CN1847166A - 一种治理海水赤潮和淡水藻华的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及赤潮和藻华防治领域，具体地说是采用糖脂类生物表面活性剂对海水赤潮和淡水藻华进行治理的方法。所述生物表面活性剂的有效成分为槐糖脂，是由酸型和内酯型两种结构组成的混合物。可单独使用，能高效抑制、杀死有害藻类并最终使细胞裂解。去除不同藻类的有效浓度为5～10mg/l。也可与粘土矿物混合使用，显著提高粘土矿物对有害藻类的絮凝效率。槐糖脂与黄土的最佳混合比例为质量比1∶100～200。这种治理方法易生物降解、对其它生物无毒、无二次污染、易于储存，有良好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及赤潮和藻华防治领域，具体地说是采用糖脂类生物表面活性剂对海水赤潮和淡水藻华进行治理的方法。
背景技术
赤潮是一种全球性的海洋灾害。赤潮的发生造成海洋食物链局部中断，破坏海洋的正常生产过程。赤潮生物的大量繁殖和死亡不仅威胁着海洋生物的生存，危害海洋生态环境，给海洋渔业、海水养殖业和滨海旅游业造成危害和经济损失，而且还会给人类健康和生命安全造成威胁。目前国际上尚无技术可以安全、有效、经济、综合地治理这类大尺度的自然灾害。根据对有害赤潮的治理原理，以往已公开的技术可归纳为三大类：物理方法、化学方法和生物方法。物理方法包括回收法、超声波法、光隔离法等，难以用于大面积天然水体赤潮的治理。化学方法包括化学药品直接灭杀法、絮凝剂沉淀法和天然矿物絮凝法。化学药品灭杀法旨在利用化学药品直接杀死赤潮生物，因化学杀藻剂本身对环境的污染，已被多国禁用。絮凝剂(如聚铝、聚铁等)沉淀法在赤潮生物密集时较为有效，但有些絮凝剂含有促进赤潮生物增殖的微量营养物质，且铝盐等也有一定的污染性，不宜在天然水体中使用。天然矿物絮凝法具有来源丰富、污染低等特点，但其溶胶性差，沉降赤潮生物能力低，给大面积赤潮治理带来原料量和淤渣量过大的问题。生物方法是利用其它生物与赤潮生物之间的捕食、营养竞争或抑制作用来达到消灭赤潮生物的目的。已报道的生物方法包括利用微生物通过释放抑制物质、直接接触溶解藻细胞、与藻细胞竞争营养盐等方式抑制有害藻类；利用浮游动物、海洋滤食性动物等去除赤潮生物；利用海带等大型藻类通过营养竞争抑制赤潮生物。该法因选择性限制、制备周期长、成本高等原因，难以广泛、大规模施用。综观上述赤潮防治方法，绝大多数要么成本昂贵，要么效果不太理想，或会对环境产生二次污染，到目前为止，真正能推广应用的寥寥无几。寻找高效、安全、价廉、易得的赤潮防治剂一直是该领域的研究方向。
发明内容
本发明目的是提供一种高效、安全、易降解、低成本的海水赤潮和淡水藻华治理方法，具体为利用糖脂类生物表面活性剂去除赤潮和藻华的方法。
本发明的技术方案是：
利用微生物发酵技术，获得一种生物表面活性剂槐糖脂，其结构为二聚糖和羟基脂肪酸通过β-糖苷键连接，由酸型和内酯型结构组成的混合物。
本发明通过配制1-5g/l的槐糖脂溶液，并将其均匀喷洒于赤潮和藻华水体中，来去除有害藻类。槐糖脂在赤潮和藻华水体中的浓度为5-20mg/l。将槐糖脂溶液与黄土混合使用可产生协同效应，提高黄土去除藻类的能力，二者的最佳比例按质量比计为槐糖脂∶黄土＝1∶100-200。槐糖脂与粘土矿物混合使用的最佳比例按质量比计为槐糖脂∶粘土矿物＝1∶100-200。所述粘土矿物为高岭土、蒙脱土、陶土、硅泥、伊利土、沸石、云母、白泥、海泡石或滑石中的一种或几种。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用糖脂类生物表面活性剂治理赤潮和藻华，它可以单独使用，能高效抑制、杀死有害藻类，并最终使细胞裂解。在5mg/l的浓度下，可有效抑制有害藻类的生长繁殖，预防有害赤潮和藻华的发生。在此浓度下，50-80％的塔玛亚历山大藻、赤潮异弯藻和多环旋沟藻在15分钟内迅速丧失运动能力；增加浓度至10mg/l以上，抑制效率可高达90％以上。在10mg/l的浓度下，3-18小时内，赤潮异弯藻细胞可全部被裂解。也可以与粘土矿物混合使用，显著提高粘土矿物对有害藻类的絮凝效率。
2、本发明的治理方法具有良好的生物可降解性，对海域无二次污染，对其它环境生物不会造成显著影响。在25℃的温度下，超过60％的槐糖脂(100mg/l)在一天内被迅速降解。应用槐糖脂50mg/l后，海水中纤毛虫类原生动物的丰度没有变化，异养鞭毛虫数量稍有降低。
3、本发明的治理方法制备方便、高效环保、治理成本较低、易于储存和现场实施，在有害赤潮和藻华的防治中具有良好的推广应用前景。可用于治理大面积海水赤潮和淡水藻华，也适用于水产养殖业、水上运动赛场、水上娱乐区的赤潮和藻华治理。
附图说明
图1a-b是槐糖脂对有害藻类的抑制作用；其中，图1a为塔玛亚历山大藻，
