姚 宇,李 皓,孟范平*

環(huán)境因子對紅胞藻JZB-2降解海水中對二甲苯的影響

姚 宇1,李 皓2,孟范平1*

(1.中國海洋大學海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室,山東 青島 266100；2.中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所,山東 青島 266071)

前期研究分離得到一種隱藻門微藻—紅胞藻(sp. JZB-2),能夠快速生物降解海水中的PX.為了判斷該微藻用于PX污染海域生物修復所需的適宜條件,依次研究4種環(huán)境因子(海水pH值、溫度、鹽度和光強)對該微藻生長及其降解PX的影響.結果表明:各因子均對紅胞藻JZB-2生長及其降解PX產(chǎn)生較大影響.pH 7.0～8.5時微藻生長最快,但是最有利于PX降解的pH值為 7.0.微藻生長適宜鹽度為14～35,而PX降解速率最大值出現(xiàn)在鹽度35時.溫度20～30℃時最有利于微藻生長,而PX降解的最適溫度為30℃.光強的影響比較特別,在光照條件下,微藻在200～400 μmol/(m2·s)時生長較快,但是PX降解速率在800 μmol/(m2·s)時最大;黑暗條件下微藻無法生長卻仍能快速降解PX,這有利于泄漏事故海域生物修復在陰雨天氣和夜間正常進行.研究結果將為紅胞藻JZB-2在污染海域的合理應用提供依據(jù).

環(huán)境因子；微藻；海水；對二甲苯(PX)；生物降解

二甲苯是一種重要的芳烴類化合物,其市場需求量和海上運輸量巨大,因而被認為是海上泄漏事故中最為常見的危險化學品之一[1-3].作為二甲苯的3種同分異構體之一,對二甲苯(PX)是生產(chǎn)紡織品、涂料、染料和農(nóng)藥等工業(yè)產(chǎn)品的重要原料.2020年全球PX的生產(chǎn)量達到6447.6′104t/a[4].中國是全球最大的PX需求國,2018年,全國的PX消費量為2614′104t/a[5].有研究報道[6],PX對大多數(shù)魚類、甲殼類、微藻具有中等毒性(96h LC50或96h EC50或48h EC50處于1～10mg/L之間),這意味著泄漏入海的PX將會嚴重危害海洋生物生長并造成海洋生態(tài)破壞.本文前期研究[7]表明,PX通過自然衰減被去除的進程較為緩慢,溶于海水中的PX無法在短時間內(nèi)降至安全濃度以下.為此,必須采取人為措施進行生物強化修復,以加速海水中PX的消除.

微藻是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者,主要通過光合作用進行自養(yǎng)生長,同時有些微藻還能利用有機碳源進行異養(yǎng)生長[8],因此近年來利用微藻降解環(huán)境中有機污染物的研究日益增多[9-11].利用微藻去除有機污染物不需要氧氣和有機碳源,還能增加水中的溶解氧含量和去除氮磷營養(yǎng)鹽,并為高營養(yǎng)級海洋生物提供食物,促進受損海洋生態(tài)系統(tǒng)快速恢復.因此,微藻比細菌更適于海洋中有機污染物的去除[12-13],基于微藻的生物降解作用有望成為危險化學品泄漏海域生物強化治理的重要手段.

紅胞藻(sp. JZB-2)是本文研究團隊從青島市膠州灣海水中篩選分離得到的一種隱藻門微藻[13],能夠?qū)⒑Ｋ?0mg/L和30mg/L的PX分別在4d和6d內(nèi)完全降解,在高濃度PX污染海域生物修復中具有較好應用潛力.然而,海上泄漏事故可能發(fā)生在不同海域和季節(jié),環(huán)境條件差異很大.已有研究報道,環(huán)境因子(光照、溫度、pH值、鹽度等)的變化會影響到微藻降解有機污染物的效果[14-16].為保證投加到海洋中的紅胞藻JZB-2發(fā)揮生物修復作用,掌握PX降解程度隨環(huán)境因子的變化趨勢并確定最適海洋環(huán)境條件十分必要.本研究擬通過單因子影響試驗分析海水鹽度、pH值、溫度以及光照強度對紅胞藻JZB-2降解PX的影響,并結合微藻生長的比生長速率以及其對PX降解的一級動力學模型擬合的結果,為PX污染海域的生物修復提供技術依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

