强电离放电杀灭铜绿微囊藻

强电离放电杀灭铜绿微囊藻第一页，共二十一页，编辑于2023年，星期日1实验内容介绍2铜绿微囊藻生长曲线的绘制3铜绿微囊藻抗氧化性分析4静态灭藻实验研究5动态灭藻实验研究6下阶段工作计划第二页，共二十一页，编辑于2023年，星期日实验内容介绍利用强电离放电所产生的羟基自由基对微囊藻的杀灭效果进行研究。以太湖铜绿微囊藻为试验对象，模拟富营养水样通过静态和动态灭藻实验，研究其灭藻性能。主要探讨曝气量、初始含藻量、处理时间、pH值和温度对藻液灭杀效果的影响，为该方法的工业化应用提供依据。第三页，共二十一页，编辑于2023年，星期日铜绿微囊藻生长曲线1、藻种

太湖铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)购自中科院武汉水生生物研究所国家淡水藻种库(FACHB)，编号为FACHB-912，其培养条件为(28±1)℃，2500lx光照强度，光暗比tl∶td=12h∶12h，培养基为BG11培养液。2、藻液紫外吸收光谱铜绿微囊藻内色素含量与可见光区最大吸收波长的峰高相关。通过紫外分光光度计测定藻液的紫外吸收光谱可知，铜绿微囊藻在OD680nm处有最大吸收峰。第四页，共二十一页，编辑于2023年，星期日图1藻液吸收光谱Fig1AbsoptionspectrogramofMA第五页，共二十一页，编辑于2023年，星期日3、铜绿微囊藻生长曲线绘制

根据铜绿微囊藻溶液OD680nm在20天内的变化情况，绘制藻的生长曲线。由图可知，藻生长经历静止期、对数期、稳定期和衰亡期四个阶段。其中处于对数期的藻，发育完好，生命力强，因此一般实验以对数期的铜绿微囊藻为实验对象。实验若无特别说明，均是在接种的第10天进行相应实验。图2铜绿微囊藻生长曲线Fig2GrowthcurveofMA第六页，共二十一页，编辑于2023年，星期日4、微囊藻细胞个数与OD680nm之间的回归关系

把生长到一定时间的微囊藻，每隔一天测定其在680nm下的吸光度，同时用血球计数板计数。图3微囊藻细胞个数与OD680nm之间的回归关系图Fig3ThecurveoftherelationshipbetweencellnumbersandOD680ofMA第七页，共二十一页，编辑于2023年，星期日铜绿微囊藻抗氧化性分析1、实验过程

取OD680≈0.8的藻液30ml，用50ml离心管洗脱两次，然后用BG11重悬，再吹散，分别取1ml重悬后的藻液加入10支EP管中，依次加1mol/L的H2O20ul,1ul,2ul,3ul······9ul,放置摇床上12h，进行诱导。诱导完成后，将EP管离心2min，用BG11重悬，重复两次，分别在液体BG11的孔板培养皿上点板。点板完成后置于培养箱中培养5天，观察微囊藻的生长状况。2、结论

由图可以清楚的看到随着H2O2浓度的变大，藻液的颜色越来越淡。因此可以得出结论，铜绿微囊藻的耐氧化程度为mmol水平。第八页，共二十一页，编辑于2023年，星期日第九页，共二十一页，编辑于2023年，星期日静态灭藻实验研究1、实验过程

实验取对数期的铜绿微囊藻，按藻液与0.85%灭菌氯化钠溶液为1：1的比例配成一定浓度的处理藻液。实验取200ml稀释后藻液置于反应器中，通入羟基其他进行处理，处理不同时间后取样测定处理样的光密度，随后把处理样与空白样（用0.85%灭菌氯化钠溶液按照1：1的比例稀释处于对数期的藻液，未经实验处理）一起放入培养箱中，在28℃±1℃，2500lx光照强度，光暗比L:D=12h:12h的条件下继续培养，每天取样测其光密度。每组实验重复3次，藻灭活率误差不大于5%。2、藻灭活效果的计算铜绿微囊藻灭活率（η）的计算公式：

第十页，共二十一页，编辑于2023年，星期日3、曝气量对微囊藻杀灭效果的影响

在温度（302K）、pH值（9）、初始藻浓度（5×10e6个/ml），保持不变的条件下，在一定范围内，微囊藻的杀灭率随着曝气量的增加变化较明显。从微囊藻的杀灭效果上看，曝气量从100ml/min增加到500ml/min时，微囊藻的杀灭率提高了40.7%；但曝气量从500ml/min增加到600ml/min时，微囊藻灭活率却降低了5.7%。其原因主要是强电场电离放电过程所产生的OH·、O3、H2O2、高能电子及活性物质（H·，O·等），随着曝气量的增加而增加。然而，当曝气量达到某一最大值时，反应器内OH·、O3、H2O2、高能电子及其活性物质的量达到饱和。在本反应器的实验条件下，最佳曝气量为500ml/min。

图4曝气量对微囊藻杀灭效果的影响Fig.4TheeffectofthegasflowrateonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十一页，共二十一页，编辑于2023年，星期日4、初始含藻量对微囊藻杀灭效果的影响

