgtcttcg 840
agcccccaac tttcgttctt gattaatgaa aacatccttg gcaaatgctt tcgcagtagt 900
tcgtctttca taaatccaag aatttcacct ctgacaatga aatacgaatg cccccgactg 960
tccctcttaa tcattactcc ggtcctacag accaacagga taggccagag tcctatcgtg 1020
ttattccatg ctaatgtatt cagagcgtag gcctgctttg aacactctaa tttactcaaa 1080
gtaacagcgc cgaactccga gtcccggaca gtgaagccca ggagcccgtc cccggcaaca 1140
aggtgggccc tgccagtgca caccgaaacc ggcggaccgg caggccccac ccgaaatcca 1200
actacgagct ttttaactgc agcaacttaa atatacgcta ttggagctgg aattaccgcg 1260
gctgctggca ccagacttgc cctccaattg atcctcgtta aggggtttag attgtactca 1320
ttccaattac cagacctgaa aaggcccagt attgttattt attgtcacta cctccctgtg 1380
tcaggattgg gtaatttgcg cgcctgctgc cttccttgga tgtggtagcc gtttctcagg 1440
ctccctctcc ggaatcgaac cctaatcctc cgtcacccgt taccaccatg gtaggcctct 1500
atcctaccat cgaaagttga tagggcagaa atttgaatga aacatcgccg gcgcaaggcc 1560
atgcgattcg tgaagttatc atgattcacc gcgagtcggg cagagcccgg tcggcctttt 1620
atctaataaa tacgtccctt ccagaagtcg ggatttacgc acgtattagc tctagattta 1680
ctacgggtat ccgagtagta ggtaccatca aataaactat aactgattta atgagccatt 1740
cgcagtttca cagtataaag cagtttatac ttagacatgc atggcttaat ctttgagaca 1800
agcatatgac tactggcagg atcaaccaaa tcgcgactct gtg 1843

Claims (7)

1.一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻，所述小球藻于2017年11月27日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2017741。
2.权利要求1所述的小球藻在去除高重金属含量水体中的重金属中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述重金属为Cu、Zn、Ni、Co、Cr、Pb中的一种或多种组合。
4.一种处理高重金属含量污水的方法，其特征在于，包括用权利要求1所述的小球藻处理所述污水中的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将所述污水进行过滤，去除大颗粒物质；
S2：向经过滤的污水中接种所述小球藻，得到小球藻-污水培养物；
S3：将所述小球藻-污水培养物进行通空气光照培养；
S3：培养8-15天后，移除所述小球藻-污水培养物中的小球藻。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S2中小球藻的接种浓度为OD700值为0.1-0.5。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，S3中所述培养的条件为30℃，80±5μmol m-2s-1光照强度。
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