天然海水:取自青島沙子口近岸海域,利用鹽度計(S/Millα,日本ATAGO公司)和pH計(PHS-3C,上海理達儀器廠)測得其鹽度和pH值分別為32和7.90.使用0.45 μm醋酸纖維濾膜濾去雜質(zhì).

F/2培養(yǎng)基:按下列配方[17]配制.每升海水中含有75mg NaNO3;5mg Na2HPO4·H2O;4.36mg EDTA·Na2;1mL微量元素溶液(含ZnSO4·4H2O 0.023g/L,CoCl2·6H2O 0.012g/L,FeCl3·6H2O 3.2g/L, MnCl2·4H2O 0.178g/L,CuSO4·5H2O 0.010g/L, Na2MoO4·2H2O 0.006g/L)和1mL維生素溶液(含維生素 B120.0005g/L,維生素B10.100g/L,生物素0.0005g/L).于121℃高壓滅菌20min,冷卻后備用(pH值為8.40、鹽度為32.2).

紅胞藻JZB-2:為本文研究團隊2019年從膠州灣海水中分離得到.將其接種到F/2培養(yǎng)基中,在溫度為20℃、光強為60μmol/(m2·s)、光暗周期為14h/10h條件下預培養(yǎng)至指數(shù)生長期.使用前加入混合抗生素(環(huán)丙沙星4mg/L、慶大霉素1mg/L、卡那霉素0.5mg/L和四環(huán)素0.5mg/L)[18]以抑制藻液中細菌的生長.

試劑:PX(純度>99%)和1-氯萘(純度>97.0%)購自上海梯希愛化成工業(yè)有限公司;二氯甲烷(色譜純)購自上海默克化工技術有限公司;二甲基亞砜(DMSO,液相色譜純)購自天津市科密歐化學試劑有限公司,海水素購自山東貝森飼料有限公司,其他藥品均為分析純,購自國藥集團化學試劑有限公司.

PX儲備液:將0.05g PX用 DMSO溶解并定容到1mL,濃度為5×104mg/L,經(jīng)尼龍濾膜(0.22μm)過濾后避光密封保存.

海水素飽和溶液:使用滅菌蒸餾水溶解足量的海水素得到飽和溶液(鹽度為63.5).經(jīng)聚醚砜濾膜(0.22μm)過濾后密封保存,用于藻液鹽度調(diào)節(jié).

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)方法 將指數(shù)生長期的紅胞藻JZB-2用新配的F/2培養(yǎng)基稀釋至藻細胞密度為10′104cells/mL,分裝于一系列50mL具蓋透明樣品瓶中(10mL/瓶),各加入適量PX儲備液并混勻,使其初始濃度理論值為10mg/L.將樣品瓶置于定軌振蕩光照培養(yǎng)箱(PGX-250D-LED,江蘇天翎儀器公司)中連續(xù)培養(yǎng)4d,培養(yǎng)條件同1.1節(jié)的預培養(yǎng),培養(yǎng)箱轉速為100r/min.

1.2.2 環(huán)境因子影響試驗 (1)pH值影響試驗:將F/2培養(yǎng)基用0.1mol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值到設定值(表1).微藻經(jīng)每種pH值的F/2培養(yǎng)基稀釋后,分裝于48只樣品瓶中.培養(yǎng)期間分8次取樣(即第0d一次、1～4d每隔0.5d一次),每次取6瓶,其中3瓶用于藻細胞密度測定(=3),另外3瓶用于PX濃度測定(=3).

(2)鹽度影響試驗:預先使用滅菌蒸餾水或海水素飽和溶液將培養(yǎng)基鹽度調(diào)至設定值(表1).各鹽度培養(yǎng)基稀釋的藻液分裝、培養(yǎng)方法和測定頻率均與pH影響試驗相同.