在温度（302K）、pH值（9）、曝气量（500ml/min

）保持不变的条件下，在一定范围内，初始含藻量高的水样，强电场电离放电的方法对铜绿微囊藻的杀灭率要高于初始含藻量低的水样。对于强电场电离放电系统来说，在电压、曝气量、功率等条件不变的情况下，强电场电离放电过程所产生的OH·、O3、H2O2、高能电子及其其它活性物质的数量是一个定值。初始含藻量高时，单位体积内含有的微囊藻的数量较高，增加了与OH·、O3、H2O2、高能电子及其其它活性物质的接触概率，微囊藻的杀灭率也相应增加。图5初始含藻量对微囊藻杀灭效果的影响Fig.5TheeffectoftheinitialcontentonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十二页，共二十一页，编辑于2023年，星期日5、初始pH值对微囊藻杀灭效果的影响

在温度（302K）、曝气量（500ml/min）、初始藻浓度（5×10e6个/ml）保持不变的条件下，在一定pH值范围内，微囊藻的杀灭率随着pH值的增加而增大。pH值为9.18的藻液在处理10min后，藻的杀灭率达到95.7%，而pH值为5.82的藻液杀灭率为76.3%，提高了近19.4%。同样，pH值为10.02的藻液杀灭率也高于pH值为5.82的。强电场电离放电所产生的强氧化性物质中，臭氧在酸性条件下比较稳定，但在碱性条件下能迅速分解为氧化性更强的OH·，其中一部分OH·合成稳定的强氧化剂——过氧化氢，且过氧化氢在碱性溶液中氧化速度快，氧化性能好。因此，在弱碱性放电系统中除了放电产生的其它效应，OH·量和过氧化氢的氧化性能增加，进而提高了藻的杀灭率。

图6PH值对微囊藻杀灭效果的影响Fig.6TheeffectoftheinitialPHonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十三页，共二十一页，编辑于2023年，星期日6、温度对微囊藻杀灭效果的影响

在曝气量、初始藻浓度、pH值和注入功率保持不变的条件下，在一定温度范围内，微囊藻的杀灭率随着温度的增加而增大。温度为317K的藻液在处理10min后，藻的杀灭率为96%，而温度为291K的藻液杀灭率为84.3%，提高了近11.7%。温度对反应的影响主要体现在温度升高降低反应活化能，有利于提高反应速率。

图7温度对微囊藻杀灭效果的影响Fig.7TheeffectoftemperatureonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十四页，共二十一页，编辑于2023年，星期日7、放置培养时间对微囊藻杀灭效果的影响微囊藻的杀灭率随着放置培养天数的增加变化较明显。到第四天时，铜绿微囊藻的杀灭率接近100%。这是由于强电场电离放电所产生的强氧化性物质中，OH·、O3、高能电子及其其它活性物质迅速杀灭微囊藻，但没有后续效果，而过氧化氢是较稳定的一种强氧化剂，它不会随着放电的停止而立刻消失，而是在放电停止后依然存在于处理后的藻液中，藻细胞有通过体内的过氧化物酶自身分解过氧化氢的能力，但由于藻细胞受活性物质等作用的影响后，已经受到不同程度的破坏，自身分解过氧化氢的能力受到极大限制。因此，随着细胞体内过氧化氢浓度的累积，当累积的物质的量浓度达到mmol/L时，藻细胞被杀灭。图8放置培养时间对微囊藻杀灭效果的影响Fig.8TheeffectofplacingtimeonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十五页，共二十一页，编辑于2023年，星期日将处理前与处理后的藻液点平板后培养一段时间，显微镜下观察数量的变化如下：处理前处理后第十六页，共二十一页，编辑于2023年，星期日动态灭藻实验研究1、实验过程

实验取对数期的铜绿微囊藻，按藻液与0.85%灭菌氯化钠溶液为1：1的比例配成一定浓度的处理藻液。实验取3L稀释后藻液置于反应器中，利用泵使溶液在循环管路中混合均匀然后通入羟基气体进行处理，处理不同时间后取样测定处理样的光密度，随后把处理样与空白样（用0.85%灭菌氯化钠溶液按照1：1的比例稀释处于对数期的藻液，未经实验处理）一起放入培养箱中，在28℃±1℃，2500lx光照强度，光暗比L:D=12h:12h的条件下继续培养，每天取样测其光密度。2、藻灭活效果的计算铜绿微囊藻灭活率（η）的计算公式：第十七页，共二十一页，编辑于2023年，星期日3、曝气量对微囊藻杀灭效果的影响

在温度（302K）、pH值（9）、初始藻浓度（5×10e6个/ml），循环流量（1L/min）保持不变的条件下，在一定范围内，微囊藻的杀灭率随着曝气量的增加而增加。从微囊藻的杀灭效果上看，曝气量从1.5l/min增加到3l/min时，微囊藻的杀灭率提高了9%。图9曝气量对微囊藻杀灭效果的影响Fig.9TheeffectofthegasflowrateonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十八页，共二十一页，编辑于2023年，星期日4、初始含藻量对微囊藻杀灭效果的影响

在温度（302K）、pH值（9）、曝气量（500ml/min）和循环流量（1L/min）保持不变的条件下，在一定范围内，初始含藻量高的水样，强电场电离放电的方法对铜绿微囊藻的杀灭率要高于初始含藻量低的水样。从微囊藻的杀灭效果上看，初始含藻量从1×10e6个/ml增加到9×10e6个/ml，微囊藻的杀灭率提高了近10.1%。图10初始含藻量对微囊藻杀灭效果的影响Fig.10TheeffectoftheinitialcontentonthekillingefficiencyofMicrocystisaeruginosa第十九页，共二十一页，编辑于2023年，星期日5、初始pH值对微囊藻杀灭效果的影响在温度（302K）、曝气量（500ml/min）、初始藻浓度（5×10e6个/ml）、循环流量（1L/min）保持不变的条件下，在一定pH值范围内，微囊藻的杀灭率随着pH