壓力作用后藍藻氣囊及活性變化規(guī)律研究.pdf

1、不同壓力下藍藻氣囊體積分數(shù)的大小直接反應細胞內(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系，通過研究不同壓力作用后藍藻氣囊體積分數(shù)以及藻類上浮特性，為藍藻水華的控制和藍藻水處理提供理論依據(jù)，進一步探明藍藻的浮力調(diào)節(jié)機制。不同處理方式對藻類的去除效果及帶來問題各不相同，通過研究不同預處理方式后藻類氣囊和活性變化情況，剖析比較不同預處理可能導致藻類對水質(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)的壓力毛細管法和本文建立的圖像分析法測定了不同壓力作用后藍藻細胞內(nèi)氣囊體積分數(shù)。采用超薄切片機制得藍藻細胞切片，用透射電鏡拍攝照片，用圖像分析軟件分析藍藻氣囊體積占細胞總體積的比例，其中常壓下氣囊體積占細胞總體積的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，剩余氣囊占細胞總體積的2.19％。而壓力毛細管法測得的未加壓氣囊體積

3、占細胞總體積的比例為10.93％。壓力毛細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胞壁進入水體，并析出到水面的氣體體積，因而比圖像法明顯偏低。
　　(2)化學預氧化條件下藍藻氣囊難以破裂。NaClO和KMnO4預氧化后藍藻氣囊變化不大，以至于藻類仍漂浮于水面，沒有沉淀。當有效氯投加量達到4mg/L時才具有可觀的氣囊破裂比例，如此高的加氯量會導致藻細胞破裂，引起藻毒素和藻液外泄，導致消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。
　

4、　(3)分析了壓力作用、氣囊破裂后藍藻細胞的光學性能。受壓力作用后，由于氣囊的變化，藍藻細胞表現(xiàn)出不同的光學性能。加壓前藍藻細胞呈暗綠色，含藻水濁度119NTU，施加0.7MPa壓力后藻細胞呈亮綠色，濁度大幅降低至27.2，降幅達到77.14％。由于加壓后藻細胞體積未有顯著減小，因此上述現(xiàn)象原因是當藻細胞中存在氣囊時，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，散射濁度較大;當氣囊破裂后，藻細胞內(nèi)為液體均相，光的投射能力強，所以藻細胞呈現(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氧化后后藍藻活性。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％，這主要是因為氣囊散光性能減弱導致的光合

6、作用減弱，說明加壓基本不會影響藻類活性。預氧化后藻類生產(chǎn)力明顯降低，預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，降幅達到100％和54％，說明預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NaClO投加量達到2.0mg/L時，光合作用總生產(chǎn)力為負值，藻類活性完全受

7、到抑制。
　　(5)在光照培養(yǎng)條件下，加壓后藍藻細胞內(nèi)的氣囊逐步恢復，培養(yǎng)時間越長(8-48h)、光強越強(500-8000lx)，氣囊恢復越多。在1000lx下培養(yǎng)8h、24h、48h后，藻細胞內(nèi)恢復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光照強度下培養(yǎng)48h后，恢復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，散射光濁度也得到恢復，恢復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，增加或減小光強均不利于上浮。在光照強度1000lx和2000lx時，藻類上浮比例均隨著時間的延長呈線性增加，1000lx光強下增加幅度大于2000lx光強，培養(yǎng)6

9、4h后上浮比例達到71％，而8000lx光強下，藻類基本沒有上浮。加壓藻在不同光強下經(jīng)過48h培養(yǎng)，當光照強度為500lx時，藻類上浮比例最大，達到37.3％，此后隨著光強增強上浮比例逐漸減少。小光強不上浮是因為氣囊恢復緩慢，高光強高光強下藻類氣囊恢復最多，不上浮是因為藻類光合作用合成物質(zhì)多，藻類重量大。這不符合傳統(tǒng)浮力調(diào)節(jié)機制中“光強較強時，合成物質(zhì)多，重量大，同時滲透壓增加，易導致氣囊的破裂，因而上浮少”的觀點，因此鎮(zhèn)重物調(diào)節(jié)才是藍