羟基自由基高效杀灭伪鱼腥藻的研究

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水体中的嗅味作为感官性指标,已成为影响饮用水安全和质量的重要指标。伪鱼腥藻作为主要的产嗅者之一,可在短时间内大量繁殖,最终导致大面积的“水华”爆发,产生难闻的嗅味物质2-甲基异莰醇(2-Methylisoborneol,2-MIB),会对饮用水源地造成污染,严重威胁饮用水安全,引发严重的供水危机,最终对人们的生活、生产及发展均造成了严重的威胁。本课题基于大气压强电离放电技术高效产生(Oxygen activespecies,OASs),注入管路中,在水射流空化的作用下生成·OH,高效、快速杀灭伪鱼腥藻(伪鱼腥团聚藻和伪鱼腥散藻)。主要成果如下:(1)基于大气压强电离放电将氧气电离成OASs,注入藻液中瞬时生成高浓度·OH,实现在输水管路中·OH短时间杀灭产嗅伪鱼腥散藻。采用SYTOX Green染色法、光合活性参数法检测·OH杀灭藻密度为5.0×105 cells·mL-1的伪鱼腥散藻的杀灭剂量为1.10 mg/L,杀灭时间为6s,杀灭CT阈值为0.11 mg·min/L。采用常规氧化剂对伪鱼腥散藻进行杀灭,与·OH的杀灭效果做对比分析。KMnO4的CT阈值为22.0mg·min/L时仅杀灭46.3%的藻,为·OH的200倍;NaClO的CT阈值为11.0 mg·min/L时仅杀灭96.1%的藻,为·OH的100倍。(2)基于大气压强电离放电将氧气电离成OASs,注入自来水中生成高浓度·OH药液,·OH药液冲刷载有伪鱼腥团聚藻的筛网,实现·OH快速杀灭伪鱼腥团聚藻。·OH杀灭藻密度为4000colonies·mL-1的团聚藻的杀灭剂量为0.83 mg/L,杀灭时间为2 s,杀灭CT阈值为0.028 mg·min/L。采用光合活性参数法检测伪鱼腥团聚藻的光合活性,在·OH的杀灭剂量处,伪鱼腥团聚藻均失去了光合作用能力。(3)采用光学显微镜和扫描电子显微镜对伪鱼腥藻进行形态学分析,在·OH杀灭剂量处,伪鱼腥散藻藻丝被打断成短链,且细胞颜色变浅,然而藻细胞保持完整,未见严重变形甚至破裂的现象;在二倍杀灭剂量处,藻丝被打断得更短,藻细胞呈圆形或球形,存在一定程度的变形。在OH杀灭剂量处,伪鱼腥团聚藻的藻团被完全打散,藻丝也被打断成短链,然而藻细胞保持完整,未见严重变形甚至破裂的现象。综上,基于大气压强电离放电产生氧活性粒子,在水射流空化产生高温高压的条件下,生成高浓度·OH,可快速、高效杀灭产嗅的伪鱼腥藻(伪鱼腥团聚藻和伪鱼腥散藻),为防控有害藻华和保障饮用水安全提供技术支撑。
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