CN115058411A - 含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系及其应用，所述体系包括溶藻细菌胶囊和挺水植物；其中，溶藻细菌胶囊包括芽孢杆菌HL，芽孢杆菌HL的保藏编号为CGMCC No.21172。所述体系处理铜绿微囊藻污水时，较单一生物法能高效实现铜绿微囊藻降解，具体为：对照组中的叶绿素a含量稳步上升，在第14d时达到1557.19±5.34mg·m‑3，而处理组R1、R2的叶绿素a含量均分别相对显著下降。其中R1的溶藻率在7d后趋于稳定，溶藻率在20％左右。在溶藻细菌胶囊的作用下，在第14d时，R1和R2的溶藻率分别为17.84％±1.31％和88.74％±1.10％。R2试验装置环境下，在第14d时藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)别下降到1.4、4和28g·L‑1。第14d时，经R2处理后藻毒素含量相对降低至108.19±4.26g·L‑1。
Description
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，涉及植物/微生物复合体系修复水体环境的方法，具体为含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系及其应用。
背景技术
水体的富营养化程度不断提高导致蓝藻水华爆发范围的扩张与频次骤增，其中铜绿微囊藻是蓝藻水华的关键属种之一。近年来，如何解决以铜绿微囊藻为主的蓝藻水华问题成为国内外学者日益关注的重点。
目前，处理铜绿微囊藻的方法主要包括物理，化学，生物三方面。物理法：如机械过滤、高压放电、超声波等。物理法快速有效，但因其高额费用，使得大规模应用难以实现。化学法：通过化学药剂控制藻细胞生长进程，影响其新陈代谢过程，从而起到抑制作用，但化学药剂的使用易带来水体的二次污染。生物法因其成本低、不易造成二次污染等优势而受到更高的关注。其中水生植物法是利用化感、竞争、拮抗作用来抑制藻类生长，具有针对性和可持续性，但植物生长周期长；微生物法是利用菌藻竞争或猎食作用，具有环境友好、效果明显、低成本，但易被外源环境影响。因此，如何将两者优势相结合是处理蓝藻水华问题的潜在解决方案。
此外，现有技术中已有诸多学者尝试应用单一生物法处理蓝藻水华，如《环境化学》第28卷第10期2180-2186页报道了李磊等学者通过种植水培养法证实了荷花和睡莲两种挺水植物的种植水对铜绿微囊藻存在浓度效应，具体表现为低浓度的种植水促进藻细胞生长，而高浓度则抑制藻细胞生长。《环境化学》第3期268-271页报道了戴树桂等学者利用不同溶剂提取香蒲体内的乙酸乙酯，通过抑藻圈试验和半杀死剂量法证实了香蒲体内能释放一种具有抑藻的活性物质。《中国环境科学》第28卷第5期461-465页报道了汪辉等学者通过经高温灭菌以及蛋白酶K处理后的溶藻菌YZ菌体过滤液，对铜绿微囊藻的生长仍有强烈的抑制作用。《安徽农业科学》第40卷第22期11154-11157页报道了郭瑞雪等学者发现了Q6菌株的无菌滤液中含有热稳定性的非蛋白类、核酸和糖类等物质能够有效的溶解水华鱼腥藻。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，针对单一控藻方法带来的低效、高成本问题，本发明利用微生物和挺水植物构建有效的循环生态系统，从而实现水体中铜绿微囊藻的高效降解、迁移与转化；鉴于此，本发明提供了含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系及其应用。
技术方案：含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，所述体系包括溶藻细菌胶囊和挺水植物；其中，溶藻细菌胶囊包括芽孢杆菌HL，芽孢杆菌HL的保藏编号为CGMCCNo.21172。
优选的，挺水植物为芦苇。
优选的，溶藻细菌胶囊是由海藻酸钠与乙基纤维素包埋芽孢杆菌HL制得。
优选的，海藻酸钠与乙基纤维素包埋芽孢杆菌HL的具体步骤为：
S1、将海藻酸钠溶于去离子水中制得质量浓度为2％的海藻酸钠溶液，将乙基纤维素溶于去离子水制得质量浓度为3％的乙基纤维素溶液，将CaCl2溶于去离子水中制备质量浓度为3％的固化剂溶液；
