紫外线消毒对大肠杆菌的损伤及复苏的研究

调查了紫外线消毒后大肠杆菌的光复活和暗修复能力,分析了紫外线消毒对细胞膜、三磷酸腺苷以及核酸(DNA、RNA)的损伤,结合rec A的SOS损伤修复机制,阐述大肠杆菌对紫外线的响应机制.结果表明:20m J/cm2紫外线剂量下,大肠杆菌去除率为5.63-log,且经光复活和暗修复24h后,光复活和暗修复百分比分别达到0.018%和0.00042%,光复活能力明显大于暗修复能力.紫外线消毒过程DNA的损伤取决于片段长度,长片段16s rRNA的基因损伤更明显,水处理常规的紫外线消毒剂量对总ATP含量和膜的完整性影响较小,为紫外线消毒过程的复苏提供了基本保障.然而紫外线消毒对大肠杆菌的RNA损伤较严重,紫外剂量达到50mJ/cm2时,大肠杆菌失去了SOS损伤修复的能力,因此培养法检测80mJ/cm2时大肠杆菌的复苏能力极弱,recA相关的RNA的消失可用于指示微生物发生了不可逆损伤.     

紫外/超声协同灭活隐孢子虫的影响因素及机制

为研究UV/US（Ultraviolet/Ultrasonic,紫外/超声）协同对水中隐孢子虫的灭活机制,采用UV灯（功率为14 W）与US发生器（频率为20 kHz,功率为150 W）组合装置协同灭活隐孢子虫,考察pH、温度、浊度和HA（腐殖酸）对UV/US协同灭活隐孢子虫的影响,并通过SEM（扫描电镜）、蛋白质试验和琼脂糖凝胶电泳检测对灭活机制进行了探讨.结果表明:pH对UV/US杀灭隐孢子虫的影响不大,碱性条件下灭活率略高于中性和酸性条件;温度对灭活率有一定影响,5℃下灭活率较低,随温度的上升,灭活率逐渐提高,25℃下10 min灭活率可达99%以上;悬浮物抑制隐孢子虫的灭活,浊度为40 NTU时,UV/US作用25 min的灭活率仅为93.88%;HA对灭活的影响表现为低浓度促进,高浓度抑制;ρ（HA）高于10 mg/L时,继续增大ρ（HA）对隐孢子虫灭活率影响不大.研究显示:UV/US协同作用对隐孢子虫的灭活机制主要是使其卵囊破裂,同时损伤了隐孢子虫胞内的DNA.      

二氧化氯对剑水蚤类浮游动物的灭活与去除

进行了氯气和二氧化氯灭活剑水蚤的对比试验,并分析了pH值、有机物含量等对二氧化氯灭活剑水蚤的影响.在此基础上,对预氧化与混凝过程的协同除蚤效能进行了考察.结果表明,与氯气相比二氧化氯对剑水蚤具有更显著的灭活作用,在较低的投加量（1.0 mg/L）下,接触30 min就可以达到100％的灭活率.当水体pH值为5.7～8.0,灭活效果不受影响,但pH值为9.8可以导致灭活率降低10%.有机物含量对灭活率产生显著影响,有机物含量增加,则灭活率降低.混凝烧杯试验表明,二氧化氯投加量为0.9 mg/L时,二氧化氯预氧化与混凝沉淀的协同作用将完全去除原水中的剑水蚤.     

污水处理中紫外消毒效果的研究

紫外消毒技术相对于氯化法消毒,能够快速、有效地去除污水中粪大肠杆菌,操作简单方面,无副产物生成,对周围环境和人员安全可靠,在中国许多污水处理厂都已取代氯化法消毒并广泛应用。阐述了紫外消毒和微生物光复活现象的原理,并通过大量试验来研究紫外消毒技术去除粪大肠杆菌的效果,及经紫外消毒后出水中粪大肠杆菌光复活现象对紫外消毒效果的影响,提出可采用出水避光排放、增加紫外照射剂量、延长照射时间等方法来控制微生物光复活现象。     

