微电流电解对藻类生长的抑制机理研究

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1、分类号密级UDC编号硕士学位论文微电流电解对藻类生长的抑制机理研究学位申请人姓名:冯璁申请学位学科专业:水文学及水资源指导教师姓名:李青云教授级高工林莉高工二零一五年六月硕士学位论文论文题目：微电流电解对藻类生长的抑制机理研究论文作者：冯璁指导教师：李青云教授级高工林莉高工学科专业：水文学及水资源研究方向：水环境治理长江科学院二零一五年六月MechanismsofElectrolyticInhibitionofAlgaebyLow-amperageElectricCurrentAThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequiremen

2、tFortheMasterDegreeofEngineeringByFengcongChangjiangRiverScientificResearchInstituteSupervisor:Prof.LiQingyunSnEngr.LinLiJune,2015长江科学院硕士学位论文摘要摘要保护湖泊、治理蓝藻水华是当今国内外的重要课题。已有研究表明，微电流电解法作为一种电化学处理技术，可利用电极的直接氧化以及电解产生的活性物质的间接氧化作用有效抑制水体中藻类的生长，并且对水中其它组分影响小，不会造成二次污染。本文以铜绿微囊藻为代表性藻类，采用微电流电解技术对藻类的生长进行有效抑制

3、，探究了微电流电解有效抑藻的最优条件，研究了微电流电解对藻类生理生态特征的影响和电解间接氧化作用的抑藻效能，从多角度阐释了微电流电解抑藻的作用机理。主要研究结论如下：（1）比较了不同电极材料组合下微电流电解抑藻效果的差异，发现阳极材料对电解抑藻效率的影响较大，阴极材料对抑藻效率影响较小，选择了钌钛和不锈钢分别作为阳极和阴极材料。探究了微电流电解抑藻的主要影响因素，发现在一定范围内，电流密度、电解时间以及CaCl2浓度的增加均有助于提高电解抑藻效率，而电解液中Na2CO3以及MgSO4浓度的升高则会在一定程度上降低电解抑藻效率。采用BG-11培养基配制体积100ml、初始浓度为5

4、×105个/mL的铜绿微囊藻液，以钌钛、不锈钢分别作阳阴极，以10mA/cm2的电流密度电解处理15min即可实现对藻类生长的持续抑制。（2）通过研究铜绿微囊藻在不同电流密度下叶绿素荧光参数的变化，从生态生理特征角度揭示电解抑藻的作用机理。研究发现对于其他条件一定的藻液来说，抑藻存在相应的临界电流阈值。当电流密度小于临界值时，电解对藻细胞的胁迫未超过藻的耐受能力，藻液可在后期培养中恢复光合活性。若电流密度大于临界值，电解对藻的胁迫会超过藻的耐受能力，电解会破坏掉光合系统II的结构并阻断其与藻胆体之间的连接，使其无法进行光合作用，最终导致藻细胞的死亡。（3）从电解的间接氧化作用角

5、度出发，验证了活性物质的抑藻能力，发现微电流电解过程中确实产生了具有抑藻效果的活性物质，足量的活性物质对铜绿微囊藻具有良好的抑制效果，可导致已受电解破坏的藻细胞不能进行自身修复而彻底死亡。对不同条件下间接氧化作用的抑藻能力进行了探究，研究发现在一定范围内，Cl-浓度、电流密度以及电解时间的增加均有助于提高微电流电解间接氧化的抑藻效果。（4）检测并比较了电解产生的活性物质中活性氯与过氧化氢的生成量，发现在不同电流密度、电解时间或Cl-浓度下，活性物质抑藻效率与活性氯生成量呈正相关，而与过氧化氢生成量的相关性不强。进一步对比有无各类活性物质作用时藻类I长江科学院硕士学位论文摘要的生

6、长状况，得知活性氯与过氧化氢都具有一定的抑藻能力，但活性氯的抑藻能力高于过氧化氢，在活性物质抑藻过程中起主导作用。关键词：微电流电解；铜绿微囊藻；抑藻效能；活性物质；叶绿素荧光参数II长江科学院硕士学位论文摘要AbstractProtectinglakesandcontrollingalgaebloomaretheimportantsubjectsathomeandabroad.Previousresearchhasshownthatmicro-currentelectrolyticmethod,asakindofelectrochemicaltechnology,canuse

7、thedirectoxidationofelectrodeandtheindirectoxidationofactivematerialproducedbyelectrolysistoeffectivelyinhibitthegrowthofalgaeinwater,influencinglittleonothercomponentsinwaterwithoutcausingsecondarypollution.Thispaperadoptsthemicro-currentelectroly