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本文研究了菱形藻对活性磷(以下简称磷)和不同形态氮盐的吸收动力学,以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)和硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)的活性变化,并对菱形藻在五种富营养化水体(养鱼废水、养参废水、生活污水、人工添加有机氮及有机磷)中的生长、营养成分含量及其对氮磷的去除能力进行了考察,结果如下:
(1)菱形藻对磷、硝态氮、氨态氮和亚硝态氮的吸收动力学可以用米氏方程来描述,其Km 值和Vmax 值分别为1.81 mg/L、1.75mg/L、0.20 mg/L、4.53 mg/L和2.67μg/cell/min、4.40 μg/cell/min、3.37μg/cell/min、1.58 μg/cell/min。
可见,在氮、磷的吸收中,菱形藻对氮盐的亲和力要大于对磷盐的亲和力。对氮盐而言,菱形藻有优先吸收铵态氮的趋势,其次是硝态氮,对亚硝态氮的亲和性则较差。
(2)在不同浓度磷盐的培养下,菱形藻细胞内AP 活性呈现先降后升的趋势;但在不同浓度硝态氮培养下,菱形藻NR活性均则呈现先升后降的趋势,最高值超过300[%];不同浓度氨态氮和亚硝酸态氮培养下,菱形藻NR的活性呈下降趋势,且均低于100[%]。由此表明,缺磷或无磷条件可以诱导AP的活性上升,硝态氮的存在可以诱导NR的产生,氨态氮和亚硝酸态氮则抑制NR的活性。
(3)菱形藻均可在实验用五种富营养化水体中生长。其中,在养鱼废水中的生长最快,在30[%]浓度条件下,对数期的细胞密度超过10 6 cell/mL,生长速率大于1.0;在有机氮中,细胞生长较快,但与对照组间的差异不显著(p>0.05);
在1.0mg/L 有机磷的条件下,其生长较快,优于对照;而在养参废水和污水中,菱形藻生长均较慢,生长状态较差,其生长速率均低于1.0,培养密度均低于7.5×10 5cell/mL。
(4)菱形藻对富营养化水体中氮、磷均有较好的去除效果。对铵态氮的去除率最高(>90[%]),其次是硝态氮,亚硝态氮的去除率均最低;对有机氮的去除率也较高,最高可达70[%],但随浓度升高呈下降趋势;而对有机磷的去除率均较低(<20[%])。
(5)菱形藻在利用富营养化水体中氮、磷的同时,其细胞内的一些主要营养成分的含量较高。在养鱼废水中,总脂肪累积量在18.34[%]~23.96[%]间,30[%](30[%]的废水与70[%]的海水混合)环境下脂肪百分含量最高,80[%]环境下蛋白质的百分含量最高,达到15.90[%]。细胞外多聚物(extracellular polymeric substance,EPS)的百分含量相差不大,在7[%]~10[%]之间;细胞内多聚物(intracellular polymericsubstance,IPS)的百分含量存在显著性差异(p<0.05),80[%]环境下最大,占干重的16.19[%]。在人工添加尿素中,总脂肪和IPS的含量高于对照,EPS 与蛋白质的含量与对照之间的差异不显著(p>0.05)。可见,利用菱形藻不仅可以处理富营养化水体,降低水体富营养化的程度,还可以增加藻体生物量和提高藻体的营养成分含量。