H2O2及O3氧化两种典型蓝藻致嗅物质和灭藻效应研究

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21世纪以来,随着经济的快速增长,我国水体富营养化现象普遍发生。由于人口的高度密集和工业的迅猛发展,北京地区的生活污水和工业废水排放量不容小觑,由此带来的湖泊富营养化问题更为严重。因而,为了避免湖泊污染程度加剧,本文对北京33个城市湖泊富营养化现状进行了调查分析,结果表明,北京湖泊营养盐元素污染严重,氮含量达标率仅为9.1%,多数水体均已达到轻度或中度污染水平;铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻为水华暴发的优势藻种,其所产嗅味物质β-环柠檬醛和2-MIB也严重超出嗅阈值范围。为了解湖泊优势藻种的生长规律,从而有针对性地提出预防和治理措施,本文重点研究了不同温度条件对螺旋鱼腥藻生长变化的影响,结果显示,15℃条件下的藻细胞经过了短暂的适应阶段后快速繁殖,较25℃、35℃的生长潜力更大,其致嗅物质2-MIB的生成量也更高;尤其到了藻细胞衰亡阶段,胞内部分2-MIB释放到胞外,使水体散发出浓烈的土霉味,需要重点去除;与此同时,15℃的低温环境能促使螺旋鱼腥藻产生较多的荧光溶解有机物,且胞内外各种有机物含量均随着温度的升高而逐渐递减。传统的高藻原水处理技术主要依靠投加ClO2、Cl2、CuSO4等化学除藻剂,但会存在成本过高、易产生消毒副产物等问题,因而本文采用绿色氧化剂H2O2和O3来分别氧化铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻,以期为实际水治理技术提供一定的理论指导。研究结果表明,由于细胞壁和细胞膜的保护机制,对于胞内嗅味物质,不管是β-环柠檬醛还是2-MIB,均需要较高的氧化剂投加量才能达到良好的降解效果,且随着反应时间的延长,致嗅物质的去除率逐渐得到了提升;由于O3半衰期、嗅味物质结构等因素的影响,O3氧化2-MIB的二级动力学速率常数低于H2O2对β-环柠檬醛的降解速率;因H2O2或O3均能产生强氧化能力的·OH,严重破坏细胞膜脂质,损坏细胞内部的蛋白质和光合作用系统,进而灭活藻细胞;铜绿微囊藻所含DOM主要为酚类化合物、芳香族蛋白质以及微生物代谢产物,富里酸和腐殖酸含量很少,且各个组分的胞内外荧光强度相差不大,而螺旋鱼腥藻中则含有较多的腐殖质,且胞外荧光强度远远高于胞内;采用O3方式比H2O2更能有效去除DOM中的微生物代谢产物,适用于荧光指数FI值较高的藻类溶液。
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