CN109576160B - 一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻w3及其应用 - Google Patents

一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻w3及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及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2月22日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2017058。本发明的小球藻W3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Zn，Ni，Co，Cr均有很高的去除率，并且对Co的去除率高达82％左右，对Zn和Cr的去除率均在90％以上，远高于目前大多数用于去除重金属的微藻对Co、Zn和Cr的去除效率，因此特别适用于处理Co、Zn、Cr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W3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

一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻W3及其 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18 S rDNA序列如SEQID NO:1所示，将该序列在ncbi数据库中进行比对，发现其与绿藻门小球藻属的Chlorellasorokiniana近似度比较高，故将其命名为小球藻W3。
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2月22日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO:M2017058。
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Zn、Ni、Co、Cr中的一种或多种组合。
在一个优选实施方案中，所述重金属为Co。
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W3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Zn，Ni，Co，Cr均有很高的去除率，并且对Co的去除率高达82％左右，对Zn和Cr的去除率均在90％以上，远高于目前大多数用于去除重金属的微藻对Co、Zn和Cr的去除效率，因此特别适用于处理Co、Zn、Cr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W3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。该藻株可用于处理工业污水、农业污水以及其他高重金属含量的水体。
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，并且18S rDNA序列与Chlorella sorokiniana近似度比较高。该微藻已于2017年2月22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:M2017058，命名为小球藻W3，拉丁学名为Chlorellasorokiniana W3。
附图说明
图1为本发明的小球藻W3的光学显微照片；
图2为小球藻W3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W3的获得
本发明的小球藻W3(Chlorella sorokiniana W3)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测序鉴定，该微藻属于绿藻门小球藻属。该微藻已于2017年2月22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:M2017058，拉丁学名为Chlorella sorokiniana W3，命名为小球藻W3，拉丁学名Chlorella sorokiniana W3。
2.小球藻W3对重金属的耐受性
将小球藻W3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
Figure BDA0001424633280000041
Figure BDA0001424633280000051
表2 A5成分
Figure BDA0001424633280000052
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
Figure BDA0001424633280000053
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W3对重金属的耐受性。
结果如图2所示，小球藻W3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有一定差距，但是仍然能够保持较快生长，可见小球藻W3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W3对培养基中重金属的去除效率
小球藻W3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W3对Zn，Ni，Co，Cr均有很高的去除率并且对Co的去除率高达82％左右，对Zn和Cr的去除率均在90％以上，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Co、Zn、Cr含量较高的污染水体。
表4小球藻W3对培养基中重金属
Figure BDA0001424633280000061
4.小球藻W3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W3，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> 武汉藻优生物科技有限公司
<120> 一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻W3及其应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1833
<212> DNA
<213> 小球藻W3()
<400> 1
cggggtttcg acggccagtg cagcttgcat gcctgcaggt cgacgattgt ctcaaagatt 60
aagccatgca tgtctaagta taaactgctt tatactgtga aactgcgaat ggctcattaa 120
atcagttata gtttatttga tggtacctac tactcggata cccgtagtaa atctagagct 180
aatacgtgcg taaatcccga cttctggaag ggacgtattt attagataaa aggccgaccg 240
ggctctgccc gactcgcggt gaatcatgat aacttcacga atcgcatggc cttgcgccgg 300
cgatgtttca ttcaaatttc tgccctatca actttcgatg gtaggataga ggcctaccat 360
ggtggtaacg ggtgacggag gattagggtt cgattccgga gagggagcct gagaaacggc 420
taccacatcc aaggaaggca gcaggcgcgc aaattaccca atcctgacac agggaggtag 480
tgacaataaa taacaatact gggccttttc aggtctggta attggaatga gtacaatcta 540
aaccccttaa cgaggatcaa ttggagggca agtctggtgc cagcagccgc ggtaattcca 600
gctccaatag cgtatattta agttgctgca gttaaaaagc tcgtagttgg atttcgggtg 660
gggcctgccg gtccgccgtt tcggtgtgca ctggcagggc ccaccttgtt gccggggacg 720
ggctcctggg cttcactgtc cgggactcgg agtcggcgct gttactttga gtaaattaga 780
gtgttcaaag caggcctacg ctctgaatac attagcatgg aataacacga taggactctg 840
gcctatcctg ttggtctgta ggaccggagt aatgattaag agggacagtc gggggcattc 900
gtatttcatt gtcagaggtg aaattcttgg atttatgaaa gacgaactac tgcgaaagca 960
tttgccaagg atgttttcat taatcaagaa cgaaagttgg gggctcgaag acgattagat 1020
accgtcctag tctcaaccat aaacgatgcc gactagggat cggcggatgt ttcttcgatg 1080
actccgccgg caccttatga gaaatcaaag tttttgggtt ccggggggag tatggtcgca 1140
aggctgaaac ttaaaggaat tgacggaagg gcaccaccag gcgtggagcc tgcggcttaa 1200
tttgactcaa cacgggaaaa cttaccaggt ccagacatag tgaggattga cagattgaga 1260
gctctttctt gattctatgg gtggtggtgc atggccgttc ttagttggtg ggttgccttg 1320
tcaggttgat tccggtaacg aacgagacct cagcctgcta aatagtcacg gttggttcgc 1380
cagccggcgg acttcttaga gggactattg gcgactagcc aatggaagca tgaggcaata 1440
acaggtctgt gatgccctta gatgttctgg gccgcacgcg cgctacactg atgcattcaa 1500
cgagcctagc cttggccgag aggcccgggt aatctttgaa actgcatcgt gatggggata 1560
gattattgca attattaatc ttcaacgagg aatgcctagt aagcgcaagt catcagcttg 1620
cgttgattac gtccctgccc tttgtacaca ccgcccgtcg ctcctaccga ttgggtgtgc 1680
tggtgaagtg ttcggattgg cgaccggggg cggtctccgc tctcggccgc cgagaagttc 1740
attaaaccct cccacctaga ggaaggtgaa gtcgtaacaa atctctagag gatccccggg 1800
taccgagctc gaattcgtaa tcatgttcca ttg 1833

Claims (8)

1.一种能去除高重金属含量水体中的重金属的小球藻W3，所述小球藻于2017年2月22日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO: M2017058，所述小球藻的拉丁学名为Chlorella sorokiniana。
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Zn、Ni、Co、Cr中的一种或多种组合。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述重金属为Co。
5.一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。
6.根据权利要求5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；
S4：培养8-15天后，移除所述小球藻-污水培养物中的小球藻。
7.根据权利要求6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。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，S3中所述培养的条件为30℃，80±5 μmol m-2 s-1光照强度。
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