S2、取处于对数生长后期的芽孢杆菌HL，在牛肉膏蛋白胨固体培养基中培养12h，随后用牛肉膏蛋白胨固体培养基将芽孢杆菌HL的菌株发酵液稀释至光密度600nm；将稀释后的培养物离心弃上清，加入去离子水得到菌悬液；
S3、将S2制得的菌悬液与S1制得的海藻酸钠溶液混合，搅拌均匀后采用滴注法制备海藻酸钠胶囊，将混合后的浆料倒入恒压料斗，料斗出口和固化剂的距离设置为10-15cm，得到球形胶囊；将胶囊在固化剂中保持25-30min以确保凝胶反应完全发生，经过滤器过滤，去离子水洗涤、35℃干燥以备使用；
S4、将干燥后的胶囊置于乙基纤维素溶液中搅拌25-30min，过滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤，然后35℃干燥、4℃保存。
优选的，S1中海藻酸钠溶液制备过程中采用恒温磁力搅拌器以25℃、1500rpm搅拌。
优选的，S2中牛肉膏蛋白胨固体培养基包括：牛肉浸膏5g/L、鱼粉蛋白胨10g/L、NaCl5g/L。
优选的，S3中菌悬液与海藻酸钠溶液混合条件为在磁力搅拌器中，转速为750rpm。
以上任一所述含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系在降解水体中铜绿微囊藻中的应用。
优选的，能够降解水体中铜绿微囊藻的浓度达3000mg·m-3。
本发明所述含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系降解水体中铜绿微囊藻的原理在于：利用挺水植物的原生吸附作用和投置的溶藻细菌胶囊的溶藻作用相结合。
有益效果：本发明所述原位控藻体系处理铜绿微囊藻的污水时，较单一生物法能够高效实现铜绿微囊藻的降解，具体体现在：对照组中的叶绿素a含量稳步上升，在第14d时达到1557.19±5.34mg·m-3，而处理组R1、R2的叶绿素a含量均分别相对显著地下降。其中R1的溶藻率在7d后趋于稳定，溶藻率在20％左右。在溶藻细菌胶囊的作用下，在第14d时，R1和R2的溶藻率分别为17.84％±1.31％和88.74％±1.10％。R2试验装置环境下，在第14d时藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)别下降到1.4、4和28mg·L-1。第14d时，经R2处理后藻毒素含量相对降低至108.19±4.26μg·L-1。
附图说明
图1为本发明实施例1的试验装置示意图；
图2为本发明实施例1的原位控藻体系14d时叶绿素a含量变化图；
图3为本发明实施例1的原位控藻体系14d时溶藻率变化图；
图4为本发明实施例1的原位控藻体系14d后铜绿微囊藻的藻胆蛋白变化图。左图为CK，右图为R2试验装置；
图5为本发明实施例1的原位控藻体系处理后铜绿微囊藻的透射电镜图。左图为CK，右图为R2试验装置；
图6为本发明实施例1的原位控藻体系经R2处理14d后铜绿微囊藻的中藻毒素含量变化图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
如图1所示，搭建原位控藻体系的试验装置，其中处理装置均为长×宽×高＝1.0×0.4×0.5米的长方体水池，通过水泵将试验水泵入水池，在水池内反应后流出。
本实施例的对照组CK为不添加芦苇和溶藻细菌胶囊的藻液，处理组R1为只添加芦苇，处理组R2为添加了芦苇和溶藻细菌胶囊。
本实施例的试验水取自常州市滆湖(坐标为31°68′N,119°96′E)，所采用的试验水的藻浓度约为3×105cells/mL。
本实施例中的溶藻细菌胶囊包括芽孢杆菌HL，芽孢杆菌HL的保藏编号为CGMCCNo.21172，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。其中，溶藻细菌胶囊是由海藻酸钠与乙基纤维素包埋芽孢杆菌HL制得，具体步骤如下：
S1、恒温磁力搅拌器中以25℃、1500rpm搅拌，将海藻酸钠溶于去离子水中制得质量浓度为2％的海藻酸钠溶液，将乙基纤维素溶于去离子水制得质量浓度为3％的乙基纤维素溶液，将CaCl2溶于去离子水中制备质量浓度为3％的固化剂溶液；
S2、取处于对数生长后期的芽孢杆菌HL，在牛肉膏蛋白胨固体培养基中培养12h，随后用牛肉膏蛋白胨固体培养基将芽孢杆菌HL的菌株发酵液稀释至光密度600nm；将稀释后的培养物离心弃上清，加入去离子水得到菌悬液；牛肉膏蛋白胨固体培养基包括：牛肉浸膏5g/L、鱼粉蛋白胨10g/L、NaCl 5g/L。
