1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
课题意义:作为引起水体生物污染问题主要罪魁祸首之一的铜绿微囊藻,可引起水华造成“湖靛”现象,水华等水体污染的治理一直在持续研究中。壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质;纳米碳铜作为一种新型的复合材料,对藻类生长有一定的毒性效应;壳聚糖与纳米复合材料作为当代新型热门研究材料,其应用广泛,在水体污染问题上明显有着不俗的治理效果,合理且有效的运用这些新型材料,水产养殖水体环境问题将会得到极大改善,也为水体生物污染的防治提供理论依据。
国内研究概况:吕乐等[1]研究了壳聚糖与纳米钛、纳米铁或妫水湖沉积物絮凝剂絮凝沉降水华蓝藻的效果;朱耀文等[2]研究季铵盐壳聚糖对铜绿微囊藻生长状况的影响,及其作为混凝剂,对蓝藻细胞的去除效果;杨磊等[3]研究了聚合氯化铝铁和壳聚糖改性对高岭土、海泡石和红壤去除水中铜绿微囊藻效果的影响;杜胜蓝等[4]研究了壳聚糖、沸石单独絮凝除藻以及壳聚糖-沸石复合体对铜绿微囊藻去除效果;王红强等[5]利用建筑垃圾粉煤灰蒸压砖粉末与壳聚糖、化感物质(N-苯基-1-萘胺和N-苯基-2-萘胺)混合制备复合除藻剂用于去除铜绿微囊藻,考察各种物质的最佳投加量对藻细胞去除率的影响;靳晓光等[6]研究了阳离子壳聚糖改性黏土的除藻性能。傅凤等[7]以纳米铜粉和普通铜粉为对照进行了对栅藻、四列藻以及小球藻的生长抑制作用研究,为环境保护方面提供了一些参考;李锋民等[8]研究了纳米TiO2对短裸甲藻的作用;吴明珠等[9]用纳米MgO,成婕等[10]用纳米TiO2进行了对斜生栅藻的毒性效应及机理研究;贾云婷等[11]研究了磁性MOFs纳米材料对除藻的特性研究,纳米复合材料对藻类生长抑制效果显著.
国外研究概况:Bradley J等[12]利用纳米TiO2进行了对栅藻、莱茵衣藻、小球藻的研究;Blahoslav Marsalek等[13]用纳米零价铁进行了对蓝藻生长影响的研究;Mitra等[14]研究表明,纳米ZnO产生的ROS能引起细胞内生物大分子的氧化,且细菌表面、细胞质及膜周质区纳米ZnO颗粒的积累会引起细胞功能的中断及或细胞膜解体;
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:铜绿微囊藻,壳聚糖,纳米碳铜复合材料
研究内容:探究壳聚糖及纳米碳铜复合材料对铜绿微囊藻的的沉降效果,及其新型材料对环境是否会造成污染。
拟解决的关键问题:计算铜绿微囊藻与其OD值变化曲线细胞计数是否方便计数;壳聚糖及纳米碳铜复合材料的最佳浓度配比范围;实验操作与实验细节是否到位;实验数据的总结归纳。
3. 研究的方法与方案
研究方法:实验前进行预实验,分析其可能发生的问题,及时改善;实验操作时设置对照组,减少误差,提高准确性;实验时有壳聚糖与纳米碳铜两个变量,使用多因素分析法进行分析。
技术路线:BG11培养基的制作→铜绿微囊藻纯种的扩大培养→确定壳聚糖,纳米碳铜的浓度配比→使用分光光度计测其OD值,观察藻种数量变化→用丙酮浸提法测量叶绿素a残余值,计算沉降效果→使用铜离子试剂盒检测铜离子在水中残留量是否符合环境安全标准。
实验方案:
4. 研究创新点
本次选题富有新意,进行藻类沉降效果实验,使用的都是两种新型材料,而新型材料也代表着更多的可能性,将两种新型材料相结合,混合使用,也是实验特色之一。
在进行新型材料实验的同时,考虑到新型材料对环境是否会产生污染问题,由此对铜离子残留进行测量,从环境保护方面确认该新型材料是否可行。
5. 研究计划与进展
2019年6月-7月:查阅文献资料。制定研究方案。
2019年8月-9月:BG11培养基的制作,铜绿微囊藻纯种的扩大培养,显微镜细胞计数制作铜绿微囊藻与其OD值的变化曲线
2019年10月-11月:确定壳聚糖与纳米碳铜浓度配比,加入壳聚糖与纳米碳铜通过OD值观察藻类数量变化,使用丙酮浸提法计算叶绿素a残留,测量溶解氧。PH及铜离子残留量
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