[发明专利]用电子束辐照降解水中藻毒素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电子束辐照降解水中藻毒素的方法，属污水处理技术领域。

背景技术

蓝藻水华及其毒素作为水体富营养化污染危害的重点，分泌对人类有害的微囊藻毒素， (Microcystin)。自来水处理工艺的混凝、沉淀、过滤、加氯等常规水处理工艺尚无法有效去除水中的藻毒素，物理方法如气浮、膜过滤和活性炭吸附等只能把MCs从一种介质转移至另一种介质，一般化学氧化方法如氯化、高锰酸钾氧化存在形成三致消毒副产物的风险。生物法对降解微囊藻毒素虽然不产生二次污染，成本较低，但仅在水华发生的早期效果较好。寻找一种切实有效的方法，能够对微囊藻毒素进行高效地降解，弥补常规水处理工艺对藻毒素降解的局限。  

藻毒素的毒性在于其本身结构中的Adda基团，有苯环和共轭双键组成。电子束能使苯环发生变化而无臭无味，将其应用于Adda基团，期待使苯环直接开环或双键发生变化，使藻毒素通过生产中间产物，进而降解成无毒物质。且由于MC整个结构可写为D-Ala-X-D-MeAsp/D-Asp-Z-Adda-D-Glu-Mdha/Dha，其特殊的氨基酸Adda结构是表达生物活性的必需基团，当其结构改变或被去除，毒素的毒性就会降低。且电子加速器（包括低能强流，中能2-3MeV和高能5MeV）的输出平均功率已经达到100kW以上，折算成有效辐照效应，远大于国内大型钴源所能达到的辐照能力，降低了辐照处理成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统水处理技术及工艺在毒素去除过程中的缓慢，不彻底及低效率性，且同时存在二次污染及“三致”效应的弊端，将电子束辐照这一核技术手段应用于藻毒素的降解去除。利用电子束在短时间内使水分子反应产生大量的·OH、eaq-、·H、H₃O^＋等自由基与MC的特殊结构发生反应，将其降解。并通过氧化叶绿素，通过终止新陈代谢、中断合成蛋白质而藻细胞死亡，从而终止藻毒素的分泌和释放。在灭活藻的同时，降解水体中由藻分泌的大量毒素，并将胞内藻毒素向释放之前进行降解，达到对细胞内和细胞外毒素的共去除。

本发明一种用电子束降解水中藻毒素的方法，其特征在于具有以下过程和步骤：（以铜绿微囊藻分泌的毒素为例）。

a、将藻液于敞开的环境下放置于电子束辐射窗，每次辐射能量保持在1.8MeV，束流为1.0mA，一次辐射剂量为1kGy。实验中采用的辐射剂量为1kGy ~5kGy；

b、辐射结束后，将藻液倒回原培养瓶，继续培养一段时间；

c、每天取一定量的藻液，分别提取胞外和胞内毒素。胞外毒素采取直接过滤法，胞内毒素在-80℃反复冻融再过滤提取；

d、提取出的毒素采用ELISA试剂盒测定，根据辐照后毒素的变化曲线，最佳辐射剂量是3kGy ~5kGy

本发明的方法其结果表明，2~5kGy的辐射刺激对铜绿微囊藻生长影响显著，对胞内毒素，胞外毒素及总含量均有明显的抑制和去除作用。2~5kGy辐射对胞外毒素的去除率分别为：76.9%、76.2%、76.2%和97.7%，电子束辐射改变或去除了毒素中特殊结构，达到高效的降解目的，且随着剂量的增加，效果显著。藻液吸收辐射在溶液中形成的自由基有效地降解了毒素。

本方法证明，电子束辐射能抑制藻细胞内的毒素产生与释放，弥补常规水处理工艺对微囊藻毒素去除的局限。本发明的方法利用电子束辐射去除微囊藻毒素，其制备成本低廉，处理效果好，在采用电子束辐射技术处理水源水和饮用水的工程中有较大的应用潜力。

附图说明

图1 为本发明中关于不同辐射剂量对藻细胞内毒素的影响

图2 为本发明中关于不同辐射剂量对藻细胞外毒素的影响

图3 不同辐射剂量对藻液中藻毒素总量的影响。

具体实施方式

实施例

本发明的方法是通过以下步骤实现的（以铜绿微囊藻分泌的毒素为例）：

（1）、进行不同剂量的辐照，辐射能量保持在1.8MeV，设定束流为1.0mA，一次辐射剂量为1kGy；实验中采用的辐射剂量分别为1kGy , 2kGy , 3kGy , 4kGy , 5kGy。