蛋白核小球藻对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的生物吸附及其影响因素

藻类吸附作用影响重金属在水生生态系统中的迁移过程及其环境行为。同时,利用藻类吸附能力是修复重金属污染水体和重金属废水处理的一项清洁、廉价和高效的技术。测定了蛋白核小球藻对Pb2+和Cd2+的吸附和脱附动力学,表明吸附是快速表面过程,吸附4 h后基本达到平衡,不易脱附。研究了蛋白核小球藻对Pb2+和Cd2+的吸附热力学,绘制了吸附等温线,并用Langmuir模型进行拟合,相关系数R2分别为0.9906和0.9827,计算得到最大吸附量分别为0.373 mmol Pb/g和0.249 mmolCd/g。考察了pH值、离子强度和温度等环境因素对蛋白核小球藻吸附Pb2+和Cd2+的影响。结果表明,蛋白核小球藻对Pb2+和Cd2+的吸附量在pH值5.0—6.0之间达到最大值,并随着溶液离子强度的增加而降低,随着溶液温度的升高而增加。温度的影响还表明,蛋白核小球藻对Pb2+和Cd2+的吸附是吸热过程。实验还考察了水体环境中普遍存在的溶解性有机质主要成分-富里酸的影响,表明富里酸会抑制蛋白核小球藻对Pb2+和Cd2+的吸附,重金属离子浓度较低时的抑制效果更明显,最大抑制率分别达到了34.2%和34.9%。由于其对重金属的较高吸附量和吸附本身快速完成的特性,蛋白核小球藻有望成为较理想的生物吸附剂,在重金属污染水体的生物修复及废水处理中发挥重要作用。     

小球藻对镉离子的吸附速率方程

研究了小球藻对Cd^2 的吸附动力学。研究表明,小球藻对Cd^2 有一定的吸附作用,在吸附的起始阶段,吸附速率较快,且随温度的升高吸附速率增大,吸附过程在20min内达到平衡。结果还表明,该吸附是简单的一级反应,并由此建立了吸附反应的速率方程,推算出吸附反应的活化能Ea=31．42kl／mol。     

小球藻对U(VI)的生物吸附特性

试验研究了小球藻吸附U(VI)的过程, 探讨了吸附机理、吸附热力学和动力学。考查了pH值、时间、U(VI)的起始浓度和温度等对吸附的影响。研究表明, pH值对小球藻的吸附效果影响较大, 小球藻吸附U(VI)的最佳pH值为6, 最大吸附量为2.7 mg/g, 吸附在5 min内基本达到平衡。小球藻对U(VI)的吸附量与其浓度的正相关; 温度在20℃~30℃时, 对铀的吸附影响不大。实验结果还表明, 吸附过程符合准二级动力学方程, 其相关系数达0.99, 该吸附为多种反应同时作用的复杂过程。U(VI)在小球藻上的吸附行为可以很好地用Langmuir等温方程来描述。     

普通小球藻对不同浓度镉胁迫的生理应答

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为研究材料探讨不同镉浓度对小球藻生理生化特性的影响。研究结果表明: 在5—40 μmol/L的Cd2+胁迫下, 普通小球藻的蛋白质、多糖和叶绿素含量均表现为随着Cd2+浓度的增加呈现逐渐增加的趋势, 30 μmol/L略高于对照组后又逐渐降低; 小球藻细胞中SOD活性及过氧化氢(H₂O₂)含量表现出先增加后减弱的趋势, 35 μmol/L时达到最大; 而小球藻中MDA含量随着Cd2+浓度的升高一直增加。这说明在重金属镉胁迫下小球藻会通过不同的生理应答来维持自身的正常生长代谢。     

小球藻吸附水中Pb2+影响因素的初步研究

对小球藻生物吸附水中Pb2 + 的影响因素作了初步研究。实验表明 :在小球藻处于指数生长期和静止期时加入Pb2 + ,去除率达 6 0 %以上 ;当藻细胞密度一定时 ,随着Pb2 + 浓度的增加 ,Pb2 + 的去除率增大 ;当Pb2 + 浓度一定时 ,随着藻细胞密度的增加 ,小球藻对Pb2 + 的去除率增大 ,藻细胞密度为 1 2 9× 10 8个 /ml时 ,去除率可达 92 82 % ;加强光照可以促进小球藻对Pb2 + 的吸附 ;在pH值为 5～ 10的范围内 ,pH对Pb2 + 吸附影响不大 ,较佳的pH值在 7左右。实验最佳条件的去除率在 90 %以上 ,去除效果较好。     

