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介质阻挡放电等离子体对铜绿微囊藻和片状微囊藻失活效果及相关生理生化影响

薛晓娟  
【摘要】:在我国的淡水湖包括巢湖、太湖、滇池等地区水华爆发时期的主要优势藻种之一为铜绿微囊藻,水华对环境生态系统及人类的身体健康均有严重威胁,传统的除藻方式难以高效、安全、经济的去除蓝藻。文章主要通过研究等离子体单独处理以及等离子体配合不同催化剂(Graphene-γFe_2O_3、H_2O_2和Fe~(2+))处理铜绿微囊藻和片状微囊藻后水溶液中三种长寿命活性物质(H_2O_2、NO_3~-和O_3)浓度变化、铜绿微囊藻和片状微囊藻的失活效果及微囊藻毒素MC-LR、MC-RR降解效果;此外在以上研究基础上对等离子体处理后铜绿微囊藻和片状微囊藻的相关生理生化特性改变(包括藻细胞内ROS、NO和MDA含量变化、藻细胞膜结构及新陈代谢能力改变)和对藻细胞主要生理功能相关基因相对表达进行检测;同时通过检测等离子体处理后再培养的两种藻细胞的藻毒素合成量、藻细胞增长速率、藻细胞胞内叶绿素含量变化、培养基中剩余营养盐含量及相关基因相对表达量的变化,研究了微剂量等离子体处理对铜绿微囊藻和片状微囊藻的长效效应。(1)随着等离子体处理时间的增加水溶液中的三种长寿命液相活性物质(H_2O_2、NO_3~-和O_3)含量均不同程度提高,与等离子体单独处理相比在等离子体协同Graphene-γFe_2O_3和Fe~(2+)体系中三种长寿命活性物质含量均不同程度的减少,可能是由于这三种活性物质被催化生成了·OH等其他活性物质;等离子体协同H_2O_2体系中,三种长寿命液相活性物质含量有不同程度的提高。(2)等离子体处理后铜绿微囊藻和片状微囊藻浓度随着处理时间迅速下降,具有良好的失活效果。同样水溶液中的微囊藻毒素MC-LR和MC-RR含量随着处理时间的增加先提高后降低,而在添加了不同催化剂(Graphene-γFe_2O_3、H_2O_2和Fe~(2+))后,藻溶液中的藻细胞失活率及微囊藻毒素降解率均有所提高。(3)等离子体处理后铜绿微囊藻和片状微囊藻中ROS、NO及MDA含量均大幅提升,而具有完整膜结构、形成代谢能力的藻细胞比例迅速下降。对于两种藻细胞中藻毒素合成、群落增长、光合作用和营养盐吸收的代表性基因相对表达量均不同程度的降低,说明微剂量等离子体处理可影响藻细胞的核酸转录表达等过程。(4)微剂量等离子体处理后铜绿微囊藻和片状微囊藻子代细胞的藻毒素合成能力、藻细胞增长速率、藻细胞光合作用相关色素合成能力及营养盐吸收能力均有不同程度下降,且相关代表性基因相对表达量均不同程度下降,说明藻细胞的相关基因表达受到抑制。


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