S3、将S2制得的菌悬液与S1制得的海藻酸钠溶液混合，搅拌均匀后采用滴注法制备海藻酸钠胶囊，将混合后的浆料倒入恒压料斗，出口和固化剂的距离设置为10-15cm，得到球形胶囊；将胶囊在固化剂中保持25-30min以确保凝胶反应完全发生，经过滤器过滤，去离子水洗涤、35℃干燥以备使用；
S4、将干燥后的胶囊置于乙基纤维素溶液中搅拌25-30min，过滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤，然后35℃干燥、4℃保存。
采用以上装置及体系从藻类生长、藻胆蛋白、膜脂值活性、藻毒素释放等方面的研究来探究原位控藻体系的溶藻机制。本发明通过对铜绿微囊藻的光合色素含量变化、溶藻率变化、藻胆蛋白含量变化、藻毒素含量变化等方面验证原位控藻体系的优势。
1、考察原位控藻体系对叶绿素a的抑制效果
为考察原位控藻体系对叶绿素a的抑制效果，分别取14d各天试验装置R1、R2中的藻液，采用乙醇浸提分光光度法测定14d各组的叶绿素a含量，同时以14d时不添加芦苇与溶藻细菌胶囊的试验装置组的藻液作为对照(CK)，所述结果如图2所示。
如图2所示，对照组和R1中的叶绿素a含量稳步上升，其中第14d时对照组叶绿素含量达到1557.19±5.34mg·m-3，而处理组R2的叶绿素a含量均分别相对显著地下降。表明原位控藻体系已成功建立，芦苇与溶藻细菌胶囊对叶绿素a有抑制作用，从而得出原位控藻体系对铜绿微囊藻有抑制效果。
2、考察原位控藻体系对藻细胞效果
取14d各天试验装置R2中的藻液，采用光密度法测定14d各组的藻细胞密度，同时以14d各天的R1藻液作为对照，所述结果如图3所示。
如图3所示，试验可分为两个阶段：植物修复阶段与生物修复阶段，其中R1的溶藻率在7d后趋于稳定，溶藻率在20％左右。在溶藻细菌胶囊的作用下，R2相对于R1在生物修复阶段表现更强的溶藻能力。在第14d时，R1和R2的溶藻率分别为17.84％±1.31％和88.74％±1.10％。
3、考察原位控藻体系对藻胆蛋白效果
取14d试验装置R2中的藻液，具体表现为每日采集8mL藻样品，并用PBS溶液洗涤3次。然后加入4mL PBS溶液，将混合物进行涡旋混匀。随后，在-20℃/25℃条件下分别冻融3次后，用超声波细胞破坏器(Bill-950e，中国)处理10min，确保藻细胞完全破坏。取离心后的上清液用于测定藻胆蛋白含量。分别在紫外吸光度仪为565、620和650nm处测定藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)的吸光度。同时以14d时不添加芦苇与溶藻细菌胶囊的试验装置组的藻液作为对照。各藻蛋白组分含量测定公式如下，所述结果如图4所示。
PB(mg·L-1)＝PE+PC+APC
如图4所示，R2试验装置环境下藻胆蛋白中藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)的含量逐渐下降，而对照组试验装置环境中藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)的含量变化不大。在第14d时，藻蓝蛋白(PC)、别藻蓝蛋白(APC)和藻红蛋白(PE)的含量分别下降到1.4、4和28mg·L-1，这表明此时大部分的藻胆蛋白已被破坏。
4、考察原位控藻体系对藻酶脂活性效果
取14d时R2中的藻液，采用透射电镜(TEM)观察了R2试验装置处理7d和14d后藻细胞的超微结构。藻细胞在2.5％戊二醛中4℃孵育过夜固定，用0.1M PBS溶液洗涤3次。经FEITecnai Spirit(G2 bitwin,Netherlands)获得藻样的TEM图像。同时以实施例1中14d时不添加芦苇与溶藻细菌胶囊的试验装置组的藻液作为对照。所述结果如图5所示。
如图5所示，通过透射电镜(图5)图像观察溶藻细菌胶囊对第14d时铜绿微囊藻形态的影响。如图5(左)所示，对照组中藻细胞完整而健康，细胞壁和细胞膜结合紧密，空白胶囊处理过程中藻细胞生长正常。细胞膜被多聚磷酸酯颗粒、类囊体、囊泡和液泡状结构包围。然而，图5(右)所示，胶囊处理组中的藻类细胞内部结构发生了显著变化。藻细胞壁和细胞膜变形破坏，细胞内物质开始渗漏。最后，还观察到明显的胞浆分裂。透射电镜图像表明，在溶藻细菌胶囊的存在下，铜绿微囊藻的死亡模式是坏死样的。试验结果表明，溶藻细菌胶囊可能通过破坏藻类细胞结构而溶死藻细胞。
