砷处理对微藻胞外聚合物的影响(附件)
砷（As）是一种有毒类金属元素，海洋砷污染日益严重。胞外聚合物是在一定环境条件下由微生物，主要是细菌，分泌于体外的一些高分子聚合物。在医药、污染生物修复中具有广泛应用前景。关于不同环境因素对微藻EPS的影响也没有进行系统的研究。微藻胞外聚合物在微藻对砷的富集和形态转化过程中的影响还未见报道。本文选取模式微藻-莱茵衣藻为研究材料，研究了砷酸盐As(V)和亚砷酸盐As(III)对莱茵衣藻生长和EPS的影响规律，并比较有无EPS的莱茵衣藻对As(V)的富集和形态转化的影响。结果表明在不同浓度的As (V)和As(III)处理下，微藻的生长以及EPS的产量没有明显地变化；对比有无EPS的莱茵衣藻对As (V)的代谢转化规律，研究发现去除EPS后的莱茵衣藻对As (V)的还原能力显著降低，而且对砷的富集和吸收没有明显变化，但去除EPS后的莱茵衣藻（10.68% ~ 31.90%）对砷的吸附比例显著高于有EPS的莱茵衣藻（10.68% ~ 31.90%），说明莱茵衣藻细胞壁上砷的吸附位点要多于EPS，我们认为莱茵衣藻的EPS在砷的富集和形态转化过程中起着重要作用。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 实验材料和培养条件 2
1．2 实验设计 3
1. 2. 1 不同方法提取EPS后，莱茵衣藻的生长情况 3
1. 2. 2 不同浓度砷酸盐和亚砷酸盐处理对莱茵衣藻EPS的影响 3
1. 2. 3 不同浓度砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS对砷的吸附 4
1. 2. 4 有无EPS的莱茵衣藻对As(V)的富集和形态转化（6 h短期实验） 4
1．3 测定项目和方法 4
1. 3. 1 莱茵衣藻生物量的测定 4
1. 3. 2 EPS主要成分分析 4
1. 3. 3 EPS吸附砷含量的测定 6
1. 3. 4 莱茵衣藻总As的测定 6
1. 3. 5 莱茵衣藻样品中砷形态的提取与测定 6
1. 3. 6 质量控制 7< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 1．4 数据处理 7
2 结果与分析 7
2. 1 不同浓度砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS的变化情况 7
2. 2 不同浓度亚砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS的变化情况 8
2. 3 不同浓度砷酸钠处理下莱茵衣藻EPS对砷的吸附量 9
2. 4 As(V)处理下对培养液中砷形态的动态转化过程 9
2. 5 As(V)处理下莱茵衣藻对砷吸收富集的动态过程 10
3 讨论 11
3. 1 砷酸盐As(V)和亚砷酸盐As(III)对莱茵衣藻EPS的影响规律 11
3. 2 有无EPS的莱茵衣藻对砷的富集和形态转化的影响 11
3. 3 小结 11
致谢 11
参考文献 12
砷处理对微藻胞外聚合物的影响
引言
引言
砷（As）是一种类金属元素，广泛分布于海洋、淡水和土壤等环境中[1]。近年来，随着社会工业水平的快速发展，砷污染日益严重，目前，砷污染已经成为全球性的环境问题[2]，由于含砷矿产的开采和冶炼、煤炭燃烧，含砷杀虫剂、饲料添加剂等的使用以及化肥、玻璃、陶瓷等行业工业废水的排放等，导致水体中砷污染越来越严重[3]。全球许多地区，在饮用水中都检测到砷元素，根据研究发现，全球七十多个国家（主要包括澳大利亚、印度、孟加拉国、越南、日本、中国和美国等）都在遭受饮用水砷的危害，其中绝大多数人分布在亚洲[4]。我国的砷污染也非常的严重，特别是新疆省、山西省和河南省等地陆续发生水源砷中毒事件。由于自然和人为因素，大量含砷化合物进入环境，最终随河流从陆地迁移到海洋，导致海洋生态系统砷污染日益严重。