(3)溫度、光強影響試驗:按1.2.1節(jié)方法分裝藻液和加入PX后,分別在不同溫度、不同光強(表1)下培養(yǎng).后續(xù)步驟同pH值影響試驗.

表1 不同環(huán)境因子影響PX生物降解的試驗設計

1.2.3 指標測定方法 (1)藻細胞密度:吸取1mL藻液,加入魯哥氏(Lugol)碘液染色15min,隨后轉移到血球計數(shù)板上,利用YS100型雙目生物顯微鏡(Nikon,日本)對藻細胞進行計數(shù),得到藻細胞密度(cells/mL).按照式(1)計算比生長速率():

式中:1為1時刻的藻細胞密度;2為2時刻的藻細胞密度, cells/mL.

(2)藻液中PX濃度:參考Jin等[19]的方法.將每只樣品瓶的藻液離心10min(5000r/min),向上清液中加入5mL含5mg/L 1-氯萘(內(nèi)標)的二氯甲烷,充分混勻以萃取PX.取下層有機相用無水硫酸鈉干燥脫水,經(jīng)尼龍濾膜(0.22μm)過濾后,采用GC-MS (6890N/ 5975B,美國Agilent公司)測定萃取液中的PX濃度.氣相色譜條件為:HP-5型毛細管柱(30m×0.25mm× 0.25μm);進樣口290℃,不分流進樣,進樣量為1.0μL;柱箱升溫程序:40℃保持4min,以10℃/min升溫至120℃,25℃/min至180℃保持3min;載氣為氦氣,流速為1.0mL/min.質(zhì)譜條件:電子轟擊離子源(EI源),離子源溫度為230℃;接口280℃;四級桿150℃;選擇離子模式.以PX與1-氯萘(內(nèi)標,5mg/L)的濃度比為橫坐標,以GC/MS分析得到的PX與1-氯萘的峰面積比值為縱坐標,繪制標準曲線,計算PX濃度.按式(2)計算PX去除率:

式中:C為時刻藻液中剩余PX濃度,mg/L;0為藻液中初始PX濃度,mg/L.

1.2.4 一級動力學方程擬合 已有研究報道,微生物(細菌、微藻)對于PX[20]、壬基酚[21]、多環(huán)芳烴和烷基酚[22]、卡馬西平[23]、替加環(huán)素[24]、二嗪農(nóng)[25]、毒死蜱[26]等有機污染物的降解過程符合一級動力學模型.因此,本研究采用該模型(式(3))[27]對紅胞藻JZB-2降解PX的結果進行擬合:

式中:0為試驗開始時培養(yǎng)基中PX濃度,mg/L;C為時刻培養(yǎng)基中PX濃度,mg/L;代表降解速率常數(shù),1/d;為降解時間,d.

PX降解半衰期按下式計算:

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗中各處理組藻液中的藻細胞密度以及PX的濃度均重復測定3次,所得結果表示為平均值±標準差.使用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行單因素方差(ANOVA)分析,<0.05視為差異具有顯著性.

2 結果與討論

2.1 pH值對紅胞藻JZB-2生長及其降解PX的影響

pH值是海水的關鍵理化性質(zhì)之一,也是影響海洋環(huán)境中生物學過程的重要化學因素[28].天然海水通常呈弱堿性,pH值一般在7.5～8.2之間變化[29],但在受納工業(yè)廢水(例如電廠酸性廢水)的濱海區(qū)域[30], pH值可降至7.0左右;而蝦蟹養(yǎng)殖海水pH值高達9.0以上[31].由圖1(a)可見,在培養(yǎng)基中PX濃度相等的情況下,紅胞藻JZB-2在pH 7.0～8.5的生長曲線比較接近,培養(yǎng)4d后的藻細胞密度達到(101.8～114)′104cells/mL,遠高于pH9.0時的藻細胞密度(73.2′104cells/mL).pH 9.0處理組的值也顯著低于pH 7.0～8.5時的水平(<0.05).Latsos等的研究結果與此相似[32]:隱藻門微藻鹽生紅胞藻()在pH 7.0時的生物質(zhì)產(chǎn)率高于pH 8.5時的水平.這是因為,高pH值下海水中CO2的可利用性降低,影響到浮游植物的光合作用及其生長:CO2是微藻光合過程利用的主要無機碳形式,其與核酮糖二磷酸羧化酶的結合對于光合作用至關重要[28].根據(jù)水中3種無機碳的濃度比例與pH值的關系可知,pH>8.3的水中不存在CO2,因此,pH 9.0時的微藻生長減慢.

