有毒蓝藻及藻毒素的生物降解初步研究

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1、有毒蓝藻及藻毒素的生物降解初步研究摘要：采用序批式生物膜反应器,对有毒藻类Viridis及藻毒素RR、YR和LR进行了生物降解试验研究。结果表明好氧生物处理对供试有毒藻及其毒素的降解远比缺氧生物处理工艺有效。同时，显微镜观察结果表明好氧条件下，草履虫对有毒藻类和藻毒素降解起重要作用。研究成果提供了一种有效的富营养化水的生物处理方法，也有助于进一步阐明其处理机理。关键词：富营养化蓝藻与藻毒素水的生物处理　　富营养化的湖泊和水库中，因藻类的生长而引起的水污染已成为全球性困扰的问题。有关报导表明，中国很多湖

2、泊中有毒水华的增长已经常性造成饮用水污染问题[1]。美国、日本、澳大利亚、印度、芬兰等10余个国家的研究人员也报道了富营养化水体中有毒藻类的危害[2,3]。由于家禽和动物饮用含有有毒藻类的水而死亡的事故经常发生，专家们正越来越多地关注藻毒素对人类健康的影响。　　中国太湖（约2400km2）沿岸的一些城市水厂一直受到湖水中过量生长藻类的困扰。每年夏季，沿湖水域蓝藻疯狂增长时，沿湖自来水厂无法保证合格的出水水质，甚至停产。太湖沿岸的最大城市无锡市的自来水长期充满霉嗅味，水质低劣。中国的其它湖泊，如巢湖、滇

3、池、武汉东湖富营养化问题也很严重。　　日本同样也存在十分严重的湖泊富营养化问题。日本的水处理专家在这一领域内的研究活动十分活跃。日本国立环境研究所稻森悠平先生所领导的研究室在富营养化水体藻毒素的防治研究方面，取得了突出成绩[4]。　　本研究的目的在于探索微囊藻和藻毒素在不同生物处理工艺条件下的性状，寻求从富营养化水源制取安全饮用水的处理方法。　　1材料和方法　　1.1有毒藻试样的制备　　纯种蓝藻菌株Microcystisviridis取自日本国立环境研究所生物保存栋，将此菌种接种于盛有250mL培养液

4、（表1）的500mL三角烧瓶中，培养液事先在121℃条件下灭菌20min。表1有毒蓝藻试验水样培养液Table1MediumforMicrocystiscultureNaNO3K2HPO4MgSO4·7H2OCaCl２·2H2ONa2CO3Fe-CitrateNa2EDTA·2H2O蒸馏水100mg10mg75mg40mg20mg6mg1mg1L　　接种后的三角烧杯置于摇床25℃条件,采用2000lux日光灯每12h明暗周期培养。经过大约20d培养，当三角烧瓶中藻类浓度达到108~109数量级，试样即

5、可供试验用。　　1.2降解途径试验方法与装置　　采用好氧和缺氧两种微型序批式反应器进行了蓝藻及其毒素降解途径的研究。　　在间歇加料的缺氧和好氧500mL三角烧瓶反应器中，放置立体网格型水处理填料，接种污泥取自日本国立建筑研究所中试净化槽，每天加法入500mL采用前述培养的含藻水，稀释后藻计数浓度为106数量级。为获得大量的微生物量，同时在进水中加入20mg／L葡萄糖和20mg／L的酵母粉，进行微生物培养和驯化。　　1.3分析方法　　采用高压液相色谱（HPLC）测定藻毒素RR、YR和LR；分光光度法测定

6、叶绿素ａ。　　2结果与讨论　　2.1藻毒素的好氧处理试验　　将前述经培养驯化达40d左右的序批式好氧反应器中的水排干（反应器尚存附着生物膜的立体网格型填料），一次性注入600ｍＬ（500mL三角烧瓶注满后的容积）高浓度含藻水（藻浓度为108~10９数量级），采用微型气泵连续曝气。间隔不同时间取样进行水质指标分析，所得结果列于表2。图1则是好氧反应器对总藻毒素(细胞内外藻毒素之和)随时间变化的去除效果。　　如表2所示，试验开始后的12h，藻毒素RR、YR和LR的浓度分别降至50.2、35.9和15.0m

7、g/L，去除率分别达到86.2%、80.0%、和87.1%。随着处理时间的延长，3种藻毒素的去除率继续增加，在24h时已超过90%，48h时超过了99%，72h时已完全去除（低于检测浓度）。　　值得注意的是：原水的细胞外藻毒素非常低，只占总藻毒素浓度的0.6%~4.4%，也即是说明处表2好氧反应器中藻毒素的浓度变化Table2Concentrationofmicrocystininoxicreactor藻毒素种类藻毒素浓度（μg/L）处理前处理后12h处理后24h处理后48h处理后72h细胞外藻毒素细

8、胞外藻毒素细胞外藻毒素细胞外藻毒素细胞外藻毒素RR2.3363.41.150.2026.703.400YR1.4178.30.435.9016.801.000LR5.1116.10.315.007.400.100　　于旺盛生长期的藻毒素基本上在藻细胞内部。试验结果表明：此时藻毒素易被好氧氧化。从表2还可以看到尽管藻毒素总浓度较高，但在好氧生物反应条件下，细胞内外的藻毒素均能得到有效的降解。　　2.2好氧与缺氧方法的效果比较　　好氧和缺氧两种方法处理藻毒素