管道腐蚀产物活化过一硫酸盐/氯离子体系灭活地下水中典型真菌的效能与机制

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在饮用水安全方面,细菌、病毒、真菌和原生动物等病原微生物是人们主要关注的对象,因为它们的存在会导致水生疾病的传播。在过去的几十年中,相对于细菌或病毒,有关真菌对水体污染的研究相对较少。尽管如此,人们发现真菌在饮用水中的存在会引起许多对人类健康造成严重影响的问题,因此,近年来饮用水中与真菌污染有关的问题引起了人们的广泛关注。近几年来,过一硫酸盐(PMS)由于其较强的氧化还原电位(1.82V)、较宽的pH适用范围、运输和保存方便等优点,在水处理领域得到了广泛的研究。论文主要讨论了基于过一硫酸盐PMS灭活真菌的相关研究,主要包括PMS/Cl-体系、管道腐蚀产物(PCPs)/PMS体系以及PCPs/PMS/Cl-体系对地下水中四种典型真菌:哈茨木霉(Trichoderma harzianum)、黑曲霉(Aspergillus niger)、波兰青霉(Penicillium polonicum)、芽枝状枝孢(Cladosporium cladosporioides)(后简称:木霉、曲霉、青霉、枝孢)的灭活效果、动力学和机理。此外还研究了不同因素(氧化剂浓度、pH、腐殖酸(HA))对各体系灭活真菌的影响情况以及各体系在实际地下水中灭活真菌的应用。主要研究结论如下:(1)PMS和氯盐能够在水溶液中快速反应产生自由氯,对四种真菌表现出很明显的灭活效果,灭活过程符合延迟Chick-Watson模型。真菌对PMS/Cl-体系的抗性程度依次为:木霉>曲霉>青霉>枝孢,且远强于细菌。与单独Cl2体系灭活真菌相比,尽管PMS/Cl-体系存在一定的滞后性但它却具有更好的持续灭活效果。因此在消毒实验中应用PMS时一定要注意是否有Cl-的存在,以免造成误解。(2)PMS在管道腐蚀产物的存在下,可被活化产生活性自由基SO4·-,·OH和·O2-对真菌进行灭活。由于真菌的细胞结构比细菌复杂得多,因此PCPs/PMS体系对真菌和细菌的灭活程度为:大肠杆菌>>枝孢>青霉>曲霉>木霉,四种管道腐蚀产物活化PMS的效果顺序为CuO>α-FeOOH>γ-FeOOH>MnO2。(3)PMS/Cl-体系和PCPs/PMS体系对四种真菌的灭活效果均随着PMS,Cl-或PCPs浓度的增加以及pH的降低而增强。对PMS/Cl-体系而言,HA的存在会降低其灭活真菌的效果。然而,HA对于PCPs/PMS体系灭活真菌的影响会随其浓度的变化而变化,当HA浓度较低时(0.5-1.0 mg/L),PCPs/PMS体系对真菌的灭活效果增强,HA浓度较高时(1.0-4.0 mg/L)则抑制。经PMS/Cl-体系和PCPs/PMS体系灭活后,胞外蛋白质、胞外ATP和溶解性总氮的浓度均显著增加,真菌形态严重受损。这些结果从微观上证明了两种体系在水处理中的消毒能力。(4)PCPs/PMS/Cl-体系对四种真菌的灭活效果相比于两个单独体系有一定的提高。在实际地下水体中,由于存在天然有机物、重碳酸盐、含氮有机物等会消耗PMS/Cl-体系、PCPs/PMS体系以及PCPs/PMS/Cl-体系产生的活性物质,因此相比于实验室条件下,实际水体中几种体系对真菌的灭活效果有所减弱。
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