與此相一致的是,微藻對PX的降解在pH 7.0時最快,經(jīng)過2.5d,去除率已達到97.86%;而pH 9.0時經(jīng)過3.5d去除率才能達到98.68%(圖1(b)).根據(jù)一級動力學方程擬合結果,隨著pH值升高,PX的值和1/2值分別呈逐漸降低和逐漸增大趨勢,其中,的最高值和最低值分別出現(xiàn)在pH 7.0和pH 9.0時,前者為后者的1.64倍(<0.05);其它pH值下的PX降解效果居中且相互間差異不顯著(>0.05).這表明,pH 7.0最適合紅胞藻JZB-2降解PX,而pH值增大不利于PX生物降解.這可能是因為,pH 7.0下生長良好的微藻能夠自身合成較多降解目標污染物的酶(內(nèi)在酶)或在PX誘導下合成這些酶(誘導酶)[33],從而加快PX的生物轉化和去除.

不同字母表示存在顯著性差異(<0.05)

2.2 鹽度變化對紅胞藻JZB-2生長及其降解PX的影響

鹽度也是一種重要的海洋環(huán)境因子.其空間分布極不均勻.大洋海水的鹽度平均值最高為34.90,某些海域則因降水量、徑流量遠遠超過蒸發(fā)量而具有較低鹽度(15或3)[29].根據(jù)圖2(a),在PX存在下,紅胞藻JZB-2在鹽度14～35范圍內(nèi)的生長較為接近,培養(yǎng)4d后,細胞密度處于100.2×104～ 105.4×104cells/mL之間,且值無顯著差異,表明該微藻具有一定的廣鹽性,可在中、高鹽度下正常生長.而鹽度降為6時,微藻生長明顯減慢,其值顯著低于其它鹽度下的水平,表明較低鹽度會造成微藻生長不良.

由圖2(b)可見,在鹽度為6時,未檢測到PX濃度降低;鹽度為14時,PX有所降解,但是培養(yǎng)4d后去除率僅為29.37%.相反,在較高鹽度下PX均能得到有效降解,其中,鹽度為35時,PX濃度降低程度最大,經(jīng)過2.5和3d,去除率分別達到96.91%和99.25%;其它鹽度下培養(yǎng)4d后的PX去除率介于95.17%～98.60%.

