【摘 要】
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在国际贸易中,船舶运输是全球物流运输重要的组成部分,而船舶压载水排放也被认为是外来物种入侵的主要渠道之一,国际海事组织为了解决压载水排放带来的种种问题,拟定了《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》,该公约于2019年1月22日对我国生效。IMO于2017年7月举办的MEPC第71届会议上通过了新修订的G8,对压载水的处理提出了生物再生的评估要求。目前全球压载水处理系统在二级处理中搭载紫外法的约占
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在国际贸易中,船舶运输是全球物流运输重要的组成部分,而船舶压载水排放也被认为是外来物种入侵的主要渠道之一,国际海事组织为了解决压载水排放带来的种种问题,拟定了《国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》,该公约于2019年1月22日对我国生效。IMO于2017年7月举办的MEPC第71届会议上通过了新修订的G8,对压载水的处理提出了生物再生的评估要求。目前全球压载水处理系统在二级处理中搭载紫外法的约占50%,但研究发现紫外法在处理生物时存在生物再生风险。本文搭建静态紫外辐照系统,利用响应曲面法优化设计二次紫外辐照处理参数:第一次紫外辐照剂量、第二次紫外辐照剂量及两次辐照间隔,并分别采用单次紫外辐照方法与二次紫外辐照方法处理无细胞壁的湛江等鞭金藻与有细胞壁的新月菱形藻。比较两种方法对两种微藻除藻率与再生水平的差异,并利用扫描电镜对紫外辐照前后的微藻进行细胞形态观察,深入研究单次与二次紫外辐照对藻细胞的损伤程度差异。响应曲面优化分析实验结果显示,二次紫外辐照处理湛江等鞭金藻的最优参数配置为:第一次紫外辐照剂量28.5 m J/cm~2,两次辐照间隔6天,第二次紫外辐照剂量4.7m J/cm~2;处理新月菱形藻的最优参数配置为:第一次紫外辐照剂量35.6 m J/cm~2,两次辐照间隔3天,第二次紫外辐照剂量在28.5 m J/cm~2。对两种微藻进行的紫外辐照实验结果显示,单次紫外辐照对湛江等鞭金藻与新月菱形藻有一定的灭活效果,单次紫外辐照剂量越大,除藻率越高,最高可达到90%以上。接受单次紫外辐照18天后湛江等鞭金藻与新月菱形藻均出现再生现象,再生率分别超过20%和45%,表明在实验条件下单次紫外辐照可在18天内抑制藻的生长与繁殖活性。紫外辐照存在“累加效应”,累加辐照对微藻的处理效果高于一次性增强辐照。相同总辐照剂量（14.3 m J/cm~2）处理后,二次辐照处理组除藻率均高于单次辐照处理组,湛江等鞭金藻的除藻率由88.1%上升至94.7%,而新月菱形藻的除藻率则由84.3%上升至86.7%。而在单次紫外辐照剂量最优参数与二次紫外辐照最优参数处理后,湛江等鞭金藻的除藻率由94.3%上升至97.2%,新月菱形藻的除藻率由85.7%上升至96.6%,且再生率由47.2%降至11.2%,并将再生发生的时间延长至45天左右,最优二次紫外辐照参数处理微藻对除藻效果与再生抑制水平均有较大的提升。扫描电镜影像进一步显示,随着辐照次数增加,藻细胞的损伤程度增加。有无细胞壁对损伤程度有影响。单次紫外辐照后大部分湛江等鞭金藻细胞受损严重,细胞膜破裂,而新月菱形藻则是轻微破损。二次紫外辐照后几乎不存在完整的湛江等鞭金藻细胞,而绝大多数新月菱形藻细胞壁破碎,细胞器畸变脱落。经过二次紫外辐照后,无细胞壁的湛江等鞭金藻无法再生而有细胞壁的新月菱形藻可以再生。
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