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蓝藻水华是国内外亟待解决的重大环境问题之一,我国目前很多湖泊处于中度甚至重度富营养化状态,时刻面临水华爆发的威胁。H2O2具有强氧化性,能够对水华蓝藻产生很强的灭杀效果,最终产物是H2O和O2,铁盐能够催化H2O2产生更多的·OH,使得其氧化效果显著增强,因此加入少量的铁盐就能增强H2O2的杀藻效果,同时也能够节省H2O2的用量,本身不会对环境造成太多污染,该过程为水华蓝藻的治理提供了一种新的思路和方法。 我国不同湖泊爆发蓝藻水华时其优势种包括很多常见的水华蓝藻却又不尽相同,H2O2对不同水华蓝藻的杀伤效果也不尽相同;在H2O2杀藻过程中,铁盐的催化和光照催化起到重要的作用,同时胞外聚合物(EPS)也扮演着及其重要的作用。 本论文以有机铁和无机铁作为催化剂,以叶绿素荧光最大光量子产率Fv/Fm为指标,通过批实验,研究了铁盐催化H2O2对主要水华蓝藻的灭杀效果;通过荧光探针、激光共聚焦成像、红外光谱和高效液相色谱等手段研究了EPS和细胞膜在H2O2杀藻过程中的作用和变化,主要研究结果如下: (1)通过叶绿素荧光的技术手段,确定无机铁盐FeSO4催化H2O2杀藻效果较差,而有机铁盐EDTANaFe催化H2O2在光照下杀藻效果良好。在H2O2杀藻过程中,光照能够显著增强H2O2的杀藻效果。 (2) FeSO4催化H2O2杀藻效果较差的原因是在中性或弱碱性条件下,Fe2+被氧化成Fe3+后,粒径增大,形成沉淀颗粒,很难再次被还原为Fe2+,导致Fenton反应不能持续下去,而EDTANaFe能够始终使铁保持络合状态,维持Fenton反应的发生。 (3)利用EDTANaFe催化H2O2对主要的8种蓝藻进行灭杀效果对比,发各个蓝藻之间存在差异,在设定浓度下(H2O2=10 mg L-1,Fe2+=3 mg L-1) H2O2几乎不会对鱼害微囊藻造成影响,铜绿微囊藻也不容易被杀死,其它蓝藻较容易被杀死并且灭杀效果相差不大。 (4) EPS对H2O2杀藻效果产生重要影响,分离掉EPS的蓝藻细胞对H2O2变得非常敏感,但是不同蓝藻即使去除EPS,H2O2对其灭杀的效果仍然有差异。对于鱼害微囊藻,即使去除EPS,10mg L-1的H2O2仍然对其影响不大,对于其它蓝藻藻株,把没有去除EPS加入H2O2的藻液看作对比组,去除EPS再加入H2O2的处理组测定的Fv/Fm下降值是对比组的1.5~2倍,说明EPS大约能清除一半左右的H2O2毒害作用。 (5) H2O2的加入能够使细胞膜渗透性变大,或者使细胞膜受损,受损程度与叶绿素荧光Fv/Fm值下降关系比较统一,细胞膜渗透性变化的大小,可以认为是H2O2对各种蓝藻杀伤程度的衡量指标之一。 (6)在低浓度H2O2杀藻过程中,胞外聚合物的TOC变化不大,但是有一半左右的蛋白质类物质结构会发生变化,多糖类物质也会被部分降解,其中H2O2的加入能够将大分子组分打碎成较小分子量的物质。