壓力作用后藍(lán)藻氣囊及活性變化規(guī)律研究.pdf

1、不同壓力下藍(lán)藻氣囊體積分?jǐn)?shù)的大小直接反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部氣囊的破裂情況，而氣囊又與藻類的上浮特性有著密不可分的關(guān)系，通過研究不同壓力作用后藍(lán)藻氣囊體積分?jǐn)?shù)以及藻類上浮特性，為藍(lán)藻水華的控制和藍(lán)藻水處理提供理論依據(jù)，進(jìn)一步探明藍(lán)藻的浮力調(diào)節(jié)機(jī)制。不同處理方式對藻類的去除效果及帶來問題各不相同，通過研究不同預(yù)處理方式后藻類氣囊和活性變化情況，剖析比較不同預(yù)處理可能導(dǎo)致藻類對水質(zhì)的不利影響，為含藻水的飲用水處理選用何種預(yù)處理方式提供一定的參考和考量依

2、據(jù)。主要研究成果如下:
　　(1)分別采用傳統(tǒng)的壓力毛細(xì)管法和本文建立的圖像分析法測定了不同壓力作用后藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)氣囊體積分?jǐn)?shù)。采用超薄切片機(jī)制得藍(lán)藻細(xì)胞切片，用透射電鏡拍攝照片，用圖像分析軟件分析藍(lán)藻氣囊體積占細(xì)胞總體積的比例，其中常壓下氣囊體積占細(xì)胞總體積的28％，經(jīng)0.3～0.5MPa壓力作用后氣囊逐步減少，經(jīng)0.6～0.7MPa壓力加壓后己看不到明顯的氣囊，剩余氣囊占細(xì)胞總體積的2.19％。而壓力毛細(xì)管法測得的未加壓氣囊體積

3、占細(xì)胞總體積的比例為10.93％。壓力毛細(xì)管法測得的氣囊體積是在1.2MPa加壓后，破裂氣囊的氣體通過細(xì)胞壁進(jìn)入水體，并析出到水面的氣體體積，因而比圖像法明顯偏低。
　　(2)化學(xué)預(yù)氧化條件下藍(lán)藻氣囊難以破裂。NaClO和KMnO4預(yù)氧化后藍(lán)藻氣囊變化不大，以至于藻類仍漂浮于水面，沒有沉淀。當(dāng)有效氯投加量達(dá)到4mg/L時才具有可觀的氣囊破裂比例，如此高的加氯量會導(dǎo)致藻細(xì)胞破裂，引起藻毒素和藻液外泄，導(dǎo)致消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
　

4、　(3)分析了壓力作用、氣囊破裂后藍(lán)藻細(xì)胞的光學(xué)性能。受壓力作用后，由于氣囊的變化，藍(lán)藻細(xì)胞表現(xiàn)出不同的光學(xué)性能。加壓前藍(lán)藻細(xì)胞呈暗綠色，含藻水濁度119NTU，施加0.7MPa壓力后藻細(xì)胞呈亮綠色，濁度大幅降低至27.2，降幅達(dá)到77.14％。由于加壓后藻細(xì)胞體積未有顯著減小，因此上述現(xiàn)象原因是當(dāng)藻細(xì)胞中存在氣囊時，藻液和氣囊組成兩相混合體，光線在水和藻液中穿透時遇到氣體，會發(fā)生折射，使光的透過性降低，由于肉眼觀察到的是透射光，因此未

5、加壓的藻類在肉眼中呈現(xiàn)暗綠色，而向四周的散射增強(qiáng)，散射濁度較大;當(dāng)氣囊破裂后，藻細(xì)胞內(nèi)為液體均相，光的投射能力強(qiáng)，所以藻細(xì)胞呈現(xiàn)亮綠色，散射光減弱，散射濁度減小。
　　(4)研究了壓力作用和預(yù)氧化后后藍(lán)藻活性。原藻的光合作用生產(chǎn)力0.043mgO2/μgChl-a。經(jīng)0.5～0.8MPa壓力作用后藻類光合作用速率隨著壓力增大小幅減弱，降幅為4.37％、18.45％、19.90％、21.84％，這主要是因?yàn)闅饽疑⒐庑阅軠p弱導(dǎo)致的光合

6、作用減弱，說明加壓基本不會影響藻類活性。預(yù)氧化后藻類生產(chǎn)力明顯降低，預(yù)氧化劑量越大藻類生產(chǎn)力越小，NaClO和KMnO4投加量為0.5～2.0mg·L-1時，藻類光合作用生產(chǎn)力分別介于0.015～-0.002mgO2/L和0.038～0.020mgO2/L之間，降幅達(dá)到100％和54％，說明預(yù)氧化對藻類有顯著的滅活作用，且NaClO滅活能力大于KMnO4，尤其當(dāng)NaClO投加量達(dá)到2.0mg/L時，光合作用總生產(chǎn)力為負(fù)值，藻類活性完全受

7、到抑制。
　　(5)在光照培養(yǎng)條件下，加壓后藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)的氣囊逐步恢復(fù)，培養(yǎng)時間越長(8-48h)、光強(qiáng)越強(qiáng)(500-8000lx)，氣囊恢復(fù)越多。在1000lx下培養(yǎng)8h、24h、48h后，藻細(xì)胞內(nèi)恢復(fù)氣囊占加壓前氣囊總體積比例分別為31.02％、45.68％、81.05％，加壓藻在500、2000、5000、8000lx光照強(qiáng)度下培養(yǎng)48h后，恢復(fù)氣囊占加壓前氣囊總體積比例分別為15.51％、37.42％、58.64％、72.2

8、8％。由于氣囊的恢復(fù)，散射光濁度也得到恢復(fù)，恢復(fù)濁度占原水濁度的比例分別為46.05％、43.27％、54.28％、71.42％。
　　(6)在光照培養(yǎng)條件下，加壓后沉淀的藍(lán)藻逐步上浮，培養(yǎng)時間越長(8-64h)藻類上浮比例越高，培養(yǎng)時間一定，在500lx下上浮比例最多，增加或減小光強(qiáng)均不利于上浮。在光照強(qiáng)度1000lx和2000lx時，藻類上浮比例均隨著時間的延長呈線性增加，1000lx光強(qiáng)下增加幅度大于2000lx光強(qiáng)，培養(yǎng)6

9、4h后上浮比例達(dá)到71％，而8000lx光強(qiáng)下，藻類基本沒有上浮。加壓藻在不同光強(qiáng)下經(jīng)過48h培養(yǎng)，當(dāng)光照強(qiáng)度為500lx時，藻類上浮比例最大，達(dá)到37.3％，此后隨著光強(qiáng)增強(qiáng)上浮比例逐漸減少。小光強(qiáng)不上浮是因?yàn)闅饽一謴?fù)緩慢，高光強(qiáng)高光強(qiáng)下藻類氣囊恢復(fù)最多，不上浮是因?yàn)樵孱惞夂献饔煤铣晌镔|(zhì)多，藻類重量大。這不符合傳統(tǒng)浮力調(diào)節(jié)機(jī)制中“光強(qiáng)較強(qiáng)時，合成物質(zhì)多，重量大，同時滲透壓增加，易導(dǎo)致氣囊的破裂，因而上浮少”的觀點(diǎn)，因此鎮(zhèn)重物調(diào)節(jié)才是藍(lán)