低浓度H

低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂及其应用
技术领域
1.本发明属于水华污染治理技术领域，具体涉及一种化学试剂与细菌组合的高效抑藻药剂和该抑藻药剂的应用。


背景技术：

2.针对目前蓝藻水华污染事件频发且治理困难的问题，地表水除藻多采用物理、生物、化学等方法。物理方法主要有引水换水、底泥疏浚、遮光法、黏土絮凝沉降、超声波法等，但是因为不治本、造价高、操作复杂等因素而无法推广使用。
3.生物方法包括利用大型植食性鱼类或利用微生物与微藻间的相互作用来防治藻华，具有成本低、无污染、低能耗、可持续性等优点，但生物方法见效慢，不适于突发性水华的治理，在利用微生物除藻方面，对抑藻微生物的筛选以及如何提高抑藻效率是一个难题。
4.化学方法是目前使用最多且见效最快的处理办法，包括化学药剂法、电化学法、光催化降解法等，但因其副作用、高能耗也不能长期使用。常用化学药剂法为投加过氧化氢（h
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），采用高浓度（＞5mg/l，即0.15mmol/l）过氧化氢，虽然能对藻华事件做出及时响应，但会对水体本身存在的水生生物产生毒害作用，从而对生态系统造成破坏。
5.另外，水环境中的其他微生物会为有害藻提供保护以对抗高浓度过氧化氢带来的氧化应激。根据文献weenink, e. f. j., interspecific protection against oxidative stress: green algae protect harmful cyanobacteria against hydrogen peroxide. environmental microbiology 2021, 23, (5), 2404-2419（“种间保护免受氧化应激：绿藻保护有害蓝藻免受过氧化氢的侵害”weenink, e. f. j.，环境微生物学 2021, 23，（5），2404-2419）的记载，铜绿微囊藻在小球藻的保护下可抵抗高达15mg/l的过氧化氢，甚至小球藻的胞内裂解物也有保护铜绿微囊藻的作用。因此使用化学药剂除藻不仅对其他水生生物及水生环境造成不利影响，并且提高化学药剂浓度不一定能达到提高有害藻抑制率的效果。由此可见，使用单一的化学药剂方法往往无法兼顾抑藻效果及生态效益两方面。
6.化学药剂对微生物具有抑制杀灭的功能，根据文献“过氧化氢杀菌机理研究的进展”，俞晓峰，消毒与灭菌1988, (03), 149-152.的记载：当h
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浓度为10mg/l时，在25℃条件下，处理1h后，可实现对细菌的全部灭杀，过氧化氢为一种氧化剂，能使细菌细胞壁的分子或原子发生电离，引起细胞壁上的的脂链断裂，从而破坏细跑壁。
7.因此，化学药剂h
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除藻与微生物细菌除藻是两种不相融合的方法，即在水体中加入高浓度化学药剂h
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后，微生物细菌难以存活，微生物不能发挥除藻的效用，将化学药剂h
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和微生物细菌两种除藻方法兼用是很困难的，难以实现微生物细菌的生态环保和除藻的效果。


