超声强化紫外线对藻类生长抑制效果的研究

论文摘要

紫外线及超声辐照均是极具潜力的物理控藻手段。本论文系统研究了紫外线、超声及二者联合辐照对典型水华藻与赤潮藻生长的影响，探讨处理前后藻细胞浓度、吸光度值及叶绿素a相对荧光强度等指标的变化规律，同时研究紫外线辐照后微囊藻毒素的降解特性，从而为紫外线抑藻的安全应用提供理论依据与技术支持。在6种实验藻中，利玛原甲藻及三角褐指藻对紫外线辐照最为敏感。在710天培养期内，剂量为100mJ/cm2的紫外线辐照能够完全抑制6种实验藻的细胞分裂。在3种检测指标中，细胞浓度变化可以最为直观可靠地反应藻类的生长情况，叶绿素a相对荧光强度对紫外线辐照最为敏感。当紫外线剂量≥100mJ/cm2时，实验藻叶绿素a相对荧光强度变化趋势与其藻细胞浓度变化趋势一致，可以采用易于操作的荧光强度法来检测紫外线辐照对藻类生长的抑制效果。紫外线辐照在抑制铜绿微囊藻生长的同时降解了了胞外藻毒素，且紫外剂量越大，胞外藻毒素降解越快，但为了防止胞内藻毒素释放，应将紫外剂量控制在300mJ/cm2以内。藻的种类及藻的生长时期等藻类参数影响超声的抑藻效果。超声辐照易于破坏具有气囊结构的铜绿微囊藻，且处于延滞期的铜绿微囊藻比处于对数生长期的铜绿微囊藻对超声辐照更为敏感。超声时间、功率及频率等超声参数影响超声的抑藻效果。超声抑藻存在最佳频率，铜绿微囊藻与小球衣藻的最佳频率大于94kHz，而利玛原甲藻的最佳频率介于20kHz与94kHz之间。与单独超声或单独紫外线辐照相比，超声联合紫外线辐照可以显著提高抑藻效果。实际应用时，为提高能量利用效率及节省成本，可选用如下超声紫外线组合来抑制铜绿微囊藻与利玛原甲藻的生长：40kHz/100W（5min）+40mJ/cm2；20kHz/300W（5min）+40mJ/cm2；采用94kHz/300（5min）+40mJ/cm2来处理小球衣藻。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 水体富营养化
• 1.1.2 藻类的危害
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 藻类生长抑制技术研究进展
• 1.2.2 微囊藻毒素研究现状
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 第2章 研究对象与分析方法
• 2.1 紫外线与超声辐照方法
• 2.1.1 紫外线辐照方法
• 2.1.2 超声辐照方法
• 2.2 藻种的选择及培养
• 2.2.1 实验藻种的选择
• 2.2.2 藻的培养方法
• 2.3 实验藻种的形态及生物量检测方法
• 2.3.1 直接显微计数法
• 2.3.2 光密度法
• 2.3.3 相对荧光强度法
• 2.4 ELISA 法定量分析微囊藻毒素
• 2.5 本章小结
• 第3章 紫外线辐照对藻类生长的抑制效果
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验藻种
• 3.1.2 紫外线辐照
• 3.1.3 藻生物量的测定方法
• 3.1.4 主要仪器和设备
• 3.2 实验结果和讨论
• 3.2.1 紫外线辐照对藻细胞形态的影响
• 3.2.2 紫外线辐照对藻细胞浓度的影响
• 3.2.3 紫外线辐照对藻液吸光度值的影响
• 3.2.4 紫外线辐照对藻液叶绿素 a 相对荧光强度的影响
• 3.2.5 铜绿微囊藻与盐生杜氏藻对高剂量紫外线辐照的响应差异
• 3.3 本章小结
• 第4章 超声辐照对藻类生长的抑制效果
• 4.1 实验材料和方法
• 4.1.1 实验藻种
• 4.1.2 超声辐照
• 4.1.3 藻生物量的测定方法
• 4.1.4 主要仪器和设备
• 4.2 实验结果和讨论
• 4.2.1 藻类参数对超声辐照抑制藻类生长的影响
• 4.2.2 超声参数对超声辐照抑制藻类生长的影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 紫外线联合超声对藻类生长的抑制效果
• 5.1 实验材料和方法
• 5.1.1 实验藻种
• 5.1.2 超声辐照
• 5.1.3 紫外线辐照
• 5.1.4 藻生物量的测定方法
• 5.1.5 主要仪器和设备
• 5.2 实验结果和讨论
• 5.2.1 超声参数的影响
• 5.2.2 紫外线剂量的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 紫外线抑制藻类生长过程中对 MC-LR 的降解特性
• 6.1 实验材料和方法
• 6.1.1 实验仪器和试剂
• 6.1.2 实验方法
• 6.2 实验结果和讨论
• 6.2.1 紫外线剂量对微囊藻毒素降解的影响
• 6.2.2 铜绿微囊藻初始浓度对微囊藻毒素降解影响
• 6.2.3 紫外线辐照后培养时间对胞外藻毒素浓度的影响
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果