低温条件下水源水中鱼腥味产嗅藻及嗅味物质的鉴定、生长规律与产嗅特性研究

Taste and odor has become one of the major indexes influencing drinking water quality in China. Although fishy odor problem caused by some algal proliferation in source water during low temperature period has been reported previously, it is difficult to identify the specific odorants, fishy odor producing algae, and odor production mechanism. This makes it difficult for further improvement of the water quality management and control. This proposal commits to develop the separation and identification method for fishy odorants. Based on this, the major fishy odor producing algae and related odorants would be identified for the fishy odor problem occurring in some typical source water during low temperature period. Afterwards, the driving factors for fishy odorant production procedure would be clarified based on the typical water quality index investigation, including algal variation, odor characteristics and typical odorants, etc. For some typical fishy odor producing algae, the major fishy odorants and variations would also be identified during algal growth procedure, then the procedure and influencing factors of algal growth and odor production would be further studied based on the batch experiments, so that to reveal the major synthesis mechanism for different fishy odorants. This study will provide the theoretical basis for the odor problem control and water quality management in drinking water industry.

嗅味已成为影响我国饮用水水质的主要指标之一。水源水中冬春季低温期藻类暴发导致的鱼腥味问题多有报道，但对于具体的嗅味物质、相关产嗅藻的种类及其产嗅特征等均难于确定，导致水源管理和水厂工艺处理缺乏目标。本课题拟在建立针对水中鱼腥味物质分离和鉴定方法的基础上，针对我国一些典型水源低温期存在的鱼腥味问题，鉴定主要的产鱼腥味藻类及主要嗅味物质，揭示鱼腥味物质的产生规律与暴发的主要驱动因子，探明不同产鱼腥味藻的生长规律、产嗅特性以及影响因子，进而揭示不同藻类生长代谢过程中鱼腥味物质的生成机制，为饮用水中鱼腥味问题的控制和水质管理提供理论基础。

嗅味是影响饮用水水质的重要感观指标，除研究较多的2-甲基异莰醇（MIB）和土臭素（geosmin）导致的土霉味问题外，冬春季节低温期、甚至冰雪覆盖水源水体中的鱼腥味问题也多有发生。目前对于鱼腥味物质的鉴定、相关产嗅藻及产嗅规律等均缺乏系统研究，给饮用水处理和水质管理造成极大困扰。本课题针对典型水源低温期存在的鱼腥味问题，在建立鱼腥味物质分离和鉴定方法的基础上，确定了主要产鱼腥味藻类及相关物质，探明了不同产鱼腥味藻的生长规律、产嗅特性及影响因子，揭示出不同藻类生长代谢过程中鱼腥味物质的生成机制，可为饮用水嗅味控制和管理提供理论基础。取得的主要成果如下：.（1）结合构建的感观气相色谱和全二维飞行时间质谱分析，对某水源冬春季低温期鱼腥味问题进行了系统解析，识别确认存在5种典型鱼腥味物质，其中2,4-庚二烯醛和己醛与鱼腥味强度有较强的相关性，其次为2,4-癸二烯醛、2-辛烯醛和庚醛；锥囊藻、辐尾藻、黄群藻、棕鞭藻和多甲藻五种藻与鱼腥味物质具有显著相关性，是诱发鱼腥味问题的主要藻类；（2）分离获得了10种常见低温产嗅藻，其中4种能够产生较强鱼腥味，包括锥囊藻、辐尾藻、黄群藻和棕鞭藻；对不同产嗅藻类，2,4-庚二烯醛产生潜力最高的为锥囊藻，己醛产生潜力最高的为直链藻；实际水源水体条件下，发现锥囊藻、辐尾藻的鱼腥味物质产量最高，对整体鱼腥味贡献最大，其次是黄群藻、棕鞭藻和多甲藻；（3）对低温条件下鱼腥味的产生机制进行了研究，发现典型鱼腥味产嗅藻（黄群藻和棕鞭藻）代谢产生的鱼腥味物质主要以2,4-庚二烯醛和 2,4-癸二烯醛为主，低温低光照可显著提升其单细胞产嗅量，其中低温（8°C）下的产嗅量是高温（24°C）下的3-5倍，低光照（10 μmol photons m-2 s-1）下是高光照（185 μmol photons m-2 s-1）下的2-4倍；生物降解是溶解性鱼腥味物质损失的主要过程，而挥发对鱼腥味物质损失的影响较小；因而，鱼腥味产嗅藻产嗅量的增加和生物降解能力下降，是低温条件下鱼腥味发生的主要原因。