5、考察原位控藻体系对藻毒素效果
取14d时R2中的藻液，对藻样品进行离心处理10000×g，离心25min，将每个藻样品的上清液合并转移到新试管中进行细胞内微囊藻毒素测定。用无菌水重悬藻细胞颗粒，液氮反复冷冻，室温解冻3次，10000×g,4℃离心10min，取上清液用于细胞内微囊藻毒素测量。微囊藻毒素的含量由酶联免疫吸附测定试剂盒(中国南京建成生物工程研究所)按照制造商的说明测量。同时以14d时不添加芦苇与溶藻细菌胶囊的试验装置组的藻液作为对照。所述结果如图6所示。
如图6所示，对照组中的藻毒素含量稳步上升，分别是70.34±12.67g·L-1(1d)的1.44(7d)和1.72(14d)倍，说明此时藻细胞的自然凋亡或崩解促进了藻毒素的合成并释放到周围水体中。第7天时，R2中藻毒素含量显著升高(P<0.05)，在第14d时藻毒素含量相对降低至108.19±4.26g·L-1。藻细胞中的藻毒素含量增加，可以认为是藻细胞对受外源环境影响的一种保护机制，藻细胞通透性的增加或藻细胞的分解是藻毒素被刺激释放的主要原因。这些结果表明，R2最终抑制了铜绿微囊藻的生长，从而减少了藻毒素的释放。
Claims (9)
1.含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，所述体系包括溶藻细菌胶囊和挺水植物；其中，溶藻细菌胶囊包括芽孢杆菌HL，芽孢杆菌HL的保藏编号为CGMCCNo.21172。
2.根据权利要求1所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，挺水植物为芦苇。
3.根据权利要求1所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，溶藻细菌胶囊是由海藻酸钠与乙基纤维素包埋芽孢杆菌HL制得。
4.根据权利要求3所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，海藻酸钠与乙基纤维素包埋芽孢杆菌HL的具体步骤为：
S1、将海藻酸钠溶于去离子水中制得质量浓度为2％的海藻酸钠溶液，将乙基纤维素溶于去离子水中制得质量浓度为3％的乙基纤维素溶液，将CaCl2溶于去离子水中制备质量浓度为3％的固化剂溶液；
S2、取处于对数生长后期的芽孢杆菌HL，在牛肉膏蛋白胨固体培养基中培养12h，随后用牛肉膏蛋白胨固体培养基将芽孢杆菌HL的菌株发酵液稀释至光密度600nm；将稀释后的培养物离心弃上清，加入去离子水得到菌悬液；
S3、将S2制得的菌悬液与S1制得的海藻酸钠溶液混合，搅拌均匀后采用滴注法制备海藻酸钠胶囊，将混合后的浆料倒入恒压料斗，料斗出口和固化剂的距离设置为10-15cm，得到球形胶囊；将胶囊在固化剂中保持25-30min以确保凝胶反应完全发生，经过滤器过滤，去离子水洗涤、35℃干燥以备使用；
S4、将干燥后的胶囊置于乙基纤维素溶液中搅拌25-30min，过滤后分别用无水乙醇和去离子水洗涤，然后35℃干燥、4℃保存。
5.根据权利要求4所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，S1中海藻酸钠溶液制备过程中采用恒温磁力搅拌器以25℃、1500rpm搅拌。
6.根据权利要求4所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，S2中牛肉膏蛋白胨固体培养基包括：牛肉浸膏5g/L、鱼粉蛋白胨10g/L、NaCl 5g/L。
7.根据权利要求4所述的含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系，其特征在于，S3中菌悬液与海藻酸钠溶液混合条件为在磁力搅拌器中，转速为750rpm。
8.权利要求1-7任一所述含溶藻细菌胶囊和挺水植物的原位控藻体系在降解水体中铜绿微囊藻中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，能够降解水体中铜绿微囊藻的浓度达3000mg·m-3。
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|---|---|---|---|---|
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