小球藻吸附镍离子的研究

在小球藻液中分别添加含不同浓度的Ni^2 ,NH4^ N,PO4^3--P溶液,研究小球藻吸附Ni2 的能力。实验结果表明,小球藻对Ni^2 的生物吸附经历了一快一慢两个过程。随着Ni^2 的浓度的增加,小球藻对Ni^2 的吸附量不断增加,在最佳pH为8.0-8.5的条件下,低氮磷浓度的组合,升高温度或加强光照有利于小球藻对Ni^2 的吸附。20℃和30℃下,小球藻对Ni^2 的吸附符合Fluendlich等温模型,小球藻在对数生长期时对Ni^2 的富集能力最强。     

小球藻生物富集锌、镉机制的研究

藻类对许多重金属具有较强的生物富集能力,小球藻（Chlorella spp.)分别在不同系列Zn^2 ,Cd^2 浓度下培养8d间隔2d,测定小球藻的生物量及Zn和Cd的含量。结果表明,小球藻随水体中Zn^2 和Cd^2 的浓度不同,在重重金属水体中暴露时间不同,具有不同的富集速率和能力。     

镉对固定化小球藻除磷效果的影响

采用人工配制污水进行静态模拟实验,研究了镉对被海藻酸钙凝胶包埋固定的小球藻去除磷能力的影响.结果表明:在各光照及pH条件下,镉对固定化小球藻吸收磷的效果随着实验时间的推移而变化,在实验的第一天时影响最大;总体而言,镉抑制了固定化小球藻的除磷能力,但在某些条件下镉反而提高了藻对磷的吸收;固定化处理减弱了镉对小球藻除磷能力的影响.具体的光照、pH值与镉的影响效果的关系尚待进一步探讨.     

重金属抗性菌HQ-1生物吸附镉与银的比较研究

从北京市远郊东三岔地区一处废弃的铅锌尾矿中筛选到一株对铅、锌、铜、钴、银、镉等重金属均有很好抗性的蜡状芽胞杆菌Bacillus cereus HQ-1。特别是对镉的抗性高达1200mg/L,具有很高的应用价值。比较研究了HQ-1菌株吸附重金属银和镉的情况与机理,发现该菌株对两种重金属离子都有较强的吸附能力。对镉的吸附行为符合Langmuir模型,对银的吸附行为符合Freundlich模型。通过红外光谱和X射线能谱对其吸附机理做了初步推断。并通过质粒消除试验证明该菌株的重金属抗性与抗性质粒存在有关。     

小球藻对U(VI)的生物吸附特性

试验研究了小球藻吸附U(VI)的过程,探讨了吸附机理、吸附热力学和动力学.考查了pH值、时间、U(VI)的起始浓度和温度等对吸附的影响.研究表明,pH值对小球藻的吸附效果影响较大,小球藻吸附U(VI)的最佳pH值为6,最大吸附量为2.7mg/g,吸附在5min内基本达到平衡.小球藻对U(VI)的吸附量与其浓度的正相关;温度在20℃-30℃时,对铀的吸附影响不大.实验结果还表明,吸附过程符合准二级动力学方程,其相关系数达0.99,该吸附为多种反应同时作用的复杂过程.U(VI)在小球藻上的吸附行为可以很好地用Langmuir等温方程来描述.     

