由水體富營養(yǎng)化的加劇而引起的藻類水華頻繁發(fā)生,已成為全球性的環(huán)境問題。其中,擬柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)成為近年來新型的藍(lán)藻水華的主要藻種,其產(chǎn)生的柱孢藻毒素(Cylindrospermopsin,CYN)具有肝毒性。二氧化氯殺滅擬柱孢藻具有良好效果,但在殺藻過程中,胞內(nèi)藻毒素可能會(huì)釋放,影響飲水安全性。因此,本文研究在二氧化氯殺滅擬柱孢藻的過程中柱孢藻毒素的釋放與降解特性,并對(duì)殺藻過程中柱孢藻毒素的釋放機(jī)理進(jìn)行探討。 本文研究了擬柱孢藻初始濃度、C102投加量、反應(yīng)溫度、pH值對(duì)C102殺藻過程中柱孢藻毒素的釋放和降解規(guī)律的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)時(shí)間60min內(nèi)C102投加量為0.5mg/L和1.0mg/L的CYN釋放率、降解率均高于投加量為0.7mg/L的：達(dá)到120min時(shí),三個(gè)C102投加量下的CYN釋放率、降解率分別趨于接近。擬柱孢藻初始濃度對(duì)CYN釋放率和降解率的影響不明顯。CYN釋放率和降解率在酸性條件下高于中性和堿性條件。CYN釋放率和降解率會(huì)隨著溫度的升高而加快。反應(yīng)時(shí)間5min內(nèi),C1O2投加量為1.0mg/L時(shí)的釋放速率和降解速率遠(yuǎn)快于C102投加量為0.5mg/L和0.7mg/L時(shí)的速率。CYN降解速率與釋放速率相等并趨于穩(wěn)定的時(shí)間點(diǎn)隨著C102投加量的增大而前移。擬柱孢藻初始濃度增大、溫度的升高,均提高了CYN的釋放速率和降解速率。 通過二氧化氯殺滅擬柱孢藻過程中柱孢藻毒素的釋放和降解規(guī)律的研究,得到藻毒素釋放方程c=A2+(A1-A2)/[1+(t/a)^p],其較好地反映了不同條件下的CYN釋放量與時(shí)間關(guān)系。在C102殺藻過程中同時(shí)存在釋放與降解,在不同C102投加量下,60min后,胞外CYN殘余濃度均低于1.0μg/L,符合世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲用水中藻毒素含量不得超過1.0μg/L的規(guī)定。 本文考察了C102降解水中單一組分CYN的特性,以便探究C102降解CYN的規(guī)律。結(jié)果表明,CYN降解率隨C102投加量的增加而增大。CYN初始濃度對(duì)C102降解CYN的影響不明顯。溫度為25℃和30℃時(shí)CYN的降解率相等,高于溫度為15℃時(shí)CYN降解率。CYN的降解率在酸性條件下高于堿性和中性條件。C102降解CYN的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究表明,反應(yīng)級(jí)數(shù)為3,CYN初始濃度為2.82μg/L、15.11μg/L和28.04μg/L時(shí)相應(yīng)的速率常數(shù)分別為0.179μg-1·L·s-1、0.057μg-1·L·s-1和0.069μg-1·L·s-1;反應(yīng)速率常數(shù)隨著pH值的升高而減??；反應(yīng)活化能E為12.29KJ/mol。 通過透射電鏡(TEM)觀測ClO2殺藻過程中藻細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化發(fā)現(xiàn)：ClO2殺藻對(duì)藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)有一定程度的破壞。隨著時(shí)間的延長和ClO2投加量增大,藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度加劇。60min時(shí),細(xì)胞壁斷裂。ClO2殺藻過程中CYN的釋放并非由細(xì)胞壁的破裂而導(dǎo)致,而是由滲透擴(kuò)散作用引起。藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變促進(jìn)了CYN的擴(kuò)散釋放,CYN的釋放速率與藻細(xì)胞內(nèi)外CYN的濃度差有關(guān)。