周丛生物是以藻类及微生物为主的微生态系统,研究者发现周丛生物中的生物类型广泛、种属繁多、食物链长且较为复杂。周丛生物这一组成使其广泛的应用于环境修复各个领域。研究学者认为水层与周丛生物之间营养、能量、氧的传递平衡性决定该微生态系统的稳定性及功能多样性。此外,纳米材料由于其独特的物理化学结构,被广泛的应用于市场。与此同时,纳米材料不可避免的流入到环境中的的量越来越大。目前关于纳米材料在生物体中引起的毒理效应也得到了广泛关注。因此,本研究首先选取容易获得的农业固废(花生壳、稻谷壳)通过腐熟和硫酸炭化制备周丛生物培养载体。通过对花生壳(PS)、腐熟花生壳(DPS)、硫酸炭化花生壳(APS)、稻谷壳(RH)、硫酸炭化稻谷壳(ARH)和常用的无机载体陶粒(C)进行表征和基本营养的测定,探究培养载体物化性质对周丛生物生长的影响。紧接着,将功能多样性最好的周丛生物应用于周丛生物毒理性研究。本研究目的是在资源化利用农业副产物的基础上,培育功能多样性丰富的周丛生物,为水体净化提供更多的选择。此研究具有非常重要的实际价值和研究意义。红外光谱结果显示改性农业固废DPS和ARH表面官能团明显比PS和RH丰富,这一结果促使改性载体表面附着的周丛生物生物量代谢多样性均高于农业固废。此外,DPS上培养出的周丛生物对TN和TP的固持能力分别提高了600-657%和833-3255%;ARH上培养出的周丛生物对TN和TP的固持能力分别提高了461-1808%和21-308%。DPS上的周丛生物比对照组陶粒上的周丛生物对模拟水体富营养化中的营养物质分别提高TP 24-47%、TN 12-48%、NO-3-N15-78%。结果表明改性农业固废上生长的周丛生物可有效的从富营养化水体中捕获并储存营养物质。最后,用10mg/L纳米材料(纳米材料(CeO2,Fe2O3和TiO2 NPs)恒温培养的周丛生物30d,研究周丛生物对纳米材料适应的研究结果表明,周丛生物体中嵌入大量的纳米聚集物,聚集物通过细胞膜进入细胞体,造成细胞氧自由基应激能力失衡,导致细胞被破坏;对周丛生物中生物的组成成分有所影响,但对物种的丰度和均一度影响不明显。结合前人研究结果发现,载体的空间结构和表面物化性质是周丛生物繁殖和稳定性的主要影响因素;此外,以农业固废培育出的周丛生物,对环境中营养的捕获能力强,为回收周丛生物开发研制生物肥料奠定基础。最后,通过周丛生物对纳米材料适应性研究,为掌握纳米材料如何在生物体中的转换,控制修复纳米环境毒性提供现实研究意义。