針對不同鹽度下(鹽度6除外)的PX降解曲線進行一級動力學方程擬合的結果顯示,值隨著鹽度增加而逐漸增大,且相鄰處理組之間差異顯著(<0.05),表明鹽度變化對紅胞藻JZB-2降解PX的影響很大:最適鹽度為35,而當鹽度￡14時,PX降解效果不佳甚至無法降解.微生物對有機污染物的修復能力受到鹽度影響也見于文獻報道中.例如, Xiong等[16]將斜生柵藻()接種到含左氧氟沙星(LEV)的人工合成污水(不含NaCl)中,培養(yǎng)11d,LEV的去除率僅為4.53%(=0.005 1/d,1/2=272d),而隨著污水的鹽度增加(加入NaCl),LEV的降解速度大大加快,當NaCl濃度達到171mmol/L時,值增至0.289 1/d,1/2降至5d.Adelaja等[34]報道,在微生物燃料電池中,當鹽度由0增至15時,菲和苯的去除率明顯增大.較高鹽度促進微藻對污染物的降解可能有2方面原因:①高鹽度能夠刺激藻細胞合成較多與污染物降解有關的酶.有研究證明,鹽脅迫能夠促進藻細胞內(nèi)許多與羧化酶/脫羧酶、脫氫酶、轉移酶和還原酶對應的基因表達上調(diào)[35].本文前期對暴露于PX的海鏈藻(sp. OUC2)進行蛋白組學分析發(fā)現(xiàn),苯甲醇脫氫酶、苯甲醛脫氫酶均為參與PX降解的酶[36].此外,有研究觀察到,鹽脅迫下藻細胞內(nèi)的類亞鐵氧化酶含量顯著增加[37].這種氧化酶可將電子傳遞到細胞色素P450催化的羥基化反應,最終促進細胞內(nèi)有機污染物的降解.②高鹽度促進藻細胞對污染物的吸收和積累.在Xiong等[16]的研究中,將斜生柵藻在含LEV的人工合成污水(NaCl濃度為171mmol/L和0)中培養(yǎng)11d,LEV的生物富集因子(BCF)分別為395和26,相差15倍.較多的污染物進入藻細胞后,可以在降解酶作用下得到充分降解.

不同字母表示存在顯著性差異(<0.05)

2.3 溫度變化對紅胞藻JZB-2生長及其降解PX的影響

我國四大海區(qū)的月均表層水溫在1.2～29.7℃之間[38].圖3(a)顯示,在含PX的培養(yǎng)基中,紅胞藻JZB-2在25℃時長勢最好,培養(yǎng)4d后的藻細胞密度達到111.3′104cells/mL;當溫度偏離25℃時,微藻生長變慢,其中,20℃、30℃下培養(yǎng)4d后的藻細胞密度分別為25℃下的85.80%和74.75%;而5℃、10℃時幾乎未見其生長,或僅在最后0.5d有少許生長.值計算表明,溫度為20～30℃時,微藻的生長速率無顯著差異.該微藻對溫度的生長適應性與其它海域中分離得到的紅胞藻相近.Oostlander等報道,當光強為600μmol/(m2·s)時,一種紅胞藻(sp.)的生長最適溫度為25℃[39];分離自澳大利亞達爾文港的一種紅胞藻(sp.(NT15))在pH 8.3、鹽度25、光強80μmol/(m2·s)條件下的最適生長溫度為25～27℃[40];從巴西東北海域分離出的一種紅胞藻在光強為50和150μmol/(m2·s)時,20℃、26℃下的值均高于32℃[41].

不同字母表示存在顯著性差異(<0.05)

紅胞藻JZB-2對PX的降解程度也隨著溫度變化而變化(圖3(b)):30℃時PX降解最快,經(jīng)過2d即被100%去除;25和20℃時,PX分別可在2.5和3.5d內(nèi)被完全去除;而其它溫度下微藻均無法在4d內(nèi)將PX完全去除.一級動力學方程擬合結果也顯示,PX的值在30℃時最大,并隨著溫度降低而大幅減小,15, 10,5℃時的值分別僅為30℃時的3.32%、0.73%和0.11%,可見低溫(15℃以下)對于微藻降解PX極為不利.其它研究也發(fā)現(xiàn)溫度會影響微藻對有機污染物的降解程度,最適溫度因藻種和污染物種類而異.例如,萊茵衣藻()對菲和苯并[a]蒽降解的最佳環(huán)境溫度為25℃[42];蛋白核小球藻()有效降解苯酚的溫度為(35±2)℃[43].本文前期研究證明[36],微藻通過單加氧酶、芳香醇脫氫酶、苯甲醛脫氫酶、苯甲酸1,2-雙加氧酶和鄰苯二酚2,3-雙加氧酶的催化作用而能對PX代謝和轉化.而酶活性容易受到溫度的影響,特別是,低溫會抑制微生物細胞內(nèi)的多種酶活性,進而對微生物的生長、細胞代謝活動產(chǎn)生影響[44].紅胞藻JZB-2降解PX的最適溫度為30℃而不是20℃或25℃,可能是由于藻細胞內(nèi)的PX降解酶在30℃下能被更大程度激活所致.