Cr3+和Cd2+对普通小球藻生长及抗氧化酶活性的影响

[目的] 为探究重金属对淡水绿藻生长的影响。[方法] 选取对水质检测具有明显指示作用的普通小球藻（Chlorella vulgaris）为实验材料,CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,探究不同浓度Cr³⁺和Cd²⁺在单一和复合胁迫下对藻细胞浓度、叶绿素a及相关抗氧化酶活性的影响。[结果] 随着Cr³⁺和Cd²⁺浓度不断增加,藻细胞浓度呈先增长后下降趋势;叶绿素a含量呈现先下降后升高再下降的现象,浓度为1 mg/L的单一和复合胁迫下有最大值,且毒性作用表现为Cr³⁺ < Cd²⁺ < Cr³⁺+Cd²⁺;与藻细胞膜相关的丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量随着重金属离子浓度的增大而增长;重金属离子浓度低于10 mg/L时对藻细胞内抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）表现为促进作用,而大于10 mg/L时具有抑制作用。[结论] 结果表明在单一或复合重金属胁迫下,普通小球藻会充分调动与抗逆性相关的酶来维持自身的正常生长。     

Cd2+和Pb2+对花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)幼虫生长发育的影响及富集效应

河流、湖泊等水生环境中普遍存在的重金属污染破坏水生生态系统并间接威胁人类健康。为探究重金属胁迫下水生昆虫花翅摇蚊（Chironomus kiiensis）生态毒理,测定了重金属Cd²⁺和Pb²⁺胁迫对花翅摇蚊化蛹率和羽化率的影响,检测了摇蚊的口器致畸与富集效应。研究结果表明,Cd²⁺和Pb²⁺影响摇蚊幼虫化蛹和羽化过程,单一重金属离子处理14 d Pb²⁺处理组的化蛹率和羽化率分别为22.22%和8.89%,低于Cd²⁺的化蛹率（25.56%）和羽化率（11.11%）,表现出更强的抑制效应。混合离子1：2和2：1配比处理组化蛹率和羽化率均为11.11%和4.44%,显著低于单一重金属离子胁迫下的化蛹率和羽化率。单一重金属离子及混合离子处理均能导致花翅摇蚊幼虫口器致畸,表现为上颚前齿断裂,中齿和基齿磨损、缺失,下唇板齿部不规则,下唇板边缘齿与中央齿磨损、断裂、增生、缺失。不同重金属离子处理下幼虫口器致畸率不同,并与暴露时间呈正相关,其中1：2配比处理14 d致畸率达到40.61%。重金属离子在摇蚊幼虫体内产生生物富集效应,单一重金属离子处理下的Pb²⁺富集含量7 d至14 d由11.46 mg/kg上升至31.32 mg/kg,不同配比混合离子处理下Pb²⁺富集含量均呈增加趋势,其中1：2配比处理组由15.48 mg/kg上升至42.50 mg/kg,而Cd²⁺在单一重金属与1：1混合离子处理组7 d至14 d的富集含量无显著性变化,2：1配比处理组由14.20 mg/kg下降至9.52 mg/kg,1：2配比由5.85 mg/kg上升至20.99 mg/kg。这些研究结果表明Cd²⁺和Pb²⁺胁迫影响花翅摇蚊幼虫生长发育且口器出现畸型,与重金属在幼虫体内的富集密切相关,为研究重金属对水生生态系统多重效应提供了理论依据。     

Inhibition of Chara vulgaris oospore germination by sulfidic sediments

The germinability of Chara vulgaris oospores collected from the sediments of four Ontario lakes varies considerably, ranging in germination percentage from 7% to 54%. Chemical analysis of the interstitial water of the sediments indicated that oospores with low germination occurred in lakes which have high acid volatile sulfides (H₂S, FeS, HS⁻) and high soluble Fe²⁺. The inhibitory effects of sediment on oospore germination were demonstrated by transplant experiments, and suggested that sulfide was the toxic agent. Exposure of high-germinating sedimentary oospores to free sulfide concentrations greater than 2.0 mM caused a greater than 30% reduction in oospore germination. The presence of sulfide in sediments was shown to result from sulfate reduction by bacteria in sediment pore water of those lakes where oospore viability was lowest. Differences in oospore germination percentage appear, therefore, to be due to the toxicity of H₂S produced in the sediment, either by a direct effect on the oospore, or on the parent plants.     

