环境中微囊藻毒素的检测、提纯及其紫外光助催化降解的研究

【摘要】： 随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻水华爆发带来的微囊藻毒素污染成为一个全球关注的环境问题。微囊藻毒素MCs是由蓝藻所产生的一种具有强烈致癌作用的肝毒素,其分子结构复杂、种类繁多,以痕量形式稳定地存在于各类富营养化的天然水体中,传统的处理工艺难以有效祛除,这对人类健康构成了极大的潜在威胁。目前迫切要求对MCs进行快速定性、定量分析的同时,也需要大量MCs纯品作为试验材料进行深入研究,以便寻找一种稳定高效的方法降解祛除饮用源水中的MCs。本论文围绕着MCs的分离检测、纯化制备以及UVA光助高级氧化方法(AOP)降解这几个主题,以太湖梅梁湾采集的样品为对象开展了一系列研究工作。具体包括以下内容: 优化建立了基于固相萃取(SPE)-高效液相色谱(HPLC)和商品化的ELISA试剂盒的两种途径检测水样中痕量MCs的方法。通过对样品预处理中小柱、淋洗、洗脱、浓缩定容等关键环节的单因素考察,确立的SPE方法能够高效稳定地将水样中MCs浓缩富集1000倍;洗脱液采用配有DAD检测器的HPLC仪器,以含有三氟乙酸(TFA)的甲醇溶液等度洗脱方式进行MCs检测,SPE–HPLC方法不但可以定性不同种类的MCs,而且可以进行准确定量检测。结果同ELISA方法进行了比较验证。采用这两种方法对夏季太湖梅梁湾的水样进行了检测,结果表明水中主要含有的微囊藻毒素为MC-RR和MC-LR,其中MC-RR含量更高,在峰值9月份两种MCs浓度都已经超过了有关标准,需要采取措施控制。 在室温条件下采用60%的甲醇结合藻细胞超声粉碎方法从水华藻浆中提取了MCs,毒素浓度较高而杂质含量较低,调节pH值使残余色素蛋白变性析出得以分离。在SPE-HPLC仪器上进行了提取MCs分离条件的优化,并运用LC-ESI/MS设备进一步确认鉴定毒素类型,结果表明MC-RR、MC-YR和MC-LR这几种藻毒素是太湖水华藻样中主要的MCs类型,还包括一种去甲基化的MC-RR和一种未见报道的MCs;同样以此提取液为对象,在Flash色谱和制备型HPLC仪器上进行了MCs放大制备试验,在流动相比例为甲醇/水=55/45,流速选定为10mL/min,进样量为400μL的最佳条件下,同时分离、纯化制得约0.1mg纯净MC-RR和MC-LR单体。 不同光照条件下考察了Fenton试剂和Fenton体系对高低不同浓度的提取MC-LR的降解情况,并采用甲基紫褪色光度法对过程中产生的羟自由基进行间接测量,探讨了这些过程中藻毒素降解的机理。结果表明Fenton体系可以部分降解MC-LR,降解速率和程度与Fenton试剂用量成正比,基本遵循羟自由基氧化进攻的机理;在低强度辐照UVA光照下,Fe~(3+)和Fe~(2+)能够有效降解MC-LR,前者更为显著,但过程中的羟自由基产量和毒素降解率的正相关性降低,Fe(OH)~(2+)络合物产生光生羟自由基是导致毒素降解主要的引发剂;UVA-Fenton体系中二者的协同效应加速了体系中Fe~(2+) /Fe~(3+)的循环,极大提高了羟自由基产量,使MC-LR降解速率大于Fenton和Fe~(3+)(Fe~(2+))/UVA体系中降解速率之和;广谱的太阳光参与的Fe~(2+)(Fe~(3+))体系和Fenton体系降解MC-LR比UVA更为高效;在采用太阳光照射和模拟天然水中的浓度和

【关键词】：微囊藻毒素 检测 制备 降解 光催化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X52
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