蛋白核小球藻對單一及復合污染水中重金屬的生物吸附研究.pdf

1、利用微藻藻體作為生物吸附劑修復水體中重金屬污染有著普通物理化學方法所不具有的優(yōu)勢，因此它是當前水體中重金屬污染生物修復的主要研究內(nèi)容之一。論文以蛋白核小球藻為研究對象，研究了活藻對單一及復合污染水中重金屬Cu、Cd、Pb的去除效果，并考察了重金屬單一及復合污染對藻細胞生長特征及生化組成的影響，同時還研究了普通藻粉、破壁藻粉和提脂藻粉對Cu、Cd、Pb的去除效果。主要研究結果如下:
　　(1)分別設置了4種高濃度梯度的重金屬Cu、C

2、d、Pb溶液，研究了蛋白核小球藻在72 h內(nèi)對單獨存在重金屬的去除效果，并考察了單一污染重金屬對藻細胞生長特征及生化組成的影響。結果表明，蛋白核小球藻72 h內(nèi)對3種重金屬的去除是一個相對快速的過程，且重金屬不同的初始濃度會顯著影響蛋白核小球藻對其的去除過程。在Cu初始濃度為1 mg·L-1時，30 min內(nèi)Cu的去除率達85.0％;在Cu濃度為5 mg·L-1時，去除率從6h時的41.8％逐步提高至72 h時的63.7％;在Cu濃度為

3、20 mg·L-1時瞬時去除率達63.8％，隨后緩慢下降，到72 h時去除率為54.5％。蛋白核小球藻對不同處理Cd吸附的初始階段去除率較高，隨時間的推移有緩慢下降的趨勢，最后達到平衡狀態(tài)，是個相對穩(wěn)定的過程。蛋白核小球藻對Pb的吸附6h時去除率達到最大值，在Pb初始濃度為50 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時，其去除率分別為76.4％、80.7％、86.8％和87.5％，然后平穩(wěn)下降，不

4、同培養(yǎng)時間內(nèi)去除率變化緩慢。此外，Cu、Cd、Pb單獨存在對蛋白核小球藻的生長會產(chǎn)生顯著抑制作用，且相同濃度下Cu對藻細胞生長的抑制作用最強。96 h后葉綠素濃度、可溶性蛋白濃度、SOD酶活性的變化特征說明Cu、 Cd、Pb的存在會顯著抑制葉綠素和可溶性蛋白的合成，且低濃度的Cu、Cd、Pb對SOD酶有激活作用。
　　(2)以單一污染重金屬吸附實驗為基礎，研究了蛋白核小球藻對不同濃度Cu+Cd、Cu+Pb、Cd+Pb以及Cu+Cd

5、+Pb復合污染重金屬的去除效果，并考察了復合污染重金屬對藻細胞生長特征及生化組成的影響。結果表明，實驗初始階段蛋白核小球藻對復合污染重金屬有良好的去除效果，且在4種復合污染處理中，Pb的存在能夠顯著增加蛋白核小球藻對重金屬的去除率。在Cu+Cd(2.5 mg·L-1+10 mg·L-1)的復合處理中，72 h時蛋白核小球藻對Cu的去除率為39.5％，而在Cu+Pb(2.5 mg·L-1+50 mg·L-1)處理中，72 h時對Cu的去除

6、率可達82.8％;在Cu+Cd(2.5 mg·L-1+10 mg·L-1)處理中，72 h時蛋白核小球藻對Cd的去除率為42.9％，而Cd+Pb(10 mg·L-1+50 mg·L-1)處理中，72 h對Cd的去除率可達92.0％;在不同濃度Cu+Cd+Pb處理中，蛋白核小球藻對3種重金屬的去除率均在80.0％以上。同時，復合污染重金屬對蛋白核小球藻生長的抑制作用和重金屬濃度間呈正相關，會顯著抑制葉綠素及可溶性蛋白的合成，且刺激機體產(chǎn)生

7、SOD酶。
　　(3)研究了蛋白核小球藻藻粉對單一及復合污染Cu、Cd、Pb的吸附效果，探究了藻粉對不同重金屬之間的選擇性。結果表明，藻粉對單一污染Cu、Cd、Pb的去除是個快速的吸附過程，初始5 min時就有較好的去除效果，3h內(nèi)基本達到平衡，且藻細胞與金屬離子結合緊密，不易脫附。2種重金屬共存時，其吸附作用存在顯著競爭關系。在Cu+Cd(50 mg·L-150 mg·L-1)處理180 min時，蛋白核小球藻藻粉對Cu的去除率

8、為18.6％，對Cd的去除率為13.1％。而在同濃度Cu+Pb、Cd+Pb處理180 min時，藻粉對Cu和Cd的去除率為12.5％和26.5％，此時Pb的去除率分別為80.5％、75.5％。熱力學研究表明，Langmuir和Freundlich等溫吸附模型均能對其擬合，Langmuir擬合效果較好，且藻粉對Cu、Cd和Pb的最大吸附量分別為33.784、30.395和172.414mg·g-1，其吸附能力大小順序為:Pb＞Cu＞Cd。

9、
　　(4)研究了破壁藻粉和提脂藻粉對重金屬Cu、Cd和Pb的吸附效果。結果表明，破壁藻粉和提脂藻粉對3種重金屬的吸附過程均是3h內(nèi)基本達到平衡。以Cu為例，180 min時破壁藻粉對4種濃度(5、20、50和80 mg·L-1)Cu的去除量比普通藻粉分別下降了33.5％、45.3％、62.3％和62.8％，表明破壁藻粉對3種重金屬的吸附效果不如普通藻粉。對普通藻粉進行提脂處理，提取的脂質(zhì)含量可達17.0％以上，并且比較了上述4種