[发明专利]一种利用天然色素快速光降解藻毒素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用天然色素快速光降解藻毒素的方法，属于水处理技术领域。具体地说，是采用不会对环境造成二次污染的，天然的，无毒、易于生物降解的天然色素作为光敏剂，光降解去除湖泊、水库、江河、海洋等水体中藻毒素的方法，也可用于水源受富营养化污染的城市之供水部门的水处理。

背景技术

水体富营养化导致的藻华爆发不仅破坏了水体的自然生态平衡，而且因为铜绿微囊藻等藻类能产生微囊藻毒素(Microcystin)、节球藻毒素(Nodularia)、束丝藻毒素(Aphantoxin)等多种毒素并向水体释放，对人、畜的饮用水安全构成了越来越严重的威胁。很早以前就有动物饮用了含蓝藻的水而中毒死亡的报道。1996年在巴西发生了100多人因微囊藻毒素而发生急性肝功能障碍，其中60人左右死亡。由于水体中的蓝藻毒素往往含量较低，经常表现出来的是慢性毒性。在研究了藻毒素对居住于有毒蓝藻水华频繁爆发的太湖周边城市居民肝功能的影响后，发现长期饮用受藻毒素污染的水对人群肝功能有影响，肝脏酶学指标活性与饮水藻毒素暴露等级之间呈线性趋势。饮用水中痕量藻毒素的存在促进人类肿瘤形成的现象也不容忽视，流行病学调查表明，饮用水中微量藻毒素的存在与人群中原发性肝癌、大肠癌的发病率有很大的相关性，严重地威胁着人类的健康。江苏海门、启东和广西扶绥地区的原发肝癌发病率高与当地居民长期饮用含微量藻毒素的浅塘水和河流水有关，而当地饮用深井水的居民原发肝癌发病率则相当低。我国重点治理的“三湖”都有着较严重的微囊藻毒素污染。2002年我们通过采样分析测定发现，我国云南滇池水华蓝藻细胞中的藻毒素-RR和LR含量分别为1.26和0.84mg/g细胞干重，滇池水体中的浓度分别为26.2和18.9μg/L，远远超过世界卫生组织和我国卫生部规定的饮用水藻毒素-LR 1.0μg/L浓度控制标准。

传统的水处理方法不能有效的去除藻毒素，虽然用现有的过滤装置处理饮水中的蓝藻细胞和藻毒素可以获得一些或暂时的效果，但紧跟着由于蓝藻的死亡，大部分藻毒素在细胞解体后进入周围的水体，导致出水中藻毒素浓度升高。因此，蓝藻暴发期间，在自来水厂出水中往往能检测到藻毒素的存在。穆丽娜等于1999～2000年在无锡的梅园、小湾里、充山水厂出水中都曾检测出藻毒素，最高达0.64μg/L；吴静等在某市两个水厂出水中检测到0.07～1.09μg/L的藻毒素-RR。因此，迫切需要一个有效的去除藻毒素的方法。

国内外研究者进行了大量的研究，目前已建立了活性炭吸附、反相渗透、氯化、臭氧分解等方法，但效果并不理想。因为藻毒素非常稳定，加热到300℃仍能维持很长时间不分解。尽管它们为多肽结构，但普通的蛋白水解酶对它们不起作用。藻毒素在阳光下或紫外光照射下均很稳定，不发生变化，但用TiO₂作为催化剂时可以使藻毒素发生光降解。目前的光降解技术都采用半导体材料TiO₂作为催化剂，利用能量较大的紫外光照射进行光催化降解。用TiO₂作为催化剂光降解藻毒素在天然水体中无法大规模实施，而且在通常水体pH条件下需在紫外光照下发生，无法在日光下进行，难以广泛应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有藻毒素处理技术的缺陷，提供一种简单有效、节能、廉价、易于大规模处理藻毒素污染的方法。该处理方法采用水体藻类，水生植物中天然存在的色素作为光敏剂，在日光的照射下来高效降解去除水中的藻毒素污染。这种天然色素来源广泛，制备或提取方便，成本低廉，在太阳光的照射下，可进行光氧化而产生自由基。

具体的说，本发明提供的藻毒素降解去除方法，采用自然太阳光照射光敏物质——色素，色素在光诱导下产生单线态氧、羟基自由基，过氧自由基和其他具有强氧化性的自由基。产生的自由基可显著破坏藻毒素分子中的Adda基团的β、γ双键，而导致藻毒素氧化、光降解，有效降低甚至完全消除了藻毒素生物毒性。

本发明中的色素广泛存在与水中各种微生物、藻类和水生植物中，具有光敏反应。这种天然色素不仅对藻毒素的光催化降解起着重要作用，而且在光照下其本身也有光降解过程，所以在水中无残留，不存在二次污染的问题。

本发明中的色素可为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c、叶黄素、β-胡萝卜素、藻胆素、藻红素、藻蓝素、别藻蓝素中的一种或几种。