微藻广泛分布在水环境中，是一种单细胞生物。已有研究发现，微藻不仅可以吸附环境中的砷，而且还可以参与砷在环境中形态的转化。Che等人研究了不同氮磷比下，铜绿微囊藻对五价砷的吸收和形态转化；王淑等使用不同砷酸盐处理钝顶螺旋藻，研究发现随着五价砷浓度的升高，螺旋藻富集砷的总含量增加，达到1.006 ~ 1.569 mgkg1，超过了国家保健（功能）食品的砷污染规定（1.0 mgkg1），并且在正常磷培养下，螺旋藻对五价砷的富集主要以表面吸附为主[5]。微藻在生长过程中可以向环境中分泌大量的有机高分子物质，即胞外聚合物。胞外聚合物表面含有大量的功能基团如羟基、羧基、巯基等，可以与重金属形成螯合环状物吸附在细胞表面，或者改变重金属的形态以减少对藻细胞的毒害。已有研究发现蛋白核小球藻分泌的EPS可以增强藻的耐砷性，砷酸盐和亚砷酸盐可以和EPS表面的功能基团（COOH）结合，从而阻止无机砷进入藻体，进而缓解砷对蛋白核小球藻的毒性[6]。C. Michel等在生物反应器中构建了一个As(III)氧化生物膜，通过在砷污水处研究这种生物膜的形成和活性，发现生物膜结构是一个物理屏障可以减少As(III)进入细胞[7]。
目前关于微藻EPS与砷的相互作用的研究主要集中在EPS与砷的吸附，而砷处理下微藻EPS的变化情况以及EPS是否介导砷在环境中的富集和形态转化的相关研究还很少。因此本文以莱茵衣藻为实验材料，探讨不同砷酸盐和亚砷酸盐水平下，莱茵衣藻EPS各组分的变化情况以及在有无EPS条件下，莱茵衣藻对As(V)富集和转化的规律，从而明确砷对莱茵衣藻EPS的影响规律和EPS在莱茵衣藻砷吸收、形态转化过程的作用。
1 材料与方法
1．1 实验材料和培养条件
本文采用模式微藻莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为实验材料，购置于中国科学院水生物研究所(中国，武汉)。莱茵衣藻培养基采用TAP培养基见表21。培养条件：pH为7.0（使用冰乙酸进行pH调节），昼/夜光照为12 h/12 h，光照强度为2000 ± 200 lux，温度25 ± 3 ℃；微藻的传代和扩增培养，均需通过高压蒸汽灭菌（121 ℃下灭菌30 min），保证无菌操作。
表11 TAP培养基配方
Table 11 Chemical composition of TAP medium
储备液
Stock Solution(SL)
成分
Component
最终浓度
Concentration in Final medium
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 实验材料和培养条件 2
1．2 实验设计 3
1. 2. 1 不同方法提取EPS后，莱茵衣藻的生长情况 3
1. 2. 2 不同浓度砷酸盐和亚砷酸盐处理对莱茵衣藻EPS的影响 3
1. 2. 3 不同浓度砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS对砷的吸附 4
1. 2. 4 有无EPS的莱茵衣藻对As(V)的富集和形态转化（6 h短期实验） 4
1．3 测定项目和方法 4
1. 3. 1 莱茵衣藻生物量的测定 4
1. 3. 2 EPS主要成分分析 4
1. 3. 3 EPS吸附砷含量的测定 6
1. 3. 4 莱茵衣藻总As的测定 6
1. 3. 5 莱茵衣藻样品中砷形态的提取与测定 6
1. 3. 6 质量控制 7< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 1．4 数据处理 7
2 结果与分析 7
2. 1 不同浓度砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS的变化情况 7
2. 2 不同浓度亚砷酸盐处理下莱茵衣藻EPS的变化情况 8
2. 3 不同浓度砷酸钠处理下莱茵衣藻EPS对砷的吸附量 9
