微囊藻毒素在蓝藻甲烷化过程中的降解与转化行为研究

甲烷化处理是大量打捞蓝藻资源化处置的一个安全、可行的技术。国内外研究者及本课题申请人均在蓝藻甲烷化的研究中发现了微囊藻毒素的降解现象，但微囊藻毒素在该过程的降解途径与转化规律尚不明确。本课题通过开展微囊藻毒素在蓝藻甲烷化过程中的降解与转化行为研究，结合稳定性同位素技术与现代仪器分析手段，探索微囊藻毒素在蓝藻甲烷化过程中的降解途径；构建微囊藻毒素降解微生物生长动力学与热力学模型，揭示微囊藻毒素、中间产物、微生物、电子之间的相互关系；建立特异微生物酶与微囊藻毒素及其降解产物之间的响应关系，解析该过程微生物群落多样性及演替变化规律与微生态功能之间的联系，以期更深入的探讨微囊藻毒素在该过程中的降解机理。本课题的顺利实施，将为全面认识微囊藻毒素的微生物降解机理，以及提高蓝藻甲烷化系统中微囊藻毒素的降解效率提供理论指导与技术支持。

在国家自然科学基金青年项目的资助下，项目负责人充分利用中国科学院青岛生物能源与过程研究所的科研条件，通过三年的科研工作，顺利完成了该项目的各项研究内容，达到了预期研究目标。本项目根据研究内容，在优化的铜绿微囊藻最佳培养条件下，探讨了不同碳源对铜绿微囊藻产毒素的影响；基于稳定性同位素标记技术，明确了微囊藻毒素在铜绿微囊藻中的合成途径；富集了两组降解微囊藻毒素的稳定培养系，利用PCR-RFLP技术，系统研究了微囊藻毒素降解微生物中细菌与古菌的多样性；构建了蓝藻厌氧消化过程中的动力学与热力学模型，揭示了厌氧微生物产能方面的重要贡献；基于GC-MS与LC-MS技术，解析了微囊藻毒素在蓝藻甲烷化过程中的降解产物，推测了可能的转化途径。该课题的研究为弥补微囊藻毒素厌氧微生物降解机理，以及提高蓝藻甲烷化系统中微囊藻毒素的降解效率提供了理论支持与技术指导。该项目资助成果已发表研究性论文4篇，其中在国际SCI刊物发表论文3篇，其中1篇发表在水处理领域最有影响力的杂志Water Research上。