超声灭活饮用水中隐孢子虫研究

为研究超声对饮用水中隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)的灭活情况,考察了超声频率、功率、pH值和温度对灭活率的影响,通过形态学观察初步探讨了超声灭活隐孢子虫的机制,并进行了灭活动力学分析.结果表明,低频有利于隐孢子虫灭活,19.8kHz,pH7.2,温度(20±1)℃条件下超声15min灭活率可达92.5%,频率升高灭活率反而下降.在本实验条件下,超声功率103W对隐孢子虫的灭活效果与151W的相近,pH值对超声灭活隐孢子虫的影响不大,36℃超声灭活15min灭活率为95.6%,而在9℃下超声15min灭活率为88.3%,水温升高有利于灭活.灭活前后的形态学变化表明超声空化作用导致细胞膜破坏,细胞质流出从而起到灭活孢囊的效果.超声灭活隐孢子虫遵循假一级反应动力学,灭活隐孢子虫以低频率高功率的效果最好,可认为隐孢子虫的灭活以超声空化的强度为主.     

超声灭活饮用水中隐孢子虫研究

为研究超声对饮用水中隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)的灭活情况,考察了超声频率、功率、pH值和温度对灭活率的影响,通过形态学观察初步探讨了超声灭活隐孢子虫的机制,并进行了灭活动力学分析.结果表明,低频有利于隐孢子虫灭活,19.8kHz, pH7.2,温度(20±1)℃条件下超声15min灭活率可达92.5%,频率升高灭活率反而下降.在本实验条件下,超声功率103W对隐孢子虫的灭活效果与151W的相近,pH值对超声灭活隐孢子虫的影响不大,36℃超声灭活15min灭活率为95.6%,而在9℃下超声15min灭活率为88.3%,水温升高有利于灭活.灭活前后的形态学变化表明超声空化作用导致细胞膜破坏,细胞质流出从而起到灭活孢囊的效果.超声灭活隐孢子虫遵循假一级反应动力学,灭活隐孢子虫以低频率高功率的效果最好,可认为隐孢子虫的灭活以超声空化的强度为主.     

紫外线消毒中的光复活作用

近年来，紫外线消毒技术在水处理中得到了越来越广泛的应用，它主要是利用短波紫外对微生物的伤害作用，通过在DNA中形成环丁烷嘧啶二聚体，阻碍基因的正常复制，从而导致细菌失活。但是细菌体内的光裂解酶在远紫外光和可见光作用下能够使失活的细菌重新获得活性，这就是光复活作用。低压消毒设备处理后大肠杆菌表现出了一定的光复活能力，但中压消毒设备能够有效的抑制其光复活作用；而噬肺军团菌在低压和中压设备处理后都表现出了很强的光复活能力。在应用紫外线消毒技术时光复活作用的影响不容忽视。     

紫外线消毒中的光复活作用

近年来,紫外线消毒技术在水处理中得到了越来越广泛的应用,它主要是利用短波紫外对微生物的伤害作用,通过在DNA中形成环丁烷嘧啶二聚体,阻碍基因的正常复制,从而导致细菌失活.但是细菌体内的光裂解酶在远紫外光和可见光作用下能够使失活的细菌重新获得活性,这就是光复活作用.低压消毒设备处理后大肠杆菌表现出了一定的光复活能力,但中压消毒设备能够有效的抑制其光复活作用;而噬肺军团菌在低压和中压设备处理后都表现出了很强的光复活能力.在应用紫外线消毒技术时光复活作用的影响不容忽视.     

复活光照强度对再生水紫外线消毒后大肠杆菌和粪大肠杆菌光复活的影响

研究厂复活光照强度对污水三级处理出水紫外线消毒后大肠杆菌和粪大肠杆菌光复活的影响.复活光强对复活的影响依消毒时紫外线剂量及菌种的不同而不同.不同复活光强(0～43ìW/cm2)下.大肠杆菌在5 mJ/cm2的紫外线剂量消毒后,复活情况基本不受复活光强影响.紫外线剂量增高至20 mJ/cm2后复活光强存在阈值,在43 ìW/cm2复活光条件下检测到明显的光复活,低于此光强没有检测到明显的光复活.粪大肠杆菌的光复活基本不受复活光照强度的影响.复活光强对细菌光复活的不同影响在光复活控制措施提出过程中需要考虑.     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