2. 4 As(V)处理下对培养液中砷形态的动态转化过程 9
2. 5 As(V)处理下莱茵衣藻对砷吸收富集的动态过程 10
3 讨论 11
3. 1 砷酸盐As(V)和亚砷酸盐As(III)对莱茵衣藻EPS的影响规律 11
3. 2 有无EPS的莱茵衣藻对砷的富集和形态转化的影响 11
3. 3 小结 11
致谢 11
参考文献 12
砷处理对微藻胞外聚合物的影响
引言
引言
砷（As）是一种类金属元素，广泛分布于海洋、淡水和土壤等环境中[1]。近年来，随着社会工业水平的快速发展，砷污染日益严重，目前，砷污染已经成为全球性的环境问题[2]，由于含砷矿产的开采和冶炼、煤炭燃烧，含砷杀虫剂、饲料添加剂等的使用以及化肥、玻璃、陶瓷等行业工业废水的排放等，导致水体中砷污染越来越严重[3]。全球许多地区，在饮用水中都检测到砷元素，根据研究发现，全球七十多个国家（主要包括澳大利亚、印度、孟加拉国、越南、日本、中国和美国等）都在遭受饮用水砷的危害，其中绝大多数人分布在亚洲[4]。我国的砷污染也非常的严重，特别是新疆省、山西省和河南省等地陆续发生水源砷中毒事件。由于自然和人为因素，大量含砷化合物进入环境，最终随河流从陆地迁移到海洋，导致海洋生态系统砷污染日益严重。
微藻广泛分布在水环境中，是一种单细胞生物。已有研究发现，微藻不仅可以吸附环境中的砷，而且还可以参与砷在环境中形态的转化。Che等人研究了不同氮磷比下，铜绿微囊藻对五价砷的吸收和形态转化；王淑等使用不同砷酸盐处理钝顶螺旋藻，研究发现随着五价砷浓度的升高，螺旋藻富集砷的总含量增加，达到1.006 ~ 1.569 mgkg1，超过了国家保健（功能）食品的砷污染规定（1.0 mgkg1），并且在正常磷培养下，螺旋藻对五价砷的富集主要以表面吸附为主[5]。微藻在生长过程中可以向环境中分泌大量的有机高分子物质，即胞外聚合物。胞外聚合物表面含有大量的功能基团如羟基、羧基、巯基等，可以与重金属形成螯合环状物吸附在细胞表面，或者改变重金属的形态以减少对藻细胞的毒害。已有研究发现蛋白核小球藻分泌的EPS可以增强藻的耐砷性，砷酸盐和亚砷酸盐可以和EPS表面的功能基团（COOH）结合，从而阻止无机砷进入藻体，进而缓解砷对蛋白核小球藻的毒性[6]。C. Michel等在生物反应器中构建了一个As(III)氧化生物膜，通过在砷污水处研究这种生物膜的形成和活性，发现生物膜结构是一个物理屏障可以减少As(III)进入细胞[7]。
目前关于微藻EPS与砷的相互作用的研究主要集中在EPS与砷的吸附，而砷处理下微藻EPS的变化情况以及EPS是否介导砷在环境中的富集和形态转化的相关研究还很少。因此本文以莱茵衣藻为实验材料，探讨不同砷酸盐和亚砷酸盐水平下，莱茵衣藻EPS各组分的变化情况以及在有无EPS条件下，莱茵衣藻对As(V)富集和转化的规律，从而明确砷对莱茵衣藻EPS的影响规律和EPS在莱茵衣藻砷吸收、形态转化过程的作用。
1 材料与方法
1．1 实验材料和培养条件
本文采用模式微藻莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为实验材料，购置于中国科学院水生物研究所(中国，武汉)。莱茵衣藻培养基采用TAP培养基见表21。培养条件：pH为7.0（使用冰乙酸进行pH调节），昼/夜光照为12 h/12 h，光照强度为2000 ± 200 lux，温度25 ± 3 ℃；微藻的传代和扩增培养，均需通过高压蒸汽灭菌（121 ℃下灭菌30 min），保证无菌操作。
表11 TAP培养基配方
Table 11 Chemical composition of TAP medium
储备液
Stock Solution(SL)
成分
Component
最终浓度
Concentration in Final medium
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