2.4 光照強度變化對紅胞藻JZB-2生長及其降解PX的影響

光照是影響微藻生長最重要的環(huán)境因子之一,其通過影響光合作用而控制微藻生長[45].雖然地球表面的最高太陽輻照度可達2220μmol/(m2·s),但是只有波長380～710nm的光譜成分對植物光合作用有效,這部分光強(約767μmol/(m2·s))被稱為光合有效輻射(PAR)[46].基于此,本文在PAR 0～800μmol/ (m2·s)范圍內(nèi)設置不同水平,測定紅胞藻JZB-2的生長及其降解PX的程度.由圖4(a)可見,紅胞藻在完全黑暗條件(0μmol/(m2·s))下不能生長,而在其它光強下均有不同程度生長.從這一點看,紅胞藻屬于自養(yǎng)生物,其在黑暗處無法通過光合作用合成生長所必需的物質(zhì).該微藻在中等光強下(200和400μmol/ (m2·s))生長較快,培養(yǎng)結束時藻細胞密度分別達到139.0×104和122.8×104cells/mL,值顯示二者無顯著差異(<0.05).隨著光強增大,值有所降低,這是因為,較高光強固然可以為光合作用提供充足光能,但是過高的光量子密度將超過光合所需而引起光損傷,導致光合能力降低和生長抑制[47].有研究發(fā)現(xiàn),同屬隱藻門的一種海洋紅胞藻(sp.)生長的最適光強為150μmol/(m2·s)[40].另一株隱藻門隱藻屬的微藻(sp)[48]的飽和光強為150μmol/(m2·s).可見,紅胞藻JZB-2對高光強具有較好耐受性.

不同字母表示存在顯著性差異(<0.05)

紅胞藻JZB-2在不同光照強度下對PX的降解趨勢相似,自2.5d開始PX濃度大幅度降低,在4d內(nèi)去除率均達到95.64%以上(圖4(b)).但是,基于一級動力學方程擬合結果可知,不同光強下的降解速率仍存在顯著差異(<0.05),由大到小依次為: 800μmol/(m2·s) > 400μmol/(m2·s) > 600μmol/(m2·s) > 200μmol/(m2·s),這意味著晴朗天氣下紅胞藻JZB-2降解PX的效果好于光照不足的天氣.有趣的是,在完全黑暗條件下,無法生長的紅胞藻仍能有效去除PX,且降解趨勢與光照條件下基本一致,3d、4d后PX去除率分別達到94.15%和99.47%,降解速率(1.89 1/d)甚至高于有光照時的水平(0.91～1.47 1/d).Nazos等[49]研究萊茵衣藻()對苯酚的降解發(fā)現(xiàn),完全黑暗條件下微藻不能降解苯酚.余云龍[50]報道,黑暗條件下普通小球藻()對廢水中化學需氧量(COD)的去除效果優(yōu)于光照條件,其原因是小球藻在無光條件下進行異養(yǎng)生長,利用廢水中有機物作為生長所必需的碳源.王曰杰的研究[51]則指出,在黑暗條件下無法生長的球等鞭金藻()卻能完全降解100mg/L以下的苯酚,只是所需時間比光照條件下更長.可見,紅胞藻JZB-2在黑暗處能夠降解PX并非偶然.一般認為,微生物對有機污染物的降解效果與細胞內(nèi)降解酶活性的高低密切相關[52].有研究采用蛋白組學方法研究一種海洋微藻——海鏈藻(sp. OUC2)對PX的降解機理[36]發(fā)現(xiàn),暴露于PX后, 藻細胞內(nèi)與PX降解相關的多種蛋白(包括單加氧酶、芳香醇脫氫酶、苯甲醛脫氫酶、苯甲酸1,2-雙加氧酶和鄰苯二酚2,3-雙加氫酶)均顯著上調(diào),表明這些酶的活性受到PX誘導,從而使微藻具有降解PX的能力.同時,有研究則發(fā)現(xiàn)[53],在其它條件相同的情況下,接種密度為105cells/mL時, 紅胞藻JZB-2對10mg/L的PX去除率(96h達到99%以上)大于接種密度106cells/mL時的去除率(120h內(nèi)僅為53.17%).由此認為,微藻生長良好(即藻細胞密度較大)并非影響PX生物降解的決定因素,而降解酶活性誘導程度可能更為關鍵.據(jù)此推測,本文觀察到紅胞藻JZB-2能在黑暗處對PX降解,可能是因為其對降解酶的誘導無需光照即可實現(xiàn),而且同黑暗條件(暴露期間藻密度基本維持在105cells/mL左右)相比,那些光照處理組的藻細胞密度隨暴露時間延長而逐漸增大,使得體系中單個藻細胞對應的PX暴露量較少,相應的,降解酶活性的誘導程度較低,對PX的降解速度較慢.今后需進行更多研究,以便對黑暗條件下微藻降解PX的機理作出全面準確的分析.從另一個角度看,微藻能在無光條件下降解PX對于泄漏事故海域生物修復是有利的,因為事故發(fā)生后數(shù)日內(nèi)如果一直處于陰雨天氣,紅胞藻JZB-2會生長不良,而夜間幾乎不能生長,但是這并不會影響其對PX的降解,可以使生物修復持續(xù)進行而在短期內(nèi)獲得良好效果.

