广州大学硕士研究生市政工程毕业答辩模板

广东省自然科学基金（S2012040007855）；深圳市科技计划（JCYJ20120617141700417）答辩人：专业：市政工程单一紫外及紫外协同超声灭活隐孢子虫的研究紫外灭活隐孢子虫的试验II(浸入方式)研究背景、目的和意义1材料与方法2紫外灭活隐孢子虫的试验I(模拟平行光方式)3紫外（浸入式）与超声协同灭活隐孢子虫的研究3试验内容结论与展望4紫外及紫外耦合超声灭活隐孢子虫的研究1.1.1研究背景水质持续恶化，缺水问题愈演愈烈1

新的水质标准的要求3饮用水安全必要性，水质安全受到全社会的关注2

2006年颁布的新水质卫生标准对规定饮用水中隐孢子虫数目为10L水中小于1个。前段时间中央通过“水十条”，说明控制并解决水污染，保证水质安全问题已迫在眉睫。1.1研究背景

隐孢子虫是一种可致病的寄生性原生动物，感染性很强，宿主受感染后易引发发烧、腹痛、腹泻多种临床症状，严重者甚至引发死亡。图1荧光显微镜下的隐孢子虫卵囊形态图2包含无性和有性生殖阶段的隐孢子虫生活史1.1.2隐孢子虫与隐孢子虫病1.1研究背景隐孢子虫病（1）人对隐孢子病普遍易感，尤其是免疫力低下或缺陷者如婴幼儿、艾滋病患者等。（3）隐孢子虫病在我国流行情况。（2）隐孢子虫病呈世界性分布，迄今数百个地区或国家都有报道。主要传播方式水源与食物传播，还可通过接触与经呼吸道来传播a.1976年首次在美国发现；b.1993年，密尔沃基市40万人发生了腹泻,（最严重的爆发件）；c.2005年8月美国纽约州塞内卡湖公园，700多人患上腹泻病（最近一起暴发事件）。a.

1987年在南京首次出现，至今还未大规模暴发隐孢子虫病,b.结合国外流行情况,隐孢子虫病传播在我国的潜在流行需引起重视和警惕1.1.2隐孢子虫与隐孢子虫病1.1研究背景1.2隐孢子虫灭活的国内外研究现状超声波(US)1.研究背景、目的与意义隐孢子虫灭活研究

灭活隐孢子虫效果不够优良，且易产生一些消毒副产物。通过对物质的机械、空化或热作用来改变物质的理化，生物特性或状态。通过空化作用及产生大量羟基自由基，来杀灭隐孢子虫。国内外在对UV杀灭隐孢子虫的研究主要把隐孢子虫的感染性作为活性的表征，而实际上感染性与活性并非完全统一。隐孢子虫耐性强，UV损伤核酸，可能使卵囊（部分）丧失功能，并未致死。虫体存在光修复可能。典型水处理杀菌剂（Cl2、ClO2、O3等）紫外线(UV)常规水处理工艺（混凝、沉淀、过滤）不能完全去除隐孢子虫1.3研究的目的与意义1.研究背景、目的与意义数据分析研究UV及UV协同US灭活隐孢子虫的效果及影响因素探索UV及UV协同US作用下的灭活规律对推进隐孢子虫灭活研究和技术开发有积极意义为保障饮用水水质卫生提供技术支持和理论指导获得数据理论意义与应用前景寻求高效、可行的控制水中隐孢子虫的方法和工艺紫外灭活隐孢子虫的试验II(浸入方式)研究背景、目的和意义1材料与方法2紫外灭活隐孢子虫的试验I(模拟平行光方式)3紫外（浸入式）与超声协同灭活隐孢子虫的研究3试验内容结论与展望4紫外及紫外耦合超声灭活隐孢子虫的研究2.1实验所需主要器材与设备2.材料与方法离心机紫外灯管超声发生器扫描电镜2.1试验所需部分器材与设备2.材料与方法图1DAPI荧光染色照片（有活性）图2PI荧光染色照片（失活）2.2荧光活性染色法2.材料与方法

DAPI在450nm紫外激发光下发出天蓝色荧光，而PI会在630nm绿色激发光下发出亮红色荧光，PI只能染色死亡的细胞，联合应用DAPI和PI判断隐孢子虫的活性。注：PI+表示PI显色，DAPI+表示DAPI显色（1）戊二醛固定30min（2）Hanks溶液清洗3次（3）乙醇梯度脱水（4）用纯醋酸异戊酯置换（5）进行冷冻干燥（6）镀金并进行扫描电镜观察图1扫描电镜2.3样品扫描电镜前处理2.材料与方法利用型号为Nanodrop2000的超微量分光光度计，检测体系中溶解蛋白的浓度。蛋白质分子中的酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基使其在280nm处具有紫外吸收,其吸光度与蛋白质含量成正比。2.4体系溶解蛋白的检测2.材料与方法图1超微量分光光度计

