超声灭活水中隐孢子虫影响因素及机制

采用超声灭活隐孢子虫卵囊,超声频率为19.8kHz,功率为151W,温度控制在(20±1)℃, 探讨了浊度、ρ(腐殖酸)及无机离子质量浓度对超声灭活隐孢子虫的影响,并通过扫描电镜观察及动力学分析探究了超声灭活隐孢子虫的机制. 结果表明:在浊度为0~21.46NTU范围内,隐孢子虫的灭活率先升后降,浊度为1.13NTU时灭活率最高,为94.7%;隐孢子虫灭活率随ρ(腐殖酸)的增加而降低,当ρ(腐殖酸)为50.0mg/L时灭活率降至78.4%. Cu2+、Mn2+和SO₄2-对灭活率影响较小,当ρ(Cu2+)为0.5mg/L时,隐孢子虫灭活率(93.2%)比未添加Cu2+时增加了0.7%;ρ(CO₃2-)增加,隐孢子虫灭活率下降,当ρ(CO₃2-)为150mg/L时灭活率降至82.5%. 扫描电镜形态学观察表明,超声可破坏隐孢子虫细胞结构;动力学分析表明,自由基氧化作用对灭活率的贡献为15.6%,说明超声灭活隐孢子虫的主要机制为空化作用产生的机械剪切作用.      

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.     

氯气灭活饮用水中隐孢子虫的影响因素

应用荧光活体染色法研究Cl2在水体中杀灭隐孢子虫的效果,并探讨投加量、作用时间、浑浊度、pH值、温度、有机物含量等对Cl2灭活隐孢子虫效果的影响规律,找出最佳投加量和作用时间.结果显示,隐孢子虫浓度1×106个/mL,温度22℃,pH7.0,浊度为1.0NTU,氯气投加量大于6.3mg/L,反应时间360min,隐孢子虫的灭活率可以达到预期灭活效果(灭活率﹥99.0%).隐孢子虫的灭活率与氯气投加量和作用时间成正相关;灭活率随着浑浊度增加逐渐下降,浑浊度0.1~20.0NTU范围内,氯气投加量为6.3mg/L,作用时间大于900min,即可保证隐孢子虫的灭活率符合预定要求;在弱酸性条件下氯气灭活隐孢子虫能力强于碱性条件,反应温度(5.0~35.0℃)范围内,隐孢子虫的灭活率与温度成正相关;HA浓度0~10.0mg/L,作用时间为360min时,灭活率随有机物浓度增加而降低.当作用时间为900min时,水中隐孢子虫的灭活率均大于99.0%.     

二氧化氯灭活水中隐孢子虫的影响因素及机理研究

以荧光活体染色法研究了ClO2浓度、灭活时间、浊度、pH值、温度、有机物含量等,对ClO2灭活隐孢子虫效果的影响,并利用扫描电镜和蛋白质实验初步探究了灭活机理.结果显示,当pH7.0,水温为25℃,浊度为1NTU时,投加3mg/L ClO2经过120min,可以达到最适消毒效果(存活率小于1%),隐孢子虫的灭活率与ClO2投加浓度、作用时间成非线性正相关.浊度是影响ClO2灭活隐孢子虫的主要因素,浊度越低,灭活效果越佳;水温(较)低,灭活效果稍差;酸性较于碱性更适宜ClO2灭活隐孢子虫;可溶性有机物一定程度上影响ClO2的灭活效果.扫描电镜和蛋白试验表明,ClO2主要破坏其细胞表面结构,从而引起隐孢子虫死亡.     

VUV/US耦合深度处理印染废水尾水的研究

采用真空紫外(VUV)/高频超声(US)耦合深度处理印染废水尾水,以TOC和UV254为污染物指标,比较了不同功率下VUV、US和VUV/US降解印染废水尾水的效果,以确定VUV/US的最佳功率组合;通过批式实验,探讨了反应时间、反应温度、初始pH值对VUV/US降解印染废水尾水效能的影响规律,解释了VUV/US对TOC和UV254的降解动力学.通过分析降解产物,揭示了VUV/US对印染废水尾水中残余难降解有机物的去除机理.结果表明,VUV/US的最佳功率组合为VUV16W、US100W,VUV/US处理印染废水尾水的效果明显优于单独UV和US的情况,存在着协同增效作用,反应120 min后VUV/US对TOC及UV254的去除率分别达到27.68%和93.03%.反应温度、初值pH值对VUV/US处理效果的影响较小.VUV/US降解TOC和UV254的反应动力学分别符合表观二级动力学模型和表观一级动力学模型.VUV/US过程是VUV直接光解、超声空化气泡内的热裂解和羟基自由基的氧化等协同作用,印染废水尾水中以苯系物为代表的难降解物主要通过羟基自由基的氧化作用去除.     

臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活研究

隐孢子虫灭活困难,给饮用水安全带来了挑战。实验以枯草芽孢杆菌孢子(ATCC6633)作为隐孢子虫的指示菌,研究了臭氧浓度、浊度、有机物、温度等因素对臭氧灭活枯草芽孢杆菌孢子的影响。研究表明,臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活与CT值相关,臭氧浓度对消毒效果影响较小;降低浊度、有机物含量,能提高臭氧对枯草芽孢杆菌孢子的灭活效率;温度降低,为保证一定的消毒效率,所需的CT值越大。研究结果为水厂合理控制运行参数提供了借鉴。     

臭氧灭活水中贾第虫影响因素研究

为研究O3在水体中杀灭贾第虫的效果,利用荧光活体染色法探讨了不同因素(CT值、pH值、温度、浊度、有机物含量和无机离子等)对O3灭活贾第虫效果的影响.结果表明,O3灭活贾第虫整个过程可分为指数和缓慢灭活期,指数灭活期反应速度明显快于缓慢灭活期[k1=(5.64±0.023)×10-1mg·min,k2=(2.72±0.002)×10-2mg·min,k1k2];浊度0.1～20NTU,温度5～35℃,pH值6.0～9.0,HA在0.5～10.0mg/L浓度范围内,浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,O3灭活贾第虫的能力减弱;酸性较碱性条件下臭氧杀灭贾第虫的能力更强;有机物浓度越高,在反应体系中与贾第虫发生了竞争作用,降低了灭活率;水中阴离子对灭活率的影响次序为:NO3-NoneSO24-HCO3-,而阳离子(Ca2+、Mg2+和Cu2+)均对灭活起到一定促进作用;当臭氧CT值≥15.0min·mg/L,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值、有机和无机杂质浓度范围内,贾第虫的灭活率均在99.0%以上.     

二氧化氯对不同微生物的灭活特性及其对群落结构特征的影响

二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15（mg·min）/L时,可实现对常见病毒（包括肠病毒71型、大肠杆菌噬菌体MS2等）3 log以上灭活率,在60（mg·min）/L时,可实现对常见细菌（包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）1.5 log以上灭活率,但灭活隐孢子虫卵则需要更高的剂量（如1.9 log灭活率可能需约600（mg·min）/L剂量）;在实际污水厂进水中,30（mg·min）/L二氧化氯剂量只能分别实现0.8 log和0.5 log的大肠杆菌和总大肠菌群灭活率。二氧化氯消毒效果随温度升高显著提升,对于不同微生物,pH的变化对二氧化氯消毒效果的影响可能存在不同,而水中的有机物通常会因消耗二氧化氯而降低消毒效果,但在自然水体中也存在由于天然有机物可能的影响导致消毒效果优于自配水的情况。关于二氧化氯消毒后细菌群落结构的变化研究不多,仅有少量研究涉及市政污水、再生水、饮用水等。二氧化氯消毒一定时间后,悬浮态和生物膜上的微生物均可能出现再生长现象,但再生长过程中这些残生细菌的群落结构变化及其生长分泌特性仍有待研究。     

紫外活化过硫酸钠灭活水中噬菌体MS2的特性及机制

水环境中的病毒对常见的消毒技术有较强的抵抗力.为了开发水中病毒的高效灭活技术,以噬菌体MS2为对象,研究紫外活化过硫酸钠（UV/PS）体系灭活病毒的特性和机制.采用双层平板法对噬菌体MS2进行定量检测,研究UV/PS对水样中噬菌体MS2的灭活率和动力学特征,并考察PS用量、pH值和噬菌体初始浓度等因素对灭活效果的影响.利用透射扫描电镜观察UV/PS处理前后噬菌体的形貌,利用电子顺磁共振波谱法确认反应体系中存在的自由基种类.在自由基淬灭实验的基础上,分析计算UV/PS体系中各因素对噬菌体灭活的贡献率.结果表明,当紫外辐照强度为160 μW·cm^-2时,UV/PS处理4 min即可去除4.39 lg的噬菌体MS2,较单独使用同样辐照剂量的UV消毒灭活率高1.44 lg.UV/PS体系对噬菌体MS2的灭活动力学过程符合一级反应动力学模型.增加体系中的PS初始浓度能明显提高对噬菌体的灭活率和灭活速率,而pH和噬菌体初始浓度对UV/PS灭活噬菌体的影响较小.UV/PS处理可导致噬菌体的衣壳破损,促进了噬菌体颗粒团聚.UV/PS体系中存在SO₄^-·和·OH,是噬菌体MS2灭活的重要因素.·OH比SO₄^-·对噬菌体MS2灭活的贡献更大.     

