利用当地土壤去除太湖蓝藻水华。利用市售矿渣和矿物絮凝铜绿微囊藻的平衡和动力学筛选外文翻译资料

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利用当地土壤去除太湖蓝藻水华。利用市售矿渣和矿物絮凝铜绿微囊藻的平衡和动力学筛选

摘要

根据8-h平衡去除效率（Q8h）和在粘土装载量为0.7g / L的去除速率，将26个粘土/矿物质的除藻能力分为三类。 I型粘土（海泡石，滑石，氧化铁和高岭土）具有90％的Q8h，t50（去除50％的藻类所需的时间）15分钟，和t80lt;2.5小时。 II型粘土（6个粘土）具有Q8h 50-90％，t50lt; 2.5小时，t80 gt; 2.5小时。 III型粘土（14粘土）与Q8hlt; 50％，t50 gt; 8 h和t80 gt;14 h在去除藻华方面没有实用价值。 当粘土负载降低到0.2g / L时，除了其Q8h保持约97％的海泡石外，所有25种材料的Q8h降低到低于60％。 海泡石能使新鲜水中的铜绿假单胞菌细胞絮凝有高效率是由于结网和桥接效应的机制。

关键词:微胞藻属绿脓杆菌;蓝藻;粘土;絮凝;平衡;动力学

1.介绍

在过去二十年中，有害藻华（HAB）在中国发生的更频繁，与全球趋势一致（Anderson，1997）。到目前止，中国60％以上的湖泊已经富营养化并遭受HABs，其中蓝细菌微囊藻（M.A.）是优势种之一。毒性M.A.的过度生长大大降低了水质（Yan等，2004a，b），损害了湖泊的自然功能，甚至威胁了饮用水资源。它已成为中国的首要任务之一去开发安全，高效和具有成本效益的水华控制技术。

已经研究了几种方法，例如应用化学，机械和生物逻辑技术（Anderson，1997）去去除海水系统中的HAB。产生即时效果的化学方法，例如化学除藻剂，最近受到较少的关注，主要是因为它们对其他生物体的不利影响和加速释放微囊藻毒素（Chorus和Bartram，1999;中国EPA，2000）。机械方法，例如通过漂浮，捞出或离心收获藻类细胞可以解决这些问题而不引起二次污染，但由于成本高，它几乎不适用于大型天然水。生物和生态恢复方法（Gu，1992; Sengco等，2001）可以在不太大的区域中工作良好，但是巨大的工程备份和实施这种方法所需的相对长的时间使得对于自然大面积的突然HAB实际上是不切实际的。新近DEVEL-OPED病毒控制方法目前是不实际的，主要是由于其安全性和处理未解决的问题（Drikas等人，2001）。 其它生物学方法，例如滤食性鱼类控制和藻类的竞争效率不高或者足够安全处理大规模赤潮的（达塔和贾纳，1998;长崎等，1999）。市售的絮凝剂（如聚氯化铝和聚合氯化铁），由于安全关注和经济原因（贝克尔，1994），在自然水域中的应用常常被拒绝。

如果HABs控制技术可以将HABs和污染物通过生物地球化学过程转化为健康生态系统的贡献者（Pan，1998），HABs控制技术可以将废物转化为有价值的产品（Iranpour等，1999）。一个非常有前途和环保的方法是使用天然，无毒和廉价的粘土絮凝和去除藻类细胞（Anderson，1997; Sengco和Anderson，2004）。据报道，蒙脱石，高岭土和磷酸粘土是最有效的絮凝剂，其最低负载为0.25g / L，去除效率为90％（Avnimelech等，1982; Becker，1994; Chorus和Bartram， 1999; Han和Kim，2001; Pan，1998; Sample，2000; Sengco和Anderson，2004; Yu等，1994a，b，1995）。然而，关于粘土技术仍然存在以下问题：（1）不可接受的高粘土载量（O0.2g / L），因此需要鉴定更有效的粘土; （2）随着盐度的降低，粘土絮凝效率显着降低，因此需要开发使粘土技术适用于淡水的新型粘土改性技术; （3）对淡水和海水中粘土绒毛絮凝的机理不清楚，缺乏系统的动力学研究;（4）缺乏这种技术的进一步发展，可以将有害的开花转化为促进者到湖泊中更健康的生态系统（例如在藻类细胞沉降后，它可以进一步分解藻类毒素，永久固定磷酸盐和防止第二次污染）。

在这一系列研究的第一篇论文中，我们将系统地研究26种天然粘土/矿物质去除微囊藻（M.A.）的絮凝的动力学和平衡特性。基于对26种粘土/矿物的动力学和平衡絮凝数据的定量评估，提出了天然粘土的一般分类，以便为选择天然粘土/矿物质提供一般指导。发现最有效的粘土及其在絮凝M.A.细胞中的机制，然后可以确定在淡水中修饰粘土的最佳方法，这将在系列的第二篇论文中系统地研究（Zou等人，2006）。影响粘土技术性能（如盐度，pH，细胞浓度和生长期等）的各种因素，该技术的现场应用及其在太湖中场地外壳的长期监测结果将在第三篇论文（Pan等人，2006）。

2.材料和方法

2.1粘土的预处理

表1中所列的所有粘土样品在100℃下干燥并通过180目（90mm）筛分。 氧化铁（Fe 2 O 3）和铁氧化物（Fe 3 O 4）是化学试剂（A.R.）。 本研究中使用的所有其他化学品均为分析纯。

为了精制不纯的海泡石（表1中的海泡石II），首先将其过筛通过70目（210mm），在蒸馏水中彻底分散，并且在30分钟沉降之后，离心，然后干燥，研磨并过筛 180目。 通过X射线衍射（XRD）发现精细海泡石的纯度超过90％。

表格1

粘土/矿物的表征

^{粘土的纯度显示在括号中。}

^{国家建筑材料工业局地质研究所标准物质}

2.2文化

MA从FACHB，中国科学院水生生物研究所获得，并在含有200mL水性铜绿假单胞菌培养基的灭菌的250-mL玻璃烧瓶中在24G 1C下在荧光灯（1000lx，12-h光/ 12小时黑暗）。 铜绿假单胞菌培养基由50mg / L NaNO 3，50mg / L Ca（NO 3）2·4H 2 O，100mg / L KNO 3，500mg / L Bicin，100mg / L bC 3 H 7 O 6 PNa 2，40mg / L 50mg / L MgCl 2·6H 2 O，5mg / L Na 2 EDTA，20mg / L H 3 BO 3，0.5mg / L FeCl 3·6H 2 O，5mg / L MnCl 2·4H 2 O，0.5mg / L ZnCl 2，5mg / $ 6H 2 O和0.8mg / L Na 2 MoO 4·2H 2 O. 在高压灭菌前通过加入0.1mol / L碳酸钠溶液（Na 2 CO 3）或0.1mol / L HCl溶液将该培养基控制到pH8.5。

2.3絮凝实验

通过离心（12000rpm）收获指数生长晚期的M.A.细胞，然后悬浮于0.5％NaCl溶液中，以保持细胞存活。 所有絮凝实验的初始细胞浓度在这里设置为4.86* 10^ 9细胞/ L，或在680nm波长（OD680nm）处的光密度为0.100（Clesceri等人，1999）。 用直接显微镜细胞计数校准的叶绿素a的浓度（Clesceri等人，1999）用

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