微藻去除水中低浓度硝态氮的研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 微藻去除水中低浓度硝态氮的研究 摘要：利用微藻去除水中低浓度 硝态氮，无需供应氧气、不产生二氧化 碳且微藻的生物体尚可有利用价值。研 究筛选了 3 种微藻（FACHB-12斜生 栅藻（Scenedesmus obliquus） 、 FACHB-8普通小球藻（Chlorella vulgaris） 、盐藻（Dunaliella sp.） ）进行 水中低浓度硝态氮去除率实验，证明了 3 种微藻均对水中硝态氮有较好的适应 性和去除效果。其中，对 NO2-的去除 率均大于对 NO3-的去除率。淡水藻比 盐藻对水中硝态氮的去除率要高。 中国论文网 /7/view-12921220.htm Abstract： To remove the low concentration nitrate in water by -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 microalgae， there is no need of oxygen supply， no carbon dioxide produced， and the microalgae organisms still can be useful. Three microalgae， including Scenedesmus obliquus， Chlorella vulgaris and Dunaliella sp. are screened for the experiment of removing low concentration nitrate in water. It was proved that the three microalgae had great adaptability and removal effect on nitrate nitrogen in water. The removal rate of NO2- was higher than that of NO3-. The removal rate of NO3+ of fresh algae is higher than that of Dunaliella salina 关键词：微藻；硝态氮；藻类筛 选；去除效果 Key words： microalgae；nitrate nitrogen；algae screening；removal effect 中图分类号：X703 文献标识码： A 文章编号： 1006-4311（2017）15- 0196-05 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 0 引言 水污染防治中硝态氮是非常重要 的控制物1。硝态氮在水中主要以 NO2-及 NO3-形式存在2、 3。微生物 脱氮是目前经济、有效及应用最广泛去 除水中氨氮及硝态氮的方法4、5、6。 但是，微生物脱氮需要动力向水中提供 充足的氧气7、8 ，微生物脱氮过程中 产生大量的二氧化碳，处理后生物残体 的处置也是难题9、10 ，处理后的再生 水用来灌溉土地，会使硝态氮在土壤里 残留、积累并对地下水造成一定的污染 11。若进一步筛选微生物，利用微藻 去除水中硝态氮，则微藻的易得、生长 速率快、占用空间少、光合效率高等独 有特点使硝态氮得到去除的同时，可产 生大量氧气并实现生物固碳、固氮，避 免传统生物处理中供氧消耗动力、产生 大量二氧化碳的问题。精纯的微藻生物 质还有较好的商业价值，会使水中硝态 氮去除处理过程低碳、环保及资源化。 由此可见，此项研究是十分有意义的。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 据报道，杜氏盐藻 Dunaliella tertiolecta 可以直接利用水中的 NO2-及 NO3-为氮源12。李涛等13 通过对 20 株淡水和海洋微藻的研究，发现栅藻 Scenedesmus sp.是最具产业化潜力的微 藻，其总脂收获量和单位体积总脂产率 分别为 3.5g/L 和 218.7mg/L.d，并且对 亚硝酸盐的吸收有明显的效果。李天培 等14对 15 种小球藻菌株进行水中高浓 度亚硝酸盐（HN，176.5mmol/L）耐受 程度的实验，经过筛选发现小球藻 Chlorella sp.菌株能维持稳定的增长率且 细胞内 TAG 积累量比其他实验菌株多 2 倍。小球藻 Chlorella sp.对亚硝酸盐的 去除率为 60%15。 本文主要对 12 种富油脂微藻 （淡水藻 9 种，盐水藻 3 种）进行筛选、 驯化，对 2 种野生杂藻进行对比培养， 并分析研究了微海藻对水中 NO2-及 NO3-的适应性及去除效果。 1 方法及内容 1.1 藻类的筛选及培养 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 藻类的筛选主要目的是通过筛选 过程，产生一个生产富含营养素成分高 的目标生物产品的菌株，或者能去除非 目标产物及营养物的菌株。