專利名稱：用電子束輻照降解水中藻毒素的方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
藍(lán)藻水華及其毒素作為水體富營養(yǎng)化污染危害的重點(diǎn)，分泌對(duì)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(zhuǎn)移至另一種介質(zhì)，一般化學(xué)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(fēng)險(xiǎn)。生物法對(duì)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(shí)有效的方法，能夠?qū)ξ⒛以宥舅剡M(jìn)行高效地降解，彌補(bǔ)常規(guī)水處理工藝對(duì)藻毒素降解的局限。
藻毒素的毒性在于其本身結(jié)構(gòu)中的Adda基團(tuán)，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(yīng)用于Adda基團(tuán)，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(jìn)而降解成無毒物質(zhì)。且由于MC整個(gè)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是表達(dá)生物活性的必需基團(tuán)，當(dāng)其結(jié)構(gòu)改變或被去除，毒素的毒性就會(huì)降低。且電子加速器(包括低能強(qiáng)流，中能2-3MeV和高能5MeV)的輸出平均功率已經(jīng)達(dá)到IOOkW以上，折算成有效輻照效應(yīng)，遠(yuǎn)大于國內(nèi)大型鈷源所能達(dá)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(shù)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(shí)存在二次污染及“三致”效應(yīng)的弊端，將電子束輻照這一核技術(shù)手段應(yīng)用于藻毒素的降解去除。利用電子束在短時(shí)間內(nèi)使水分子反應(yīng)產(chǎn)生大量的·0Η、θ8( -、·Η、H3O+等自由基與MC的特殊結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，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(xì)胞死亡，從而終止藻毒素的分泌和釋放。在滅活藻的同時(shí)，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(jìn)行降解，達(dá)到對(duì)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)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(shí)驗(yàn)中采用的輻射劑量為IkGy 5kGy ；
b、輻射結(jié)束后，將藻液倒回原培養(yǎng)瓶，繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)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(fù)凍融再過濾提??；
d、提取出的毒素采用ELISA試劑盒測(cè)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(jié)果表明，2飛kGy的輻射刺激對(duì)銅綠微囊藻生長影響顯著，對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)，達(dá)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(xì)胞內(nèi)的毒素產(chǎn)生與釋放，彌補(bǔ)常規(guī)水處理工藝對(duì)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(shù)處理水源水和飲用水的工程中有較大的應(yīng)用潛力。


圖I為本發(fā)明中關(guān)于不同輻射劑量對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)毒素的影響 圖2為本發(fā)明中關(guān)于不同輻射劑量對(duì)藻細(xì)胞外毒素的影響 圖3不同輻射劑量對(duì)藻液中藻毒素總量的影響。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本發(fā)明的方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的(以銅綠微囊藻分泌的毒素為例)
(I)、進(jìn)行不同劑量的輻照，輻射能量保持在I. 8MeV，設(shè)定束流為I. 0mA，一次輻射劑量為IkGy ;實(shí)驗(yàn)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(cè)定。將收集的藻細(xì)胞，用超純水反復(fù)洗滌3次，去掉藻細(xì)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(fù)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(cè)定。提取出的毒素采用ELISA試劑盒測(cè)定。先將微囊藻毒素抗體包固定在酶標(biāo)板上，使用時(shí)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(cè)定。(3)、毒素的總量通過所測(cè)定胞內(nèi)溶液及胞外溶液中的毒素加和。(4)、通過實(shí)驗(yàn)過程，得出對(duì)含藻水的電子束輻照處理最佳劑量為5Gry左右。對(duì)實(shí)施例中的試驗(yàn)過程或處理過程的分析和評(píng)價(jià)
利用直線加速器產(chǎn)生的電子束對(duì)銅綠微囊藻分別進(jìn)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(duì)藻細(xì)胞毒素產(chǎn)生和釋放過程的影響。表明電子束輻射對(duì)微囊藻毒素具有降解作用。2飛kGy的輻射刺激對(duì)銅綠微囊藻生長影響顯著，相關(guān)生理活動(dòng)受到影響。對(duì)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(duì)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(jié)構(gòu)，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(dá)到高效的降解目的。且隨著劑量的增加，作用顯著。
權(quán)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(jié)束后將藻液倒回原培養(yǎng)瓶，繼續(xù)培養(yǎng)一段時(shí)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(fù)凍融再過濾提?。? d、提取出的毒素采用ELISA試劑盒測(cè)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(shù)領(lǐng)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(shù)。實(shí)驗(yàn)過程證實(shí)電子束輻射對(duì)微囊藻毒素的降解作用。2~5kGy輻射對(duì)胞內(nèi)毒素產(chǎn)生具有明顯的抑制和去除作用，對(duì)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(jié)構(gòu)，達(dá)到高效的降解目的。去除效果隨著劑量的增加而顯著。當(dāng)輻射劑量為5kGy時(shí)，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(hào)C02F1/30GK102863047SQ20121036114
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者劉書宇, 王巖, 敖細(xì)勇, 吳明紅 申請(qǐng)人:上海大學(xué)