电泳PCR扩增凝胶成像2.5检测基因组DNA2.材料与方法紫外灭活隐孢子虫的试验II(浸入方式)研究背景、目的和意义1材料与方法2紫外灭活隐孢子虫的试验I(模拟平行光方式)3紫外（浸入式）与超声协同灭活隐孢子虫的研究3试验内容结论与展望4紫外及紫外耦合超声灭活隐孢子虫的研究1—紫外灯管；2—锡纸；3—培养皿；4—转子；5—变温式磁力搅拌器；6—铁架台；7—防紫外线挡板；

图2辐照时间对隐孢子虫灭活率的影响3.1紫外灭活隐孢子虫试验研究Ⅰ（模拟平行光方式）3.试验内容99.99%图1试验装置图图1PH值对隐孢子虫灭活率的影响图2温度对隐孢子虫灭活率的影响图3浊度对隐孢子虫灭活率的影响图4HA对隐孢子虫灭活率的影响3.1紫外灭活隐孢子虫试验研究Ⅰ（模拟平行光方式）3.试验内容PH与灭活率没有相关性15℃与5℃下的灭活率分别只有98.15%与92.68%40NTU浊度下的灭活率只有93.44%HA为50mg/L时，灭活率为93.94%。图(a)ρ(HCO3-)对隐孢子虫灭活率的影响图(d)ρ(Ag+)对隐孢子虫灭活率的影响图(c)ρ(Mn2+)对隐孢子虫灭活率的影响图(b)ρ(SO42-)值对隐孢子虫灭活率的影响HCO3-与SO42-对隐孢子虫灭活影响不大；Mn2+对灭活隐孢子虫有拮抗作用，当Mn2+浓度为5mg/L与10mg/L时，灭活率出现了更明显的下降；Ag+对紫外线灭活隐孢子虫有协同作用，在ρ(Ag+)大于2mg/L时，灭活率的增加比较明显。1—水浴槽；2—玻璃管；3—紫外灯；4—转子；5—可控温式磁力搅拌器；6—铁架台；7—防紫外线挡板；

图2辐照时间对隐孢子虫灭活率的影响3.2紫外灭活隐孢子虫试验研究Ⅱ（浸入方式）3.试验内容灭活率差值15.4%99.99%图1试验装置图图1PH值对隐孢子虫灭活率的影响图2温度对隐孢子虫灭活率的影响图3浊度对隐孢子虫灭活率的影响图4HA对隐孢子虫灭活率的影响

PH值对隐孢子虫的灭活率影响不大。温度能促进灭活，HA与浊度会抑制灭活作用。图(d)ρ(CO32-)对隐孢子虫灭活率的影响图（c)ρ（Cl-)对隐孢子虫灭活率的影响图(b)ρ(Ag+)对隐孢子虫灭活率的影响图(a)ρ(Fe3+)对隐孢子虫灭活率的影响

Ag+对灭活有协同作用，在灭活时间为60min后，Ag+影响减弱；Fe3+对灭活有拮抗作用，当ρ(Fe3+)大于5mg/L后，灭活率出现明显的下降；总体而言，Cl-与CO32-对紫外线灭活隐孢子的影响不大。

紫外与超声协同灭活隐孢子虫分三种情况：（1）先UV后US；（2）先US再UV；（3）UV耦合（同时）US。试验将14W紫外灯分别与（150W,20kHz）、（100W，200kHz)两种超声发生器联合作用，采用紫外灯浸没的方式进行协同灭活的研究。1、超声反应器；2、进水口；3、超声传感器；4、反应容器5、水浴槽；6、出水口；7、紫外灯3.3紫外（浸入式）协同超声灭活隐孢子虫的研究3.试验内容

