曾國明，解子強，陳添翼，張金璽，魏奇科

(1.中冶建工集團有限公司，重慶 643000；2.重慶科技學院，重慶 401331；）

水體富營養(yǎng)化危害大，爆發(fā)頻繁且很難控制，目前正嚴重制約著人類的日常生活和生產。因此，研發(fā)出安全的控藻技術十分必要[1-3]。目前的藻類治理[4-7]方法中，物理法較安全，但治理效果較差，且成本較高；化學法治理效果較好，但容易產生有毒副產物，引發(fā)水體的二次污染；而生物法[8-10]因其成本低、安全性高，成為目前治理水體富營養(yǎng)化的研究熱點。

綜合目前研究發(fā)現(xiàn)，白腐菌的降解具有廣譜性，其不僅對染料、農藥等有機污染物具有較好的降解效果[11-12]，在除藻方面，如微囊藻毒素（MC-LR）、銅綠微囊藻等也具有一定的消除功能[13-15]。

以隱藻為實驗對象，通過響應面實驗優(yōu)化其除藻條件，同時采用流式細胞儀（FCW）對其溶藻特性進行深入分析，從而推動白腐菌控藻技術成功應用于實際水華污染的治理。

1 材料與方法

1.1 菌種與試劑

CGMCC5.776-白腐菌購買于中國微生物菌種網；隱藻CryptomonasobovataFACHB-1301由中國科學院水生生物研究所藻種保藏中心提供，在100 mL錐形瓶中加入微量元素、維生素和N、P營養(yǎng)鹽，將藻種按1∶4的量接種于煮沸滅菌后的稀釋海水中（海水淡水比4∶1），待藻種生長起來后，在500 mL錐形瓶中按相同比例進行二次、三次活化，直至生長穩(wěn)定。采用 H 光燈持續(xù)光照，照度為 1 000～1 500 Lx，溫度范圍 15～25 ℃。

按以上配方分別于 1 L、2 L、5 L 瓶中以 1（藻種）∶4（海水）的量進行逐級擴培，通氣培養(yǎng)。在E-CLIPSE Ts100倒置顯微鏡（日本Nikon公司）下觀察藻體并拍照。培養(yǎng)基配方見表1，所用藥品均為分析純。

表1 隱藻培養(yǎng)基

1.2 掛膜與馴化

如圖1溶藻裝置所示，將人工培養(yǎng)的20 L隱藻水樣和15%的白腐菌菌液分別泵入經滅菌處理后的反應器中，保持水中溶解氧（DO）為5.0～7.0 mg/L，30～35 ℃下馴化掛膜，系統(tǒng)正常運行，狀態(tài)穩(wěn)定后，進行后續(xù)實驗。

1.3 響應面實驗

以白腐菌投加量、DO、水力停留時間（HRT）為實驗因素，白腐菌投加量控制白腐菌數量，在不同濃度下，處理效果也不相同。DO是水中溶解氧，空氣中分子態(tài)的氧溶解在水中的數值，在不同的污水處理工藝中，溶解氧的需求是不一樣的，對白腐菌的效果也不同。水力停留時間很大程度上決定了污水的處理程度，因為它決定了污泥的停留時間。先分為三組控制變量，進行單因素實驗觀察，見表2、表3、表4：

圖1 白腐菌去除隱藻反應器示意圖

表2 因素水平表

表3 因素水平表

表4 因素水平表

因素水平表見表5。

表5 因素水平表

1.4 實驗測定方法

葉綠素a測定采用丙酮法[16]；流式細胞儀（FCW）檢測參考Franklin[17]方法。

1.5 分析方法

Design-Expert 8.0軟件對實驗數據進行分析。

2 結果與討論

2.1 響應面實驗結果

由表6可知，在試驗1、6、7條件下，具有較高的溶藻率，其中白腐菌投加量為200 mg/L，DO為7 mg/L、HRT為48 h時，溶藻率具有最高值，為91.57%。

表6 響應面實驗結果

由表7可知，F(xiàn)值為1.14，為低概率值；P為0.465 5＜0.5，說明此模型顯著。通過圖2可看出該模型的可信度和精確度較高，能夠較好地模擬白腐菌去除隱藻。采用Design-ExPert 8.0軟件得出最優(yōu)條件為：白腐菌 226 mg/L，DO 7.1 mg/L，HRT 40 h。在最優(yōu)條件下進行驗證試驗，得出白腐菌去除隱藻的溶藻率高達90.38%，表明白腐菌對隱藻的去除效果較好，能夠有效控制隱藻的生長和繁殖。

2.2 FCW結果

如圖3所示，圖中Q1、Q2、Q3和Q4分別代表正常生長的隱藻藻細胞、輕微受損隱藻藻細胞、受損嚴重隱藻藻細胞及死亡隱藻藻細胞。通過FCW檢測分析后發(fā)現(xiàn)，經過白腐菌作用隱藻藻細胞前后，實驗組Q1和Q2中隱藻藻細胞存活的含量合計為14.3%，而對照組達到了96.38%，表明對照組中生長良好，未受到明顯的損傷；另外，深入分析后還發(fā)現(xiàn)實驗組中Q3和Q4的隱藻藻細胞含量分別為84.6%和1.1%，表明隱藻細胞受損含量高達85.7%，隱藻藻細胞的生長及其空間結構均受到了不同程度的損傷，上述實驗結果證實白腐菌能夠有效抑制隱藻的生長。據此推測控藻方式可能為：白腐菌分泌溶藻代謝產物，如過氧化物酶等破壞隱藻藻細胞的膜結構，造成其空間結構受到不同程度的損傷，從而使隱藻藻細胞內生長所必需的營養(yǎng)物質大量減少，最終導致藻細胞大量死亡，達到顯著降低隱藻藻細胞發(fā)生水華的目的。

表7 實驗顯著性檢驗

圖2 殘差的正常概率分布（a）和殘差與預測值的對應關系（b）

圖3 隱藻藻細胞狀態(tài)分布情況圖

3 結論

在白腐菌投加量為 226 mg/L、DO 為 7.1 mg/L、HRT為 40 h的最優(yōu)條件下，隱藻藻細胞的去除率可達到90.38%，與目前研究較多的溶藻細菌溶藻相比，其溶藻效果較好。白腐菌作為一種新型微生物控藻真菌，在今后的控藻技術研究中還應繼續(xù)探索其溶藻后是否會產生新的有毒污染物，其溶藻的安全性和穩(wěn)定性需要進一步的探索和關注。