查文献资 料得知各种藻类的生长环境、自身生物 素含量及对水中 NO2-及 NO3-的去除率 等因素的基础上，确定实验研究藻种， 表 1 是初步筛选出的 15 种富油脂藻类 的营养成分组成。通过对比 15 种微藻 生长周期、生长速度、生长环境及藻类 的营养成分组成，最为有利的研究对象 为小球藻、栅藻、微绿球藻、衣藻和盐 藻、螺旋藻等 12 种微藻为研究对象。 微藻来源：FACHB-2小球藻 （Chlorella protothecoides） 、FACHB-5 蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa ） 、 FACHB-8普通小球藻（Chlorella vulgaris） 、FACHB-12斜生栅藻 （Scenedesmus obliquus ） 、 FACHB-265莱 茵衣藻（Chlamydomasreinhardtii）来源 于中国科学院水生生物研究所（Institute of Hydrobiology，Chinese Academy of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 Sciences） ；螺旋藻（Spirula） 、螺旋藻 淡水（Spirula） 、小球藻淡水（Chlorella sp.） 、微绿球藻 （Nannochloropsisoculta） 、微绿球藻淡 水（Nannochloropsisoculata） 、盐藻 （Dunaliella sp.） 、小球藻 F5（Chlorella sp.）来源于中国科学院海洋生物研究所 （Institute of Oceanology， Chinese Academy of Sciences） ；野生杂藻来源于 昆明滇池（第一种来源于滇池草海、第 二种来源于滇池排污入口） 。 由 图 6 可知，在加入第 5 浓度梯度氮氧化 物量的 21 天连续培养过程中FACHB-2小 球藻（Chlorella protothecoides） 、 FACHB-5蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa） 、小球藻（Chlorella sp.） 、 FACHB-8普通小球藻（Chlorella vulgaris） 、FACHB-12斜生栅藻 （Scenedesmus obliquus） 、盐藻 （Dunaliella sp.）的平均生长速率是由 大到小的关系。其中前 4 种都是相同的 种类的小球藻系列微藻，由此可见，小 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 球藻种在去除水中硝态氮的方向具有无 限潜力。 2.2 硝态氮去除数据分析 通过筛选试验，发现有 6 种微藻 在添加硝态氮达 20mg/L 的浓度后仍然 能生长良好，证明这 6 种微藻在加入高 浓度硝态氮时能较好存活。 在微藻对硝态氮去除实验中，每 天加入 NO3-、NO2- ，通过离子色谱法 测定每天溶液中 NO3-、NO2-的浓度， 计算微藻对硝态氮的吸收率。 选择的FACHB-8普通小球藻 （Chlorella vulgaris） 、FACHB-12斜生 栅藻（Scenedesmus obliquus） 、盐藻 （Dunaliella sp.）3 种微藻，连续 21 天 使用离子色谱仪测定 NO3-、NO2-含量， 计算每天微藻吸收 NO3-、NO2-的量。 三种微藻 21 天平均生长率图 79 发现， 普通小球藻、栅藻两种淡水微藻培养基 中无氮源的情况下，加入的硝态氮污染 物的微藻比没有加入硝态氮微藻生长速 率快。但是，对于盐藻来说加入硝态氮 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的微藻平均生长率低于不加硝态氮的微 藻。 3 种微藻对硝态氮的平均每日去 除率，见表 6。每种微藻对于 NO2-的去 除率大于 NO3-的去除率。普通小球藻 在第 4 浓度梯度（即 NaNO3 含量 1.2g/L）培养基中对 NO2-的去除率最高， 为 72.86%，在没有氮源的培养基中 （即 NaNO3 含量 0g/L）对 NO3-去除率 最高为 28.93%。栅藻在第 3 浓度梯度 培养基（即 NaNO3 含量 0.75g/L）中对 于 NO2-的去除率最高，为 85.66%，在 第 5 浓度梯度（即 NaNO3 含量 1.5g/L）培养基中对于 NO3-去除率最高， 为 62.66%。对于盐藻，其吸收效果远 没有两种淡水藻吸收效果好，在没有氮 源的培养基中（即 NaNO3 含量 0g/L） 对 NO2-的去除率最高，为 17.46%，在 第 4 浓度梯度（即 NaNO3 含量 1.5g/L）对 NO3-的吸收率最高为 1.64%。 3 结论 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 微藻生物能够在硝态氮浓度较 高的水中存活（高达 20mg/L） ，并且将 水中的氨氮作为微藻生存所需要的氮源。 微藻生物对水中的 NO2-的去 除率高达为 85.666%，对 NO3-去除率 高达 62.66%；微藻对硝态氮的吸收中， NO2-的去除率大于 NO3-去除率。淡水 藻对硝态氮吸收