光引发藻类降解有机污染物的作用机制

Advanced oxidation processes (AOP) with metal compound as photocatalyst, which easily results in existence of metal ion in water and potential hazards to aquatic ecosystem. Production of H2O2 photoinduced by algae can produce the hydroxyl radicals, which ecologically restore the polluted water and can provide a new method for degradation of organic pollutant. Up to now, the factors and the kinetic of degradation process, and the yield and factors of H2O2 production have been investigated. However, the production mechanism of H2O2, algae accumulation and enzyme effect are still in question. Therefore, this study mainly focuses on the production mechanism of H2O2, algae accumulation and enzyme effect in the degradation process of organic pollutant with the methods of classification recognition and theoretical analysis according to the cell structure and the physiology characteristic of algae. It will provide a reference for the polluted water restoration.

以金属化合物为催化媒介的高级氧化技术，导致被处理水体中存在金属离子，对受纳水体的生态系统造成潜在危害。光引发天然藻类可形成H2O2进而产生羟自由基，为生态修复受污染水体开辟了新途径。目前，已对光引发藻类降解反应的影响因素和动力学、以及H2O2产率及影响因素进行了研究，但尚不清晰藻类产生H2O2的路径、以及降解反应中藻富集与藻分泌酶作用。本研究基于藻细胞结构及生理特性，利用分类识别及理论分析方法，对光引发源于藻的产生H2O2的物质及路径、以及反应中藻富集和藻分泌酶作用展开讨论，为修复受污染水体提供有益参考。

随着经济和社会的发展，水污染问题日趋严重，特别是水中出现的具有药物活性的有机污染物导致水污染的复杂性，迫切需要研究新方法处理此类污染物。.以金属氧化物为媒介的光催化氧化技术可有效地降解水中难降解的有机污染物，但被处理后的水体中可能存在不同价态的金属离子，对受纳水体的生态系统造成潜在的危害。因此，研究环境友好的光化学氧化技术是降解水体中药物的优先方向。. 藻是一类真核微生物，可通过光反应和暗反应合成胞内有机质并释放出O2。已有研究表明，藻类对水体中过氧化氢（H2O2）浓度有重要的影响，且单线态氧（1O2）可光化学形成于植物体内。H2O2具有高氧化活性羟自由基（•OH）的重要前驱物，1O2与•OH类似有较强的氧化活性。因此，可利用藻类光化学形成典型活性氧（H2O2和1O2）降解水体中的药物。. 课题以水体中常见藻类为研究对象，基于藻细胞生理结构，对藻类光化学形成典型活性氧（H2O2和1O2）的功能性物质及多因子机制进行研究，揭示外源因素调控程度和典型活性氧形成水平（H2O2/•OH和1O2），分析藻源有机质中光敏性物质、典型活性氧形成路径和氧化降解水体中有机污染物的效能。. 课题研究表明，在H2O2/•OH和1O2形成过程中和有机污染物光降解中可以忽略藻的生化作用，主因是光敏性物质（叶绿素、类胡萝卜素、分泌物中小分子有机酸等）受到紫外光照射时变为激发态，经系列反应最终产生H2O2/•OH和1O2。该过程中，受到pH、光照强度、温度、藻种类及浓度、预处理模式等因素的影响。1O2形成量遵循指数增长模型，1O2初始形成速率与藻浓度呈幂函数的关系。以诺氟沙星为模型污染物，进一步说明了藻类光化学产生活性氧降解有机污染物的程度和效能。. 课题为有效掌控有机污染藻类光化学转化时调控程度与水平，为藻类光化学降解有机污染技术开发和相关反应器的研制提供理论参考。