技术实现要素：

8.针对现有水华污染治理技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一
种低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，它能解决过氧化氢与微生物细菌组合除藻的难题，提高蓝藻抑制率，既具有化学药剂快速、又具有微生物的环保优点。本发明还提供该抑藻药剂的应用。
9.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：本发明提供的一种低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，包含过氧化氢和抑藻细菌及lb抑藻细菌培养基。
10.所述抑藻细菌为侧齿霉菌属。
11.本发明还提供该低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂用于抑制铜绿微囊藻生长，包括以下步骤：步骤1、向水体加入过氧化氢，投加过氧化氢在水体中含量为600～1000nm；步骤2、在加入过氧化氢3-7天后，向水体添加抑藻细菌，lb培养基的抑藻细菌浓度不低于108个细胞/ml，在水体中的浓度为300～500ml/l，在投加抑藻细菌时包含lb抑藻细菌培养基。
12.由于不同的藻类生物对过氧化氢的耐受度不一样，本发明选择低浓度过氧化氢（600～1000nm）， 该浓度高于铜绿微囊藻耐受的量，且又能保持抑藻细菌存活，解决了h
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除藻与微生物细菌除藻不相融的难题。本发明利用低浓度过氧化氢破坏蓝藻的光合系统和核体来降低水体中蓝藻的浓度，并利用抑藻菌与蓝藻竞争营养或向环境释放抑藻活性物质来抑制或杀死蓝藻，从而提高蓝藻抑制率。
13.与现有技术相比，本发明的技术效果是：1、与现有的单一物理方法、生物法、化学法抑制有害藻生长相比，本发明提供的组合抑藻药剂更经济、有效并且环境友好，蓝藻细胞的抑制率能达到90％以上。
14.2、本发明的低浓度过氧化氢抑藻不会对非目标水生生物产生危害，低浓度过氧化氢抑制蓝藻生长的同时并不导致藻细胞破裂和死亡，因此不会导致蓝藻毒素向胞外大量释放。
15.3、本发明具有化学药剂快速抑藻的优点，又具有抑藻细菌的经济、安全、维持水体生态平衡特点，且有长期抑藻的效果。
附图说明
16.本发明的附图说明如下：图1为本发明的h2o2与侧齿霉菌在不同浓度下组合的抑制率直方图；图2为对比例的h2o2和侧齿霉菌在不同浓度下单一的抑制率直方图。
实施方式
17.下面对本发明作详细描述：本专利申请所述的低浓度h
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是指水体中h
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的浓度低于1100nm （nm为nmol/l的简写，μm为μmol/l的简写）。表1为天然水体中h
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的浓度。
18.表1 天然淡水中测得的过氧化氢浓度
范围/μm平均值地点0.132
±
0.043～1.16
±
0.23554.4
±
94.2nmdaecheonglake
0.9
±
0.04μmwhitakerpond4(oligotrophicwaters)0.8
±
0.03μmwelcomecenterlake(oligotrophicwaters)0.047
±
0.016～1.57
±
0.06371
±
17nmlakeeria0.072
±
0.003～0.688
±
0.009waterofleith0.045～0.491waterofleith0.03-1.04110oligotrophiclakes0.011～0.350thepatuxentriverestuary0～0.8jackslake
本发明的低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂包含过氧化氢、抑藻细菌以及lb抑藻细菌培养基。
19.过氧化氢在水体中的含量为600～1000nm，lb培养基的抑藻细菌浓度大于108个细胞/ml，以lb培养基体积计，抑藻细菌在水体中的浓度为300～500ml/l。
20.所述抑藻细菌为侧齿霉菌属。
21.由于不同的藻类生物对过氧化氢的耐受度不一样，本发明选择高于铜绿微囊藻耐受的h2o2量，同时又能保持抑藻细菌存活，该低浓度h
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为天然水中含量的较大值（参见表1），减弱了h
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对抑藻细菌的毒害作用，根据文献“溶藻细菌筛选及溶藻活性物质对铜绿微囊藻生理活性的影响”，陈莉婷; 左俊等，水生生物学报 2020, 44, (03), 638-646记载：抑藻细菌能够影响微藻细胞的光合系统，阻碍电子传递，抑制其光合作用过程，并对藻细胞产生氧化损伤，破坏藻细胞细胞膜的完整性，从而实现抑藻作用。因此，化学药剂h
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与抑藻细菌共同作用，能够最大限度地增大蓝藻抑制率。
22.同时采用lb培养基作为抑藻细菌培养基，所述lb抑藻细菌培养基为胰蛋白胨10g/l、酵母提取物5g/l、氯化钠10g/l，调节ph值至7.4。根据文献“营养物质对铜绿微囊藻生长和藻际细菌的影响”，吕萍，李慧莉等, 环境科学 2022, 43, (10), 4502-4510的记载：lb培养基可促使抑藻细菌群落增长，同时对水藻细胞存在一定的抑制作用。在实施案例及工程应用中，lb培养基与抑藻细菌同时倒入水体，不会加剧水体富营养化或造成其他污染，优选地，lb培养基中的抑藻细菌浓度不低于108个细胞/ml，此时抑藻细菌细胞增长达到稳定，抑藻细菌在水体中的浓度为300～500ml/l，在投加抑藻细菌时包含lb抑藻细菌培养基。
23.本发明的低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂用于抑制铜绿微囊藻生长，包括以下步骤：步骤1、向水体添加过氧化氢，投加过氧化氢在水体中含量为600～1000nm；步骤2、在加入过氧化氢3-7天后，向水体添加抑藻细菌，lb培养基的抑藻细菌浓度大于为108个细胞/ml，在水体中的浓度为300～500ml/l，在投加抑藻细菌时包含lb抑藻细菌培养基。
24.下面用实施例和对比例确定本发明的技术效果：实施例和对比例中铜绿微囊藻生长的抑制率计算公式为：ir(％)＝(1-n/n0)
×
100其中，ir为抑制率；n为实验组藻细胞数；n0为对照组藻细胞数；藻细胞数均以流式细胞仪测定。
25.对照组：投加与h
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与细菌组合抑藻药剂同体积蒸馏水，其他条件不变。
实施例
26.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中600nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢3天后，再添加300 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
27.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为2.39
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度为4.6
×
105个/ml；即400nmol/l的过氧化氢和300 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为48％。
实施例
28.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中800nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢5天后，再添加300 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
29.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为1.61
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度为4.6
×
105个/ml；即800nmol/l的过氧化氢和300 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为65％。
实施例
30.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中1000nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢7天后，再添加300 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
31.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为6.44
×
104个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度为4.6
×
105个/ml；即1000nmol/l的过氧化氢和300 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为86％。
实施例
32.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中800nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢3天后，再添加400 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
33.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为1.01
×
104个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即800nmol/l的过氧化氢和400 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为78％。
实施例
34.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中800nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢5天后，再添加500 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
35.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为5.1
×
104个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即800nmol/l的过氧化氢和500 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为89％。
实施例
36.选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，先加入水体中1000nmol/l的过氧化氢，在加入过氧化氢7天后，再添加500 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌的组合药剂，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
37.结果表明：14d后，本实施例的铜绿微囊藻细胞密度为3.6
×
104个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即1000nmol/l的过氧化氢和500 ml/l的白色侧齿霉菌的组合药剂对铜绿微囊藻生长的抑制率为92％。
38.对比例1选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中600nmol/l的过氧化氢，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
39.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为3.54
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即600nmol/l的过氧化氢对铜绿微囊藻生长的抑制率为23％。
40.对比例2选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中800nmol/l的过氧化氢，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
41.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为2.25
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即800nmol/l的过氧化氢对铜绿微囊藻生长的抑制率为51％。
42.对比例3选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中1000nmol/l的过氧化氢，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
43.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为1.24
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即1000nmol/l的过氧化氢对铜绿微囊藻生长的抑制率为73％。
44.对比例4选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中300 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
45.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为3.27
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即300 ml/l的白色侧齿霉菌对铜绿微囊藻生长的抑制率为29％。
46.对比例5选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中400 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
47.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为2.71
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即400 ml/l的白色侧齿霉菌对铜绿微囊藻生长的抑制率为41％。
48.对比例6选取初始细胞密度为4
×
105个/ml的铜绿微囊藻样品，加入水体中500 ml/l以lb
培养基体积计的白色侧齿霉菌，分别取3d、7d、14d的细胞进行计数，并与对照组细胞对比。
49.结果表明：14d后，本对比例的铜绿微囊藻细胞密度为1.61
×
105个/ml，对照组铜绿微囊藻细胞密度4.6
×
105个/ml；即500 ml/l的白色侧齿霉菌对铜绿微囊藻生长的抑制率为65％。
50.通过上述实施例和对比例的测试结果，如图1和图2所示，与对比例相比，本发明实施例具有更高的抑藻效率，说明采用低浓度的h2o2与抑藻菌组合处理相对于单用h2o2或抑藻菌具有更高的抑藻率。另外，组合药剂的最优配比为：1000nmol/l的过氧化氢和500 ml/l以lb培养基体积计的白色侧齿霉菌。