两种大型真菌子实体对Cd2+的生物吸附特性

对两种多孔菌科大型真菌槐栓菌(Trametes robiniophila)和木蹄层孔菌(Fomes fomentarius)子实体生物吸附Cd²⁺的影响因素(包括吸附剂用量、初始pH、吸附时间、初始Cd²⁺浓度)和吸附特性进行分析。结果表明,槐栓菌和木蹄层孔菌对低浓度的Cd²⁺(10 mg/L)吸附的最适pH为6;Cd²⁺的去除率随吸附剂用量和吸附时间的增加而增大,槐栓菌和木蹄层孔菌均在吸附剂用量为2g/L时达到吸附平衡,槐栓菌在吸附时间为30 min时达到吸附平衡,而木蹄层孔菌在吸附时间为60 min时达到吸附平衡;槐栓菌和木蹄层孔菌对10 mg/L Cd²⁺的最大去除率分别为98%和94%。Langmuir等温吸附平衡模型比Freundlich等温吸附平衡模型能更好的拟合两种大型真菌对Cd²⁺的吸附过程;槐栓菌和木蹄层孔菌对10 mg/L Cd²⁺的最大吸附量分别为17.40 mg/g和8.91 mg/g。对实验数据进行动力学模型拟合可知,两种大型真菌对Cd²⁺的生物吸附过程均符合准二阶动力学模型。槐栓菌和木蹄层孔菌生物吸附低浓度Cd²⁺的化学反应机理可能为离子交换。     

Isolation and characterization of brassinosteroids from algal cultures of Chlorella vulgaris Beijerinck (Trebouxiophyceae)

The brassinosteroids (BRs) occur ubiquitously in the plant kingdom. The occurrence of BRs has been demonstrated in almost every part of higher plants, such as pollen, flower buds, fruits, seeds, vascular cambium, leaves, shoots and roots. In this study, BRs were isolated and identified in the culture of wild-type Chlorella vulgaris. Seven BRs, including teasterone, typhasterol, 6-deoxoteasterone, 6-deoxotyphasterol, 6-deoxocastasterone, castasterone and brassinolide, were identified by GC–MS. All compounds belong to the BR biosynthetic pathway. The results suggest that early and late C6 oxidation pathways are operating in C. vulgaris. This study represents the first isolation of BRs from C. vulgaris cultures.     

重金属Cr6+胁迫对茳芏生理生态特征的影响

采用盆栽模拟试验,研究了不同水平重金属Cr6+对茳芏生理生态的影响,探索了茳芏对重金属的抗性机理,充实有关盐沼植物的污染生态学研究。结果表明:(1)Cr6+胁迫对茳芏生物量具抑制作用;(2)叶绿素含量及叶绿素a/b比值显著降低,并对净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)及气孔导度(Gs)产生显著负面影响;(3)各浓度Cr6+胁迫对茳芏根系活力表现为抑制效应;(4)在Cr6+胁迫下,茳芏过氧化氢酶(CAT)活性均比对照低(除50mg/L外),超氧化歧化酶(SOD)活性随Cr6+浓度增加呈降低趋势,而过氧化物酶(POD)活性则持续上升。丙二醛(MDA)、细胞膜透性和脯氨酸(Pro)随Cr6+浓度增加显著增加,表明Cr6+胁迫对茳芏细胞质膜系统及主要细胞器的结构与功能都具有较强的破坏作用。     

Cd~(2+)胁迫对小桐子幼苗叶片抗氧化系统的影响

以小桐子幼苗为材料,设置不同浓度CdCl_2处理,测定Cd~(2+)胁迫对小桐子幼苗叶片中可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量,以及5种抗氧化酶活性和2种抗氧化剂含量的变化,探讨镉胁迫对小桐子幼苗抗氧化系统的影响。结果表明:(1)Cd~(2+)胁迫导致小桐子幼苗叶片中可溶性蛋白含量降低、MDA含量增加;(2)随着镉胁迫时间的延长,幼苗叶片中愈创木酚过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸专一性过氧化酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性表现出先升高然后降低的变化趋势;(3)幼苗叶片中还原型抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量随着胁迫时间延长而降低,但其中氧化型抗坏血酸(DHA)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量则升高。研究表明,镉胁迫初期能诱导小桐子幼苗抗氧化系统活性显著增强,提高其抗氧化能力,但随着胁迫时间的延长,致使其抗氧化酶的活性和抗氧物质含量下降,植株遭受明显氧化胁迫,幼苗生长受到镉的严重毒害。