蛋白核小球藻對(duì)單一及復(fù)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(fù)水體中重金屬污染有著普通物理化學(xué)方法所不具有的優(yōu)勢(shì)，因此它是當(dāng)前水體中重金屬污染生物修復(fù)的主要研究?jī)?nèi)容之一。論文以蛋白核小球藻為研究對(duì)象，研究了活藻對(duì)單一及復(fù)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(fù)合污染對(duì)藻細(xì)胞生長(zhǎng)特征及生化組成的影響，同時(shí)還研究了普通藻粉、破壁藻粉和提脂藻粉對(duì)Cu、Cd、Pb的去除效果。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)分別設(shè)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(duì)單獨(dú)存在重金屬的去除效果，并考察了單一污染重金屬對(duì)藻細(xì)胞生長(zhǎng)特征及生化組成的影響。結(jié)果表明，蛋白核小球藻72 h內(nèi)對(duì)3種重金屬的去除是一個(gè)相對(duì)快速的過程，且重金屬不同的初始濃度會(huì)顯著影響蛋白核小球藻對(duì)其的去除過程。在Cu初始濃度為1 mg·L-1時(shí)，30 min內(nèi)Cu的去除率達(dá)85.0％;在Cu濃度為5 mg·L-1時(shí)，去除率從6h時(shí)的41.8％逐步提高至72 h時(shí)的63.7％;在Cu濃度為

3、20 mg·L-1時(shí)瞬時(shí)去除率達(dá)63.8％，隨后緩慢下降，到72 h時(shí)去除率為54.5％。蛋白核小球藻對(duì)不同處理Cd吸附的初始階段去除率較高，隨時(shí)間的推移有緩慢下降的趨勢(shì)，最后達(dá)到平衡狀態(tài)，是個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的過程。蛋白核小球藻對(duì)Pb的吸附6h時(shí)去除率達(dá)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(shí)，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(shí)間內(nèi)去除率變化緩慢。此外，Cu、Cd、Pb單獨(dú)存在對(duì)蛋白核小球藻的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生顯著抑制作用，且相同濃度下Cu對(duì)藻細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用最強(qiáng)。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(huì)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(duì)SOD酶有激活作用。
　　(2)以單一污染重金屬吸附實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究了蛋白核小球藻對(duì)不同濃度Cu+Cd、Cu+Pb、Cd+Pb以及Cu+Cd

5、+Pb復(fù)合污染重金屬的去除效果，并考察了復(fù)合污染重金屬對(duì)藻細(xì)胞生長(zhǎng)特征及生化組成的影響。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)初始階段蛋白核小球藻對(duì)復(fù)合污染重金屬有良好的去除效果，且在4種復(fù)合污染處理中，Pb的存在能夠顯著增加蛋白核小球藻對(duì)重金屬的去除率。在Cu+Cd(2.5 mg·L-1+10 mg·L-1)的復(fù)合處理中，72 h時(shí)蛋白核小球藻對(duì)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(shí)對(duì)Cu的去除

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

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

8、為18.6％，對(duì)Cd的去除率為13.1％。而在同濃度Cu+Pb、Cd+Pb處理180 min時(shí)，藻粉對(duì)Cu和Cd的去除率為12.5％和26.5％，此時(shí)Pb的去除率分別為80.5％、75.5％。熱力學(xué)研究表明，Langmuir和Freundlich等溫吸附模型均能對(duì)其擬合，Langmuir擬合效果較好，且藻粉對(duì)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?yàn)?Pb＞Cu＞Cd。

9、
　　(4)研究了破壁藻粉和提脂藻粉對(duì)重金屬Cu、Cd和Pb的吸附效果。結(jié)果表明，破壁藻粉和提脂藻粉對(duì)3種重金屬的吸附過程均是3h內(nèi)基本達(dá)到平衡。以Cu為例，180 min時(shí)破壁藻粉對(duì)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(duì)3種重金屬的吸附效果不如普通藻粉。對(duì)普通藻粉進(jìn)行提脂處理，提取的脂質(zhì)含量可達(dá)17.0％以上，并且比較了上述4種