Effects of UV intensity and water turbidity on microbial indicator inactivation

The effects of UV intensity and turbidity on selected microbial indicator inactivation were investigated. Results showed that UV disinfection was effective in killing all the selected microbial indicators, the resistance order of the microorganisms was as follows： MS-2 coliphage 〉 Bacillus subtilis 〉 E. coil 〉 Staphylococcus aureus and Candida albicans. UV intensity had influence on the inactivation of all the microorganisms, high UV disinfection efficency was obtained with higher UV intensity. Turbidity had impact on the bacteria inactivation rate, but there was no evidence that turbidity had any negative contribution to MS-2 coliphage. Under the same UV dosage, higher UV intensity could overcome the negative influence of turbidity on UV performance, enhanced microorganism inactivation effect in turbidity water.     

大气压纳秒负脉冲放电对水中大肠杆菌的灭活

采用自行研制的喷嘴-板-筒式反应器,研究了大气压纳秒负脉冲空气放电对水中大肠杆菌（Escherichia coli, E.coli）灭菌率的影响因素及规律。实验中空气自放电喷嘴电极进入反应器,气流带动放电生成的活性粒子流到达并作用于水中大肠杆菌。研究结果表明:本实验装置可有效实现对水中大肠杆菌的灭活,灭菌率随着放电电压和脉冲重复频率的增加、放电处理时间的延长而升高;随着鼓气速率的增大先增大后减小;随着喷嘴电极直径的增加先减小后增大。当采用1.30 mm喷嘴电极,在脉冲峰值电压为-32 kV、重复频率80 Hz,鼓气速率为80 mL/min时,连续放电处理12 min,灭菌率达到91%。     

抗生素和纳米银对大肠杆菌耐药性的联合效应

以大肠杆菌（E.coli）为模式生物,研究了磺胺类抗生素（SAs）和纳米银（AgNPs）在单一或联合作用下对RP4质粒接合转移效应及E.coli突变效应的影响,并对联合作用方式进行了判别,基于分子对接技术和线性回归分析,探讨了两种效应的机制及其与毒性效应的关系.结果表明,在较低浓度范围内,所测12种SAs以及AgNPs在单一或联合暴露下对接合转移和突变均有促进作用,12组SAs-AgNPs混合物对接合转移频率促进率峰值的最大值和最小值分别为105.32%和46.96%,对突变体促进率峰值的最大值和最小值分别为1410.25%和238.38%.此外,SAs和AgNPs联合暴露对RP4质粒接合转移效应主要表现为协同作用,对E.coli突变效应主要表现为拮抗作用,且接合转移效应、突变效应与毒性效应之间具有良好的相关性.     

抗生素和纳米银对大肠杆菌耐药性的联合效应

以大肠杆菌（E.coli）为模式生物,研究了磺胺类抗生素（SAs）和纳米银（AgNPs）在单一或联合作用下对RP4质粒接合转移效应及E.coli突变效应的影响,并对联合作用方式进行了判别,基于分子对接技术和线性回归分析,探讨了两种效应的机制及其与毒性效应的关系.结果表明,在较低浓度范围内,所测12种SAs以及AgNPs在单一或联合暴露下对接合转移和突变均有促进作用,12组SAs-AgNPs混合物对接合转移频率促进率峰值的最大值和最小值分别为105.32%和46.96%,对突变体促进率峰值的最大值和最小值分别为1410.25%和238.38%.此外,SAs和AgNPs联合暴露对RP4质粒接合转移效应主要表现为协同作用,对E.coli突变效应主要表现为拮抗作用,且接合转移效应、突变效应与毒性效应之间具有良好的相关性.     