3 結論

3.1 紅胞藻JZB-2生長的適宜環(huán)境條件為:pH 7.0～ 8.5、鹽度14～35、溫度20～30℃、光強200～400μmol/ (m2·s).

3.2 紅胞藻JZB-2降解PX的適宜環(huán)境條件為: pH7.0、鹽度35、溫度30℃、光強800 μmol/(m2·s).

3.3 在完全黑暗條件下,紅胞藻JZB-2仍能快速降解PX,這種特性有利于泄漏事故海域生物修復在陰雨天氣和夜間正常進行.

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Effects of environmental factors on the degradation of paraxylene in seawater bysp. JZB-2.

YAO Yu1, LI Hao2, MENG Fan-ping1*

(1.Key Laboratory for Marine Environment and Ecology of the Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China；2.Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071, China)., 2023,43(1)：181～189

In previous study,sp. JZB-2, a Cryptophyta microalga, was isolated and tested to be capable of rapid biodegradation of PX in seawater. In order to optimize the suitable conditions for this alga used for the bioremediation of PX in contaminated sea areas, the effects of four environmental factors (seawater pH, temperature, salinity and light intensity) on the microalgal growth and the efficiency of PX degradation were studied. The results showed that each factor significantly affected the microalgal growth and PX degradation. The microalga grew fastest at pH between 7.0 and 8.5, but the highest degradation ratio occurred at pH 7.0. This microalga could growth well at salinity ranging from 14 to 35, and the maximum value of PX degradation rate appeared at the salinity of 35. A range of temperature from 20 to 30℃ was suitable for the microalgal growth, and the degradation ratio of PX peaked at 30℃. A special effect tendency was found for the light intensity. This microalga grew fast under the light intensity of 200～400μmol/(m2·s), however, the maximum degradation rate of PX occurred at 800 μmol/(m2·s). Interestingly, the microalga could not grow under dark condition but still degraded PX rapidly, which was beneficial to its usage in the spill accident sea area on rainy days or at night. This study provided a basis for the rational usage of JZB-2 to degrade PX in the contaminated sea areas.

environmental factors；microalgae；seawater；-xylene (PX)；biodegradation

X55

A

1000-6923(2023)01-0181-09

姚 宇(1998-),女,山東菏澤人,中國海洋大學碩士研究生,主要研究方向為海洋生態(tài)修復.

2022-06-15

國家自然科學基金資助項目(42077335)

* 責任作者, 教授, mengfanping@ouc.edu.cn