蘆竹熱解醋液對(duì)短裸甲藻的抑制作用研究.pdf

1、據(jù)2013年中國(guó)海洋環(huán)境狀況公報(bào)顯示,我國(guó)近岸約6.5萬平方公里的海域呈重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),海洋赤潮災(zāi)害多發(fā),海洋環(huán)境突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)加劇。全海域共發(fā)生赤潮46次,累計(jì)面積4070平方公里。赤潮作為全球性的海洋災(zāi)害,給漁業(yè)養(yǎng)殖、海洋生態(tài)和大眾健康造成的危害日趨嚴(yán)重。而現(xiàn)有赤潮治理辦法不能安全經(jīng)濟(jì)有效的控制赤潮,因此,開發(fā)一種安全環(huán)保的除藻劑依然是海洋生態(tài)治理的難題和關(guān)鍵。同時(shí),我國(guó)濕地面積廣闊,水生植物儲(chǔ)量巨大,蘆竹作為水生常見植物在我國(guó)有效

2、種植面積超過20萬hm2,總產(chǎn)量超過1000萬噸。而目前生物質(zhì)收割后不僅沒有妥善處理和利用甚至造成資源浪費(fèi)和二次污染,實(shí)際上這些生物質(zhì)開發(fā)利用潛力巨大。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中熱解液化技術(shù)備受關(guān)注,其液相產(chǎn)物中的輕質(zhì)組分(熱解醋液)常做為副產(chǎn)品收集,而實(shí)際上生物質(zhì)醋液具有很高的生物活性,能夠抑制某些植物及有害微生物的生長(zhǎng)。
　　因此本文以濕地常見水生植物蘆竹為生物質(zhì)原料,分別將其在300、400、500、600℃下進(jìn)行熱解,通過自制冷

3、凝裝置收集醋液,比較不同醋液的理化性質(zhì)并明確醋液的化學(xué)組分。同時(shí)研究各醋液對(duì)短裸甲藻細(xì)胞生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)能力的抑制作用,并從氧化損傷的角度進(jìn)一步探究對(duì)藻細(xì)胞抑制的機(jī)理,以期為水生植物的高價(jià)值利用和赤潮治理提供新的解決思路。
　　本文對(duì)比研究了蘆竹四種不同溫度熱解醋液的理化性質(zhì)并通過GC-MS分析醋液中的化學(xué)組分,結(jié)果顯示,各溫度醋液含水量60％以上,化學(xué)組分差異不明顯,均含有30種以上化學(xué)物質(zhì),其中40%以上是乙酸,其次含量較高的物質(zhì)有

4、2,6-二甲氧基苯酚、糠醛(呋喃甲醛)、鄰甲氧基苯酚(愈創(chuàng)木酚)、2,3-二氫苯并呋喃、5-羥甲基糠醛。不同溫度醋液對(duì)藻細(xì)胞的抑制作用不同,72h半效應(yīng)濃度(EC50)值分別為0.65、1.09、1.04、1.08ml/L,其中300℃醋液抑制效果最好。通過對(duì)藻細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力的影響發(fā)現(xiàn)醋液可顯著抑制藻細(xì)胞的鞭毛,使其喪失運(yùn)動(dòng)機(jī)能,部分處理組一段時(shí)間后可恢復(fù),而部分無法恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力。透射電鏡(transmission electron mi

5、croscope, TEM)觀察藻細(xì)胞經(jīng)300℃醋液處理的亞顯微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),醋液中的活性分子穿透細(xì)胞壁,先附著在磷脂雙分子層,流動(dòng)性增強(qiáng)進(jìn)入細(xì)胞后損傷細(xì)胞質(zhì)。小液泡包裹外源物質(zhì)溶進(jìn)大液泡導(dǎo)致液泡明顯增多變大,并擠壓其他細(xì)胞器,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)降解出現(xiàn)空腔,色素體數(shù)量減少,葉綠體內(nèi)嵴局部降解,外源醋液活性分子還可進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),損傷核內(nèi)物質(zhì)導(dǎo)致降解出現(xiàn)空腔。300℃醋液可誘導(dǎo)藻細(xì)胞葉綠素a的含量下降,細(xì)胞內(nèi)MDA的積累說明發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。在醋液

6、作用下,細(xì)胞內(nèi)總活性氧(ROS)的含量和超氧陰離子自由基(O2–·)、過氧化氫(H2O2)、和羥自由基(OH?)的含量隨著醋液濃度增加而逐漸增大?？寡趸到y(tǒng)酶中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)為清除自由基應(yīng)激產(chǎn)生,在一定濃度范圍內(nèi)一直保持升高趨勢(shì),當(dāng)活性氧異常增多超過一定閾值,抗氧化酶活性也急速下降,此時(shí)藻細(xì)胞已受損死亡。在一定醋液濃度范圍內(nèi),可誘導(dǎo)短裸甲藻離體葉綠體產(chǎn)生活性氧,而高濃度醋液作用下,葉