臭氧灭活水中铜绿微囊藻影响因素研究

为研究臭氧在水体中杀灭铜绿微囊藻的效果,利用中性红染色法探讨了不同因素(臭氧投量、作用时间、pH值、温度、浑浊度、初始藻细胞密度等)对臭氧灭活铜绿微囊藻效果的影响.结果表明,随着臭氧投量和作用时间的延长,藻灭活率明显增加.当浑浊度0.5~20NTU,温度5~35℃, pH值6.0~9.0,同时浊度越低,灭活效果越好;随温度上升,臭氧灭活铜绿微囊藻能力减弱;碱性较酸性条件下臭氧杀灭铜绿微囊藻的能力更强.藻样初始浓度对杀藻效果影响较大,细胞密度增大,杀藻效果急剧下降.当初始藻细胞密度为1.0×107cells/L,臭氧投量为2.0mg/L,作用时间40min以上时,在饮用水消毒的浊度、温度、pH值范围内,铜绿微囊藻的灭活率在99.0%以上,繁殖能力降低到0.     

Inactivation of Cryptosporidium by ozone and cell ultrastructures

The fluorescence staining method and scanning electron microscopy (SEM) were used to study the effect of ozone (O3) inactivating Cryptosporidium in water and cell ultrastructures variation to shed light on the mechanism of inactivation preliminarily.Results indicated that O3 had a stronger inactivating capability.When the concentration of O3 was above 3.0 mg/L and the contact time was up to 7 min,a significant inactivating effect could be achieved.The turbidity on inactivation effects was also found to be statistically significant in artificial water.With increases in turbidity,the inactivating effect decreased.Inactivation rate improved with a temperature increase from 5 to 25°C,but decreased beyond this.The inactivating capability of O3 was found to be stronger under acidic than that under alkalic conditions.When the concentration of organic matter in the reaction system was increased,the competition between Cryptosporidium and organics with O3 probably took place,thereby reducing the inactivation rate.In addition,the cellular morphology of Cryptosporidium varied with different contact times.At zero contact time,cells were rotundity and sphericity,at 60 sec they became folded,underwent emboly,and burst at 480 sec,the cell membrane of Cryptosporidium shrinked and collapsed completely.     

Ecophysiological responses of winter wheat seedling to aerosol wet deposition of Xi’an area, China

Aerosol leads to 30% reduction in solar radiation reaching the earth’s surface, and a similar reduction in crops yield for both wheat and rice. To determine the effect of aerosol wet deposition on crops, aerosol samples were collected in September, 2006 at Xi’an urban suburb (34?44 N, 109?49 E), and wheat seedlings were treated with aerosol of different concentrations in laboratory conditions. Changes in physiological and biochemical parameters of wheat seedlings were measured. In comparison with the control, the activities of superoxide dismudase (SOD) and catalase (CAT) and the concentration malondialdehyde (MDA) and oxidized glutathione (GSSG) of wheat seedlings increased progressively with increasing concentrations of added aerosol, while the opposite trend was seen for the activities of nitric oxide synthase (NOS), the concentrations of glutathione (GSH) and nitric oxide (NO), and the ratio of GSH/GSSG. When the seedlings were treated with the aerosol of 1 and 2 mg/L, the coleoptile elongation, shoot elongation and biomass accumulation were increased, the effect at treatment of 2 mg/L was most significant. However, aerosol treatments with rates of 3 and 4 mg/L resulted in a decrease in coleoptile elongation, shoot elongation and biomass accumulation in seedlings, and significant effect was for the treatment of 4 mg/L. Hence, lower concentrations of aerosol wet deposition were in favor of crops growth, but its higher concentrations could result in deleterious effects for crops and decreased crops growth.     

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.     

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.     

超声协同紫外灭活大肠杆菌实验研究

应用紫外、超声、超声协同紫外对大肠杆菌进行灭活,并从生物学角度对协同机理进行探讨。结果表明:实验条件下,紫外辐照剂量与大肠杆菌灭活率之间具有良好的线性关系,各紫外辐照剂量下的E.coli均发生了光复活现象。超声功率密度对于灭活结果具有显著意义(p0.05),研究中超声灭活大肠杆菌的最大相对功效值对应的工况为7.18W/cm2作用80s。超声的协同作用使紫外线消毒动力学方程K值由0.1增至0.1358,减小了细菌对UV的抗性;与单独紫外作用比较,超声与紫外协同作用的光复活率有所降低。超声与紫外同时作用对细胞形态结构产生严重的破坏,超声作用只能改变细胞的结构,而不能破坏其DNA;利用T4-EndoⅤ对CPDs的特异性识别特性,可发现经各工况处理后,大肠杆菌DNA均被降解,产生大量CPDS,且各工况下ESS含量变化曲线与各工况下大肠杆菌灭活率曲线的相关系数达到0.92。