技术特征：
1.低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，其特征是：包含过氧化氢和抑藻细菌及lb抑藻细菌培养基。2.根据权利要求1所述的低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，其特征是：所述过氧化氢在水体中的含量为600～1000nm， lb培养基的抑藻细菌浓度不低于108个细胞/ml，投加水体以lb培养基体积计的浓度为300～500ml/l。3.根据权利要求2所述的低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，其特征是：所述抑藻细菌为侧齿霉菌属。4.根据权利要求3所述的低浓度h
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与细菌组合抑藻药剂，其特征是：过氧化氢在水体中的含量为1000 nm和侧齿霉菌投加水体以lb培养基体积计的浓度500 ml/l的组合。5.根据权利要求1至4任一所述低浓度h
202
与细菌组合抑藻药剂，其特征是：所述lb抑藻细菌培养基为胰蛋白胨10g/l、酵母提取物5g/l、氯化钠10g/l，调节ph值至7.4。6.权利要求1至4任一所述的低浓度h
202
与细菌组合抑藻药剂用于抑制铜绿微囊藻生长，其特征是，包括以下步骤：步骤1、向水体添加过氧化氢，投加过氧化氢在水体中含量为600～1000nm；步骤2、在添加过氧化氢3-7天后，向水体添加抑藻细菌，lb培养基的抑藻细菌浓度不低于108个细胞/ml，在水体中的浓度为300～500ml/l，在投加抑藻细菌时包含lb抑藻细菌培养基。7.根据权利要求6所述的低浓度h
202
与细菌组合抑藻药剂用于抑制铜绿微囊藻生长，其特征是：所述lb抑藻细菌培养基为胰蛋白胨10g/l、酵母提取物5g/l、氯化钠10g/l，调节ph值至7.4。

技术总结
本发明公开了一种低浓度H


技术研发人员：李国炜 马华 曹兴鸿 王茜茹 李哲 李圣奥 崔福义
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/7/12