環(huán)境中微囊藻毒素的檢測(cè)、提純及其紫外光助催化降解的研究.pdf

1、隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化的日益加劇，藍(lán)藻水華爆發(fā)帶來(lái)的微囊藻毒素污染成為一個(gè)全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。微囊藻毒素MCs是由藍(lán)藻所產(chǎn)生的一種具有強(qiáng)烈致癌作用的肝毒素，其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類(lèi)繁多，以痕量形式穩(wěn)定地存在于各類(lèi)富營(yíng)養(yǎng)化的天然水體中，傳統(tǒng)的處理工藝難以有效祛除，這對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成了極大的潛在威脅。目前迫切要求對(duì)MCs進(jìn)行快速定性、定量分析的同時(shí)，也需要大量MCs純品作為試驗(yàn)材料進(jìn)行深入研究，以便尋找一種穩(wěn)定高效的方法降解祛除飲用源水中的MCs。本論

2、文圍繞著MCs的分離檢測(cè)、純化制備以及LIVA光助高級(jí)氧化方法(AOP)降解這幾個(gè)主題，以太湖梅梁灣采集的樣品為對(duì)象開(kāi)展了一系列研究工作。具體包括以下內(nèi)容： 優(yōu)化建立了基于固相萃取(SPE)-高效液相色譜(HPLc)和商品化的ELISA試劑盒的兩種途徑檢測(cè)中痕量MCs的方法。通過(guò)對(duì)樣品預(yù)處理中小柱、淋洗、洗脫、濃縮定容等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的單因素考察，確立的SPE方法能夠高效穩(wěn)定地將水樣中MCs濃縮富集1000倍；洗脫液采用配有DAD檢

3、測(cè)器的HPLC儀器，以含有三氟乙酸(TFA)的甲醇溶液等度洗脫方式進(jìn)行MCs檢測(cè)，SPE-HPLC方法不但可以定性不同種類(lèi)的MCs，而且可以進(jìn)行準(zhǔn)確定量檢測(cè)。結(jié)果同ELISA方法進(jìn)行了比較驗(yàn)證。采用這兩種方法對(duì)夏季太湖梅梁灣的水樣進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明水中主要含有的微囊藻毒素為MC-RR和MC-LR，其中：MC-RR含量更高，在峰值9月份兩種MCs濃度都已經(jīng)超過(guò)了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要采取措施控制。 在室溫條件下采用60﹪的甲醇結(jié)合藻細(xì)

4、胞超聲粉碎方法從水華藻漿中提取了MCs，毒素濃度較高而雜質(zhì)含量較低，調(diào)節(jié)pH值使殘余色素蛋白變性析出得以分離。在SPE-HPLC儀器上進(jìn)行了提取MCs分離條件的優(yōu)化，并運(yùn)用LC-ESI/MS設(shè)備進(jìn)一步確認(rèn)鑒定毒素類(lèi)型，結(jié)果表明MC-RR、MC-YR和MC-LR這幾種藻毒素是太湖水華藻樣中主要的MCs類(lèi)型，還包括一種去甲基化的MC-RR和一種未見(jiàn)報(bào)道的MCs；同樣以此提取液為對(duì)象，在Flash色譜和制備型HPLC儀器上進(jìn)行了MCs放大制備

5、試驗(yàn)，在流動(dòng)相比例為甲醇/水=55/45，流速選定為10mL/min，進(jìn)樣量為400μL的最佳條件下，同時(shí)分離、純化制得約0.1mg純凈MC．RR和MC-LR單體。 不同光照條件下考察了Fenton試劑和Fenton體系對(duì)高低不同濃度的提取MC-LR的降解情況，并采用甲基紫褪色光度法對(duì)過(guò)程中產(chǎn)生的羥自由基進(jìn)行間接測(cè)量，探討了這些過(guò)程中藻毒素降解的機(jī)理。結(jié)果表明Fenton體系可以部分降解MC-LR，降解速率和程度與Fenton

6、試劑用量成正比，基本遵循羥自由基氧化進(jìn)攻的機(jī)理；在低強(qiáng)度輻照OVA光照下，F(xiàn)e<3+>和Fe<'2+>能夠有效降解MC-LR，前者更為顯著，但過(guò)程中的羥自由基產(chǎn)量和毒素降解率的正相關(guān)性降低，F(xiàn)e(OH)<'2+>絡(luò)合物產(chǎn)生光生羥自由基是導(dǎo)致毒素降解主要的引發(fā)劑；UVA-Fenton體系中二者的協(xié)同效應(yīng)加速了體系中Fe<2+>/Fe<'3+>的循環(huán)，極大提高了羥自由基產(chǎn)量，使MC-LR降解速率大于Fen‘ton和Fe<3+>(Fe<2+>

7、)/UVA體系中降解速率之和；廣譜的太陽(yáng)光參與的Fe<2+>(Fe<3+>)體系和Fenton體系降解Mc-LR比UVA更為高效；在采用太陽(yáng)光照射和模擬天然水中的濃度和pH條件下，運(yùn)用ELISA檢測(cè)方法，發(fā)現(xiàn)Fe<'2+>(Fe<'3+>)和Fenton體系都可以緩慢降解水體中痕量的MC-LR，提出這可能是自然界中MCs分解、演變一種途徑。利用溶膠提拉并燒結(jié)的方法制備了納米TiO<2>薄膜。在模擬太陽(yáng)光的低輻照強(qiáng)度條件下；考察了pH值、

8、初始濃度和光照強(qiáng)度對(duì)納米TiO<,2>膜光催化降解痕量MC-LR標(biāo)準(zhǔn)品的影響，結(jié)果表明MC-LR在低強(qiáng)度UVA紫外光照下能夠有效地被納米TiO<,2>膜降解，當(dāng)pH4左右毒素分子在催化劑表面吸附量最大，降解速率最快；痕量Mc-LR光催化降解速率隨毒素初始濃度增大而提高，表觀反應(yīng)模式符合Langmuir-Hinshelwood反應(yīng)機(jī)理，其中降解的速率常數(shù)K和Langmuir吸附常數(shù)K分別為19.72μg(Lmin)<'-1>和6.57×1