图1b为多环旋沟藻。
图2是槐糖脂引起的有害藻细胞的裂解过程。
图3是槐糖脂对黄土絮凝有害藻类的促进作用。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明利用微生物发酵技术获得一种生物表面活性剂槐糖脂，发酵所用微生物为球拟酵母(Candida bombicola)，培养液组成为：每升去离子水中含有葡萄糖100克，酵母提取液0.5克，磷酸二氢钾0.1克，硫酸镁0.05克，氯化钙0.01克，氯化钠0.01克，蛋白胨0.07克，玉米油100克。在25℃、1vvm的通气速率和pH值3.5的条件下发酵8天后，将发酵液分别用己烷和乙酸乙酯提取，获得槐糖脂。
本发明在配制溶液过程中，溶剂均为水。
实施例1：槐糖脂对有害藻类的抑制作用
称取定量槐糖脂，配制成1g/l的溶液。分别取处于指数生长期的多环旋沟藻(C.polykrikoides)和塔玛亚历山大藻(A.tamarense)培养液20ml，加入槐糖脂溶液，使槐糖脂的最终浓度分别为5、10、15、20mg/l。混匀后静置，分别于5、15、30、50、80分钟后取样，在显微镜下计数丧失运动性的藻细胞，计算抑制效率，结果如图1a-b。由图1a-b可见，在5mg/l的浓度下，50-80％的塔玛亚历山大藻和多环旋沟藻在15分钟内迅速丧失运动能力；增加浓度至10mg/l，抑制效率接近100％。
实施例2：槐糖脂对有害藻细胞的裂解作用
按与实施例1相同的条件配制槐糖脂溶液，加入到赤潮异弯藻藻液中，使槐糖脂的最终浓度为10mg/l。在48小时的实验周期内定期取样，于显微镜下观察藻细胞的形态变化，结果如图2。由图2可见，加入槐糖脂15分钟后，藻细胞迅速膨胀变形；45分钟后藻细胞破裂，色素体流出；120分钟后，藻细胞完全裂解。
实施例3：槐糖脂对黄土絮凝有害藻类的促进作用
按与实施例1相同的条件配制槐糖脂溶液；称取定量黄土(组成为SiO250-65％，Al2O3 16-24％，Fe2O3 4-9％，MgO 0.6-2.5％，其它5-15％)，配制成100g/l的溶液；将槐糖脂与黄土按质量比1∶200的比例混合配制成混合液。分别将黄土、槐糖脂、黄土-槐糖脂混合液加入到20ml多环旋沟藻培养液中，使最终浓度为黄土1g/l、黄土5g/l、槐糖脂5mg/l、黄土1g/l+槐糖脂5mg/l。2小时后取上清液于显微镜下计数，计算对藻类的去除率，结果如图3。由图3可见，槐糖脂与黄土混合使用对藻类去除效率最高，超过90％。
实施例4：槐糖脂与粘土矿物之间的协同效应
按与实施例1相同的条件配制槐糖脂溶液；称取定量蒙脱土(纯度大于90％)，配制成100g/l的溶液；将槐糖脂与蒙脱土按质量比1∶200的比例混合配制成混合液。分别将蒙脱土、槐糖脂、蒙脱土-槐糖脂混合液加入到20ml赤潮异弯藻培养液中，使最终浓度为蒙脱土1g/l、槐糖脂5mg/l、蒙脱土1g/l+槐糖脂5mg/l。2小时后取上清液于显微镜下计数，计算对藻类的去除率。结果表明，1g/l蒙脱土、5mg/l槐糖脂、1g/l蒙脱土+5mg/l槐糖脂对藻类的去除率分别为28％、60％和87％，可见槐糖脂显著提高了蒙脱土对赤潮生物去除效率，去除效率为单独使用蒙脱土时的3倍以上。
Claims (6)
1、一种治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于利用微生物发酵技术获得一种生物表面活性剂槐糖脂，其结构为二聚糖和羟基脂肪酸通过β-糖苷键连接，由酸型和内酯型结构组成的混合物，通过将槐糖脂溶液喷洒于赤潮和藻华水体中，来去除有害藻类。
2、按权利要求1所述的治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于所述槐糖脂溶液的使用浓度范围为1-5g/l。
3、按权利要求1所述的治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于所述槐糖脂在赤潮和藻华水体中的浓度为5-20mg/l。
4、按权利要求1所述的治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于所述槐糖脂与粘土矿物混合使用，按质量比计，槐糖脂∶粘土矿物＝1∶100-200。
5、按权利要求4所述的治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于所述粘土矿物为高岭土、蒙脱土、陶土、硅泥、伊利土、沸石、云母、白泥、海泡石或滑石中的一种或几种。
6、按权利要求1所述的治理海水赤潮和淡水藻华的方法，其特征在于所述槐糖脂与黄土混合使用，按质量比计，槐糖脂∶黄土＝1∶100～200。
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