高/低活性蓝藻细胞氯化处理研究进展

2020-05-23 11:04:43 来源:网络

湖泊和水库是人类饮用水的重要来源。随着全球变暖和人类活动对水生态系统的破坏,水源中有毒蓝藻大量爆发,严重影响了饮用水植物的水处理过程。此外,由有毒蓝藻代谢产生的微囊藻毒素已被证明是诱发人肝癌的促进剂。因此,世界卫生组织制定了饮用水中藻类毒素(MC-LR)的安全限值(1μgl-1)(WHO,2014年)。以前的研究表明,氯化可以迅速灭活藻类细胞并有效地降解微囊藻毒素,因此常用作一种预氧化剂来处理高藻水源水。近年来,藻类细胞膜的破坏和氯化所引起的代谢产物的释放/降解受到了广泛的关注。大量的研究以高活性蓝藻细胞为实验材料,系统地研究了氯化对藻类细胞膜完整性和藻毒素释放/降解的影响。认为高藻水源水氯化处理可较好地控制藻毒素的爆发风险。

在天然水体中,蓝藻的开花往往是一个持续的过程(例如太湖),主要包括花期的爆发、维持和衰退。2018年)。唐等人通过对太湖水华样品大量转录子的测序,发现氮磷代谢基因在稳定期/衰变期表达下调,说明营养限制可能导致藻类细胞活性下降。然而,目前尚不清楚蓝藻细胞活性的下降是否会影响氯化反应。

为解决这一问题,中科院城市环境研究所饮用水生物安全研究小组选取典型的有毒蓝藻(微囊藻)作为实验材料,建立了藻类细胞在实验室条件下的完整生命周期,分别收集高活性和低活性细胞进行氯化实验,并研究了氯化对高活性和低活性细胞膜完整性和藻毒素释放/降解的影响。结果表明,当氯气初始剂量相同时,低活性细胞的氧化暴露量低于高活性细胞,但低活性细胞对氯化的耐受性差,导致细胞膜损伤率和细胞内内毒素释放率较高。此外,氯氧化可持续降低高活性细胞的胞外毒素,但低活性细胞的胞外毒素继续增加,这主要是由于细胞外毒素的降解速率低于细胞内毒素的释放速率。氯化(ct>30mgminl-1)可以完全降解高活性细胞的总毒素,但对于低活性细胞,即使氯浓度高达36mgmin≤1,氯化也不能完全去除毒素,这可能主要是由于细胞外有机物对毒素降解的竞争性抑制作用。这些结果表明,氯化处理低活性藻类细胞会在一定程度上增加藻类毒素的安全风险。因此,在水源蓝藻盛开的连续时期,饮用水厂不宜采用氯化处理蓝藻开花衰弱期的低活性藻类细胞。

这项研究首次揭示了蓝藻细胞活性的变化将直接影响氯化过程,这为饮用水中高藻水的氯化处理提供了重要的参考。上述结果最近发表在水研究(DOI:10)上。1016/j.守望者。2020年。115769)。李熙,博士研究生,是第一作者,于鑫,研究员,是来文的作者。本研究由福建省水利局科技项目(Msk201711)和厦门科技重点项目(3502z20171003)资助。

文章摘要图

资料来源:中国科学院城市环境研究所

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