用電子束輻照降解水中藻毒素的方法

2023-08-13 12:08:31 2

專利名稱：用電子束輻照降解水中藻毒素的方法
技術領域：
本發明涉及一種用電子束輻照降解水中藻毒素的方法，屬汙水處理技術領域。
背景技術：
藍藻水華及其毒素作為水體富營養化汙染危害的重點，分泌對人類有害的微囊藻毒素，(MiciOcystin)。自來水處理工藝的混凝、沉澱、過濾、加氯等常規水處理工藝尚無法有效去除水中的藻毒素，物理方法如氣浮、膜過濾和活性炭吸附等只能把MCs從一種介質轉移至另一種介質，一般化學氧化方法如氯化、高錳酸鉀氧化存在形成三致消毒副產物的風險。生物法對降解微囊藻毒素雖然不產生二次汙染，成本較低，但僅在水華發生的早期效果較好。尋找一種切實有效的方法，能夠對微囊藻毒素進行高效地降解，彌補常規水處理工藝對藻毒素降解的局限。
藻毒素的毒性在於其本身結構中的Adda基團，有苯環和共軛雙鍵組成。電子束能 使苯環發生變化而無臭無味，將其應用於Adda基團，期待使苯環直接開環或雙鍵發生變化，使藻毒素通過生產中間產物，進而降解成無毒物質。且由於MC整個結構可寫為D-Ala-X-D-MeAsp/D-Asp-Z-Adda-D-Glu-Mdha/Dha,其特殊的胺基酸 Adda 結構是表達生物活性的必需基團，當其結構改變或被去除，毒素的毒性就會降低。且電子加速器(包括低能強流，中能2-3MeV和高能5MeV)的輸出平均功率已經達到IOOkW以上，折算成有效輻照效應，遠大於國內大型鈷源所能達到的輻照能力，降低了輻照處理成本。

發明內容
本發明的目的是為了解決傳統水處理技術及工藝在毒素去除過程中的緩慢，不徹底及低效率性，且同時存在二次汙染及「三致」效應的弊端，將電子束輻照這一核技術手段應用於藻毒素的降解去除。利用電子束在短時間內使水分子反應產生大量的·0Η、θ8( -、·Η、H3O+等自由基與MC的特殊結構發生反應，將其降解。並通過氧化葉綠素，通過終止新陳代謝、中斷合成蛋白質而藻細胞死亡，從而終止藻毒素的分泌和釋放。在滅活藻的同時，降解水體中由藻分泌的大量毒素，並將胞內藻毒素向釋放之前進行降解，達到對細胞內和細胞外毒素的共去除。本發明一種用電子束降解水中藻毒素的方法，其特徵在於具有以下過程和步驟(以銅綠微囊藻分泌的毒素為例)。a、將藻液於敞開的環境下放置於電子束輻射窗，每次輻射能量保持在I. 8MeV，束流為I. 0mA，一次輻射劑量為lkGy。實驗中採用的輻射劑量為IkGy 5kGy ；
b、輻射結束後，將藻液倒回原培養瓶，繼續培養一段時間；
C、每天取一定量的藻液，分別提取胞外和胞內毒素。胞外毒素採取直接過濾法，胞內毒素在-80°C反覆凍融再過濾提取；
d、提取出的毒素採用ELISA試劑盒測定，根據輻照後毒素的變化曲線，最佳輻射劑量是 3kGy 5kGy本發明的方法其結果表明，2飛kGy的輻射刺激對銅綠微囊藻生長影響顯著，對胞內毒素，胞外毒素及總含量均有明顯的抑制和去除作用。2飛kGy輻射對胞外毒素的去除率分別為76. 9%,76. 2%,76. 2%和97. 7%，電子束輻射改變或去除了毒素中特殊結構，達到高效的降解目的，且隨著劑量的增加，效果顯著。藻液吸收輻射在溶液中形成的自由基有效地降解了毒素。本方法證明，電子束輻射能抑制藻細胞內的毒素產生與釋放，彌補常規水處理工藝對微囊藻毒素去除的局限。本發明的方法利用電子束輻射去除微囊藻毒素，其製備成本低廉，處理效果好，在採用電子束輻射技術處理水源水和飲用水的工程中有較大的應用潛力。