图1超声协同紫外反应装置示意图图1US(150W,20kHz)协同UV灭活试验结果图2US(100W,200kHz)协同UV灭活试验结果3.3紫外（浸入式）协同超声灭活隐孢子虫的研究3.试验内容总体而言，UV同时US作用下的灭活率高于先US后UV，UV再US的灭活率高于单一US作用的结果，而UV同时US同时作用的灭活率是各种作用方式下灭活率最高的。79.41%61.36%92.46%图2温度对隐孢子虫灭活率的影响图3浊度对隐孢子虫灭活率的影响图4HA对隐孢子虫灭活率的影响HA浓度高于10mg/L,HA灭活率影响不大图1PH值对隐孢子虫灭活率的影响40NTU下，93.88%35℃下灭活率达到90%只需10min图(d)Ag+对US耦合UV灭活隐孢子虫的影响图(c)Fe3+对US耦合UV灭活隐孢子虫的影响图(b)CO32-对U耦合UV灭活隐孢子虫的影响图(a)Cl-对US耦合UV灭活隐孢子虫的影响CO32-对协同灭活起抑制作用Ag+起协同效应，但协同效应不明显A.UV灭活隐孢子虫的机理

图1UV作用下扫描电镜与溶解蛋白的组合图3.4紫外与紫外耦合超声灭活隐孢子虫的机理初探3.试验内容据SEM结果，隐孢子虫的外壁先是发生收缩，然后外壁剥落，最后虫体整体萎缩而死亡。60min后，蛋白发生分解，溶解蛋白浓度微降0.18mg/mL0.167mg/mL

图1紫外处理隐孢子虫后提取基因组DNA电泳图谱A.UV灭活隐孢子虫的机理3.4紫外与紫外耦合超声灭活隐孢子虫的机理初探3.试验内容通过扫描电镜（SEM）观察、蛋白质实验和琼脂糖凝胶电泳检测发现，长时间紫外辐照对隐孢子虫的灭活一方面是对其核酸的损伤，另一方面是对其表面结构有一定的破坏

紫外线不同时间（0min,15min,30min,60min,120min）后，分别迅速提取基因组DNA，经１%的琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图。

由电泳图谱可见，随作用时间增加，经UV处理后样品的条带发生拖尾（或减弱）现象，表明紫外线对隐孢子虫的DNA造成损伤，且作用时间越长，对DNA的损伤越大图1UV耦合US作用下扫描电镜与溶解蛋白的组合图

据扫描电镜（SEM）结果知，隐孢子虫外壁先发生局部的裂隙然后卵囊整体裂解死亡。0.357mg/mL0.538mg/mL5min后体系中溶解蛋白浓度增加缓慢B.UV耦合US灭活隐孢子虫的机理

图1耦合处理后隐孢子虫基因组DNA电泳图谱

UV耦合US对隐孢子虫分别作用0min、10min、20min后，分别迅速提取基因组DNA，经１%的琼脂糖凝胶电泳检测，结果如图。

由电泳成像图谱可见，随作用时间增加，经耦合处理后样品的条带出现拖尾（或减弱）现象，表明耦合作用下虫体的DNA受到一定损伤。B.UV耦合US灭活隐孢子虫的机理

通过SEM观察、溶解蛋白实验和琼脂糖凝胶电泳检测发现，隐孢子虫卵囊因超声空化作用表面结构遭到破坏，同时隐孢子的DNA因在紫外辐照下也受到了一定的损伤。紫外灭活隐孢子虫的试验II(浸入方式)研究背景、目的和意义1材料与方法2紫外灭活隐孢子虫的试验I(模拟平行光方式)3紫外（浸入式）与超声协同灭活隐孢子虫的研究3试验内容结论与展望4紫外及紫外耦合超声灭活隐孢子虫的研究1.研究单一紫外（模拟平行光方式与浸入方式）对隐孢子虫的灭活，发现灭活率随温度的升高成非线性增加，相同灭活时间下，灭活率随着浊度的增加而减小，且灭活率随HA浓度的增加而下降。HCO3-、SO42-、Cl-对灭活率影响都不太明显，Mn2+、Fe3+对紫外线灭活隐孢子虫有拮抗作用，而Ag+对紫外线灭活隐孢子虫起协同作用。2.在研究利用紫外协同超声灭活隐孢子虫的过程中，发现紫外耦合（同时）超声方式是各种组合方式下灭活率是最高的。pH值对耦合作用下灭活率影响不大。提高水温可促进灭活。浊度与HA均可抑制耦合作用下的灭活作用。Cl-对灭活率影响不大；CO32-与Fe3+浓度会引起灭活率降低；Ag+能够促进灭活。4.1结论4.结论与展望3.机理研究过程中，通过SEM观察、溶解蛋白实验和琼脂糖凝胶电泳检测发现：（1）在长时间UV辐照下，一方面是紫外损伤隐孢子虫核酸，另一方面隐孢子虫的表面结构受到损害。（2）而对于UV耦合US来灭活隐孢子虫的，在进