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当前,我国湖泊水体的富营养化导致藻类的过度增殖,尤其产毒素蓝藻的爆发不仅降低了水体的使用价值,而且严重危害人类健康。目前的除藻方法主要有化学除藻法,生物除藻法和组合工艺法,但是它们具有工艺较复杂,耗时费工,成本较高和可能形成二次污染的缺点。因此,新的除藻技术不断提出,超声除藻技术已成为重要除藻技术之一。本研究应用低频低功率超声装置,探讨了低频低功率超声对我国“水华”暴发时的优势藻种铜绿微囊藻细胞的生物学效应,并进行了中试实验,为低频低功率超声除藻技术的实际应用奠定了前期基础。
本文从以下方面进行了研究:
一、藻细胞生物活性评价指标
评价指标包括透射电镜观察、双色荧光藻细胞计数、叶绿素 a、藻胆蛋白含量测定及抗氧化酶活性测定等。结果表明,上述指标能较好地反映藻细胞的生物活性,对藻细胞生物活性的综合评价有一定的意义。
二、低频低功率超声对微囊藻细胞的生物学效应
研究显示超声辐射条件在功率为0.5W、频率为20KHz,声强为0.16W/cm<2>时,对微囊藻细胞有较好的生长抑制作用,在符合上述条件的超声装置作用后,观察藻细胞超微结构、藻细胞计数、叶绿素和藻胆蛋白测定、SOD和MDA活性等藻细胞活性指标的变化。结果表明,低频低功率超声辐射藻细胞5min时,对微囊藻藻细胞生长即表现出明显抑制作用,藻细胞浓度急剧降低;叶绿素和藻胆蛋白都呈现下降,藻细胞的光合作用系统受到损伤,并有一定程度的氧化性损伤。藻细胞超微结构变化显示,藻细胞类囊体结构破坏较明显,气泡结构受到一定影响,使整个细胞透光度下降,细胞膜没有发生明显改变。研究结果为低频低功率超声除藻技术参数的选择和应用奠定了重要基础。
三、低频低功率超声除藻作用的中试实验
中试装置容积4m<3>,采用全透明、无动力设计,超声辐射由下而上,减少了超声辐射的能量损耗。结果显示,中试装置除藻作用明显,使用低频低功率超声装置(20KHz,0.5W)辐射水池中铜绿微囊藻细胞,为了更好的观察藻细胞的生长情况,超声辐射时间选为 30min,各个取样点的藻细胞浓度都呈现不同程度下降,去除率均超过54.8%,对水体的pH、温度等无显著影响;低频低功率超声暴露对受试水生动物没有明显影响。研究结果为低功率低频超声除藻技术实际应用可行性提供了有力支持。