圖I為本發明中關於不同輻射劑量對藻細胞內毒素的影響 圖2為本發明中關於不同輻射劑量對藻細胞外毒素的影響 圖3不同輻射劑量對藻液中藻毒素總量的影響。
具體實施方式
實施例本發明的方法是通過以下步驟實現的(以銅綠微囊藻分泌的毒素為例)
(I)、進行不同劑量的輻照，輻射能量保持在I. 8MeV，設定束流為I. 0mA，一次輻射劑量為IkGy ;實驗中採用的輻射劑量分別為IkGy，2kGy，3kGy，4kGy，5kGy。(2)、每天取40ml的藻液，分別提取胞外和胞內毒素。將藻液以12000r · min Λ4°C離心lOmin，沉澱部分待用；上清液用O. 22Mm濾膜過濾，濾液即用作胞外毒素測定。將收集的藻細胞，用超純水反覆洗滌3次，去掉藻細胞表面的毒素。洗滌後的沉澱加入少量超純水，_80°C低溫冰箱中反覆凍融3次，以12000r - min —WC下離心lOmin，上清液用O. 22Mm濾膜過濾，濾液用作胞內毒素測定。提取出的毒素採用ELISA試劑盒測定。先將微囊藻毒素抗體包固定在酶標板上，使用時加入水樣和定量的MC-LR-HRP偶聯物，最後加入顯色底物後，顯色測定。(3)、毒素的總量通過所測定胞內溶液及胞外溶液中的毒素加和。(4)、通過實驗過程，得出對含藻水的電子束輻照處理最佳劑量為5Gry左右。對實施例中的試驗過程或處理過程的分析和評價
利用直線加速器產生的電子束對銅綠微囊藻分別進行1、2、3、4和5kGy的輻射，通過胞內毒素和胞外毒素的變化，分析了電子束輻射對藻細胞毒素產生和釋放過程的影響。表明電子束輻射對微囊藻毒素具有降解作用。2飛kGy的輻射刺激對銅綠微囊藻生長影響顯著，相關生理活動受到影響。對胞內毒素產生具有明顯的抑制和去除作用。2飛kGy輻射對胞外毒素的去除率分別為76. 9%,76. 2%,76. 2%和97. 7%，說明了電子束輻射改變或去除了毒素中特殊結構，藻液吸收輻射在溶液中形成的自由基有效地降解了毒素，達到高效的降解目的。且隨著劑量的增加，作用顯著。
權利要求
1. 一種用電子束輻照降解水中藻毒素的方法，其特徵在於有以下過程和步驟a、將藻液在敞開的環境下放置於電子束輻射窗，毎次輻射能量保持在I.8MeV，束流為I.OmA，輻射劑量為lkGy'kGy ； b、輻射結束後將藻液倒回原培養瓶，繼續培養一段時間； C、每天取一定量的藻液，分別提取胞外和胞內毒素，胞外毒素採取直接過濾法，胞內毒素在_80°C反覆凍融再過濾提取； d、提取出的毒素採用ELISA試劑盒測定；根據輻照後的毒素的變化曲線確定最佳輻照劑量為3-5kGy。
全文摘要
本發明涉及用電子束輻照降解水中藻毒素的方法，屬汙水處理技術領域。本發明是水源水或飲用水處理環節中，藻毒素去除的新型技術。實驗過程證實電子束輻射對微囊藻毒素的降解作用。2~5kGy輻射對胞內毒素產生具有明顯的抑制和去除作用，對胞外毒素的去除率分別為76.9%、76.2%、76.2%和97.7%，藻液吸收輻射在溶液中形成的自由基有效地降解了毒素。說明電子束輻射改變或去除了毒素中特殊結構，達到高效的降解目的。去除效果隨著劑量的增加而顯著。當輻射劑量為5kGy時，能有效去除含藻水環境中藻毒素，並抑制其產生。
文檔編號C02F1/30GK102863047SQ20121036114
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者劉書宇, 王巖, 敖細勇, 吳明紅 申請人:上海大學