銅和鉻對小球藻的致毒機理及解毒方法研究.pdf

1、微藻能通過吸附和吸收機制清除水中的重金屬,因其成本低、生長繁殖快、便于大規(guī)模養(yǎng)殖,已被成功用作廢水處理的生物吸附介質(zhì)。但高濃度的重金屬也會對微藻產(chǎn)生影響,限制了微藻在廢水處理中的應(yīng)用。本文研究了重金屬對藻類的毒性及致毒機理,探索了不同物質(zhì)對重金屬的解毒作用。主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)利用超聲破碎法、研磨法、酶法提取菠菜和普通小球藻中的葉綠體,制備了類囊體膜和PSII,同時對它們從形態(tài)學(xué)和希爾活力進行了檢驗;研究了葉綠體對C

2、r(Ⅵ)的還原;比較了海藻酸鈉、SBA-15等不同固定方法對葉綠體、類囊體膜和PSII的影響。微藻因細胞壁的特殊成分提取葉綠體比菠菜困難,尤其是柵藻;單位葉綠素濃度的希爾活力大小:類囊體膜＞＞研磨法葉綠體＞PSII＞酶法葉綠體;葉綠體的活性受保存時間影響,時間越長活力越低,但是葉綠體濃度越高,活性下降速率越慢;葉綠體可通過光還原作用將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ);不同濃度的葉綠體對Cr(Ⅵ)的轉(zhuǎn)化率不同;Cr(Ⅵ)影響葉綠體的光還原能力,

3、濃度越大,對葉綠體光合作用的損傷越大;海藻酸鈉包埋后葉綠體和類囊體膜希爾活性降低,SBA-15負載后PSII對Cr(Ⅵ)的光還原能力增加。
　　 (2)以Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)為代表,通過測定普通小球藻和及其離體葉綠體的ROS、SOD和CAT。酶活性、脂質(zhì)過氧化物產(chǎn)物(MDA),以及葉綠素?zé)晒鈪?shù),從氧化損傷和光合作用角度研究重金屬對微藻毒性及可能機理。Cu(Ⅱ)對小球藻的生長毒性大于Cr(Ⅵ)。高濃度的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)使

4、小球藻受到嚴(yán)重氧化脅迫,抗氧化酶活性降低,PSII受損,光合能力和自我保護機制減弱;低濃度的Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)未引起氧化損傷和抗氧化系統(tǒng)的變化,反而刺激PSII啟動光保護能力以增強光合活力,PSII的捕光能力增強,量子產(chǎn)量和電子傳遞效率提高。離體葉綠體的ROS與Cu(Ⅱ)濃度呈現(xiàn)出良好的濃度-效應(yīng)關(guān)系;Cr(Ⅵ)作用下,ROS的水平也與Cr(Ⅵ)的濃度呈現(xiàn)一定的濃度.效應(yīng)關(guān)系,但變化不明顯,且濃度水平遠低于Cu(Ⅱ)的作用;葉綠體的

5、Hill活性的變化規(guī)律與ROS相同,說明ROS在導(dǎo)致葉綠體光合作用受損中起著重要作用;Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生跟光照有關(guān)。
　　 (3)通過體外試驗和藻類活體試驗,探討了不同外源物質(zhì)對ROS的消除作用,為降低重金屬對藻類的毒性作初步探索。聯(lián)吡啶(Bpy)及其衍生物能與Cu(Ⅱ)形成金屬螯合物,催化H2O2分解成H2O和O2,起到類過氧化氫酶的作用,降低了重金屬引起的ROS,保護了普通小球藻的生長繁殖和光合作用活性;