小球藻净化污水中氮磷能力的研究_吕福荣

收稿日期:2002-11-14作者简介:吕福荣,(1971—),女,硕士,讲师。现从事环境化学的教学和科研工作。基金项目:辽宁省科学技术基金资助(001059),负责人杨海波文章编号:1008-9632(2003)02-0025-02小球藻净化污水中氮磷能力的研究吕福荣,杨海波,李英敏(大连大学化学化工系,大连116622)摘要:在小球藻液中分别添加不同浓度的N、P溶液,研究小球藻净化氮、磷的能力。实验结果表明,氮磷组合浓度不同时对小球藻吸收氮、磷有一定影响;在最佳pH为8.0～8.5的条件下,吸收率可达80%左右;升高温度或加强光照有利于小球藻对磷、氮的吸收。小球藻对氮、磷的吸附随着培养时间的延长而逐渐升高。关键词:小球藻;镍离子;氮;磷中图分类号:Q949.21+7文献标识码:A氮、磷是生物生长的必需的元素之一,但水体中磷含量过高(如超过0.2mg/L),引起藻类的过度繁殖,造成湖泊、河流透明度降低,水质恶化,即富营养化,是环境治理的一大难题。小球藻(Chlorellasp.)是一类普生性单细胞绿藻,属于绿藻门、绿藻纲、小球藻属。目前世界上已知的小球藻有十几种,加上它的变种可达数百种之多。由于小球藻生态分布广,易于培养,生长速度快,是进行生物技术研究的良好材料。曾有研究肯定了藻类对污水中氮、磷等营养物的去除作用和效果[1-3],本文研究了小球藻对氮磷净化吸收的状况和影响因素,对于小球藻应用于高氮、磷含量的污水处理具有重要的指导意义。1材料与方法1.1实验材料藻种:小球藻由辽宁海洋水产研究所提供。实验用水:从深海中抽取污染较轻的海水,经三次抽滤,再煮沸、冷却后用于小球藻的培养。1.2主要试剂氢氧化钠、碘化钾、碘化汞、酒石酸钾钠、钼酸铵、氯化亚锡、磷酸二氢钾、氯化铵、盐酸为分析纯。含NH+4-N溶液(模拟水样)由氯化铵配制;含磷溶液(模拟水样)由磷酸二氢钾配制。溶液用去离子水配制;实验用水为自来水。1.3主要仪器光学显微镜、FA2004电子天平、THZ-82水浴恒温振荡器、80-2型离心机、酸度计、723型可见分光光度计、78-1型磁力加热搅拌器、台式干燥箱。1.4小球藻的培养选择生命力、生长旺盛、颜色正常(呈鲜绿色)的藻种进行接种,比例为1∶5,通过自然光照,自养培养的方法,在测定其生物量的基础上确定生长平衡期以进行污水处理的实验。1.5实验测定方法1.5.1小球藻生物量的测定方法小球藻生物量的测定采用血球计数法、干重法和吸光光度法[4]。1.5.2总磷的浓度的测定氯化亚锡还原光度法[5]。1.5.3NH+4—N浓度的测定采用纳氏试剂光度法[5]。1.6实验操作步骤取适当浓度的N、P溶液于藻液中,总体积100ml,用723可见分光光度计测定藻液的吸光度。振荡不同时间,吸取溶液用0.45um滤膜过滤后测定溶液中残余的总磷、NH+4—N浓度。调整溶液pH、温度、光照及改变体系的共存离子,测定平衡时溶液中残余的总磷、NH+4—N浓度。2结果与讨论2.1时间对吸附的影响固定N、P的浓度(NH+4—N的浓度为200mg/L,P的浓度为100mg/L,pH=8.0,T=20℃),每隔一定时间吸取一定量的藻液离心,测定上清夜中NH+4—N、磷的浓度。小球藻对NH+4—N、磷的吸附如下图1所示。由图可知,小球藻对于N、P的吸附是贯穿整个吸附过程的,说明N、P的富集机理与重金属的是不完全相同的。这是因为N、P是小球藻生长的营养物质,藻细胞壁上存在一定的磷酸根、羧基、巯基、胺基等基团,小球25第20卷第2期2003年4月生物学杂志JOURNALOFBIOLOGYVol.20No.2Apr,2003藻对N、P的吸附属于缓慢吸附。而且由以上两个图也可以看出,N的吸附率比P的稍高,这是因为藻细胞壁表面存在磷酸根,而无氨根。时间/h图1时间对小球藻吸收NH+4—N、磷的影响◇NH+4—N□磷2.2N、P浓度对小球藻净化能力的影响N的浓度分别为N1=100mg/L,N2=200mg/L,N3=300mg/L;P的浓度分别为P1=50mg/L,P2=100mg/L,P3=150mg/L,将N、P浓度进行正交组合成9组。图2NP浓度与小球藻对N的吸附率关系图图3NP浓度与小球藻对P的吸附率关系图图2显示小球藻对N的吸收随N,P浓度组合不同而有很大不同。而从图3可以看出,小球藻在一定浓度范围内可以有效地吸收磷,超过此范围将影响它对磷的吸收力。2.3温度及光照对小球藻净化能力的影响改变小球藻的吸附温度分别为20℃、30℃,发现随着温度的升高,利于小球藻对N、P的吸附,这与吸附热动力学有关。吸附温度主要通过影响生物吸附剂的生理代谢活动、基团吸附热动力和吸附热容等因素,进而影响吸附效果。所以,温度升高使小球藻的净化能力变强。表1光照对小球藻净化氮、磷能力的影响光照情