次氯酸钠对剑水蚤灭活动力学及紫外强化灭活

水源水体富营养化导致剑水蚤孳生,进入供水系统后威胁供水安全.为高效控制剑水蚤污染风险,通过适当增加NaClO灭活CT值（NaClO浓度与接触时间乘积）范围,系统研究了NaClO对剑水蚤灭活动力学过程,同时探讨了紫外照射对灭活效果的强化作用.结果表明：NaClO对剑水蚤的灭活动力学过程符合迟滞型两阶段准一级动力学过程,灭活反应活化能为3774J/mol;pH值对灭活动力学过程的影响,主要通过改变溶液中HOCl和ClO^-物质的量及其化学稳定性来实现.当灭活CT值超出70mg min/L时,中性条件下NaClO对剑水蚤的灭活效率最高,碱性次之,酸性最差;浊度物质会削弱NaClO对剑水蚤的灭活效果,浊度物质会迟滞NaClO从液相主体向剑水蚤体表边界层的传质过程,被剑水蚤体表吸附后也会阻碍NaClO向剑水蚤体内的渗透过程.紫外照射尽管无法实现对剑水蚤的灭活,但可以强化NaClO对剑水蚤的灭活效果,经紫外照射后,剑水蚤灭活迟滞期消失或缩短,同时灭活反应速率常数增加.当pH值为6、7和8时,紫外照射预处理后,各自灭活反应速率常数分别由0.0093、0.02185和0.0206提高至0.0105、0.02673和0.0286.     

石墨相氮化碳光催化灭活水中多重耐药菌研究

研究了光辐照和基于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）光催化对二级出水中1株四环素和氨苄西林抗性多重耐药菌E.coli CGMCC 1.1595的灭活效果.结果表明,汞灯辐照功率（100/300/500W）和辐照强度越高,其灭活效率相对越高,在500W汞灯60min辐照条件下,紫外长波（UVA）-可见光（300~579nm）对该多重耐药菌的灭活率为0.41log;基于g-C₃N₄的光催化对其灭活率为1.31log.相比未加g-C₃N₄催化剂的光辐照灭菌,在UVA-可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献为61%~69%;在可见光条件下g-C₃N₄对其灭活率的贡献达到60%~79%.在UVA-可见光g-C₃N₄光催化灭活E.coli CGMCC 1.1595反应体系中,活性氧自由基和电子空穴的活跃程度为：·OH > ·O₂^- > H₂O₂ > h⁺ > ¹O₂,·OH为该光催化体系的主要活性物质,其次是·O₂^-和H₂O₂.     

UV和H2 O2联合消毒灭活饮用水中大肠杆菌研究

以大肠杆菌为研究对象,对单独紫外线(UV)、H2O2及两者不同组合方式的灭活效果进行了分析.结果表明,单独H2O2对大肠杆菌基本无灭活效果,加入浓度为20 mg·L-1的H2O2接触时间为30 min时,灭活率仅为0.02个对数级;单独UV工艺可在一定程度上灭活大肠杆菌,紫外线剂量为10 mJ·cm-2时,灭活率可达到4.51个对数级.紫外线和H2O2联合消毒在一定程度上提高了消毒效果,且不同的组合方式对灭活效果有很大的影响.先UV后H2O2消毒效果优于先H2O2后UV,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2分别反应2.5、5、10、20 min后,两者的灭活率分别较单独UV消毒增加0.09、0.35、0.38、0.68和0.01、0.07、0.14、0.53个对数级.而UV与H2O2同时消毒效果优于UV与H2O2顺序消毒,当紫外线剂量为5 mJ·cm-2时,加入H2O2反应20 min后,灭活率较UV-H2O2和H2O2-UV工艺分别增加了0.43和0.58个对数级.随着紫外线强度的增加,大肠杆菌的灭活效果不断提高.     

臭氧水杀灭模式微生物效果的试验研究

臭氧水对所选择的模式生物(大肠杆菌、不动杆菌)均有很强的杀灭作用。随着施加臭氧水剂量(浓度)的上升,模式生物的灭活率显著上升;在1 mL的大肠杆菌菌液中滴加2 500μL臭氧水就可以将浓度约为106 CFU/mL的大肠杆菌全部杀灭;在1mL的不动杆菌菌液中滴加1 750μL臭氧水就可以将浓度约为106CFU/mL的不动杆菌全部杀灭,而且杀灭细菌效果持久,均无细菌再生现象。大肠杆菌对于高浓度臭氧水的抗性大于不动杆菌,其灭活速率K值分别为0.192 min-1、0.279 9 min-1,Chick一级反应动力学模型能够体现出大肠杆菌、不动杆菌的灭活特性,所得结论与实验结果一致。