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(fā)明涉及一種用電子束輻照降解水中藻毒素的方法，屬污水處理技術領域。
背景技術：
藍藻水華及其毒素作為水體富營養(yǎng)化污染危害的重點，分泌對人類有害的微囊藻毒素，(MiciOcystin)。自來水處理工藝的混凝、沉淀、過濾、加氯等常規(guī)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(zhì)轉移至另一種介質(zhì)，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(chǎn)物的風險。生物法對降解微囊藻毒素雖然不產(chǎn)生二次污染，成本較低，但僅在水華發(fā)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(guī)水處理工藝對藻毒素降解的局限。
藻毒素的毒性在于其本身結構中的Adda基團，有苯環(huán)和共軛雙鍵組成。電子束能 使苯環(huán)發(fā)生變化而無臭無味，將其應用于Adda基團，期待使苯環(huán)直接開環(huán)或雙鍵發(fā)生變化，使藻毒素通過生產(chǎn)中間產(chǎn)物，進而降解成無毒物質(zhì)。且由于MC整個結構可寫為D-Ala-X-D-MeAsp/D-Asp-Z-Adda-D-Glu-Mdha/Dha,其特殊的氨基酸 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(jīng)達到IOOkW以上，折算成有效輻照效應，遠大于國內(nèi)大型鈷源所能達到的輻照能力，降低了輻照處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)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，且同時存在二次污染及“三致”效應的弊端，將電子束輻照這一核技術手段應用于藻毒素的降解去除。利用電子束在短時間內(nèi)使水分子反應產(chǎn)生大量的·0Η、θ8( -、·Η、H3O+等自由基與MC的特殊結構發(fā)生反應，將其降解。并通過氧化葉綠素，通過終止新陳代謝、中斷合成蛋白質(zhì)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，并將胞內(nèi)藻毒素向釋放之前進行降解，達到對細胞內(nèi)和細胞外毒素的共去除。本發(fā)明一種用電子束降解水中藻毒素的方法，其特征在于具有以下過程和步驟(以銅綠微囊藻分泌的毒素為例)。a、將藻液于敞開的環(huán)境下放置于電子束輻射窗，每次輻射能量保持在I. 8MeV，束流為I. 0mA，一次輻射劑量為lkGy。實驗中采用的輻射劑量為IkGy 5kGy ；
b、輻射結束后，將藻液倒回原培養(yǎng)瓶，繼續(xù)培養(yǎng)一段時間；
C、每天取一定量的藻液，分別提取胞外和胞內(nèi)毒素。胞外毒素采取直接過濾法，胞內(nèi)毒素在-80°C反復凍融再過濾提取；
d、提取出的毒素采用ELISA試劑盒測定，根據(jù)輻照后毒素的變化曲線，最佳輻射劑量是 3kGy 5kGy本發(fā)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(nèi)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(nèi)的毒素產(chǎn)生與釋放，彌補常規(guī)水處理工藝對微囊藻毒素去除的局限。本發(fā)明的方法利用電子束輻射去除微囊藻毒素，其制備成本低廉，處理效果好，在采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(fā)明中關于不同輻射劑量對藻細胞內(nèi)毒素的影響 圖2為本發(fā)明中關于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(fā)明的方法是通過以下步驟實現(xiàn)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 ;實驗中采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(nèi)毒素。將藻液以12000r · min Λ4°C離心lOmin，沉淀部分待用；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，用超純水反復洗滌3次，去掉藻細胞表面的毒素。洗滌后的沉淀加入少量超純水，_80°C低溫冰箱中反復凍融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(nèi)毒素測定。提取出的毒素采用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(lián)物，最后加入顯色底物后，顯色測定。(3)、毒素的總量通過所測定胞內(nèi)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(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(nèi)毒素產(chǎn)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，其特征在于有以下過程和步驟a、將藻液在敞開的環(huán)境下放置于電子束輻射窗，毎次輻射能量保持在I.8MeV，束流為I.OmA，輻射劑量為lkGy'kGy ； b、輻射結束后將藻液倒回原培養(yǎng)瓶，繼續(xù)培養(yǎng)一段時間； C、每天取一定量的藻液，分別提取胞外和胞內(nèi)毒素，胞外毒素采取直接過濾法，胞內(nèi)毒素在_80°C反復凍融再過濾提取； d、提取出的毒素采用ELISA試劑盒測定；根據(jù)輻照后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(fā)明涉及用電子束輻照降解水中藻毒素的方法，屬污水處理技術領域。本發(fā)明是水源水或飲用水處理環(huán)節(jié)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(nèi)毒素產(chǎn)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(huán)境中藻毒素，并抑制其產(chǎn)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(yōu)先權日2012年9月26日
發(fā)明者劉書宇, 王巖, 敖細勇, 吳明紅 申請人:上海大學