环境中微囊藻毒素的检测、提纯及其紫外光助催化降解的研究

发布时间：2020-10-23 16:48

　　 随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻水华爆发带来的微囊藻毒素污染成为一个全球关注的环境问题。微囊藻毒素MCs是由蓝藻所产生的一种具有强烈致癌作用的肝毒素,其分子结构复杂、种类繁多,以痕量形式稳定地存在于各类富营养化的天然水体中,传统的处理工艺难以有效祛除,这对人类健康构成了极大的潜在威胁。目前迫切要求对MCs进行快速定性、定量分析的同时,也需要大量MCs纯品作为试验材料进行深入研究,以便寻找一种稳定高效的方法降解祛除饮用源水中的MCs。本论文围绕着MCs的分离检测、纯化制备以及UVA光助高级氧化方法(AOP)降解这几个主题,以太湖梅梁湾采集的样品为对象开展了一系列研究工作。具体包括以下内容: 优化建立了基于固相萃取(SPE)-高效液相色谱(HPLC)和商品化的ELISA试剂盒的两种途径检测水样中痕量MCs的方法。通过对样品预处理中小柱、淋洗、洗脱、浓缩定容等关键环节的单因素考察,确立的SPE方法能够高效稳定地将水样中MCs浓缩富集1000倍;洗脱液采用配有DAD检测器的HPLC仪器,以含有三氟乙酸(TFA)的甲醇溶液等度洗脱方式进行MCs检测,SPE–HPLC方法不但可以定性不同种类的MCs,而且可以进行准确定量检测。结果同ELISA方法进行了比较验证。采用这两种方法对夏季太湖梅梁湾的水样进行了检测,结果表明水中主要含有的微囊藻毒素为MC-RR和MC-LR,其中MC-RR含量更高,在峰值9月份两种MCs浓度都已经超过了有关标准,需要采取措施控制。 在室温条件下采用60%的甲醇结合藻细胞超声粉碎方法从水华藻浆中提取了MCs,毒素浓度较高而杂质含量较低,调节pH值使残余色素蛋白变性析出得以分离。在SPE-HPLC仪器上进行了提取MCs分离条件的优化,并运用LC-ESI/MS设备进一步确认鉴定毒素类型,结果表明MC-RR、MC-YR和MC-LR这几种藻毒素是太湖水华藻样中主要的MCs类型,还包括一种去甲基化的MC-RR和一种未见报道的MCs;同样以此提取液为对象,在Flash色谱和制备型HPLC仪器上进行了MCs放大制备试验,在流动相比例为甲醇/水=55/45,流速选定为10mL/min,进样量为400μL的最佳条件下,同时分离、纯化制得约0.1mg纯净MC-RR和MC-LR单体。 不同光照条件下考察了Fenton试剂和Fenton体系对高低不同浓度的提取MC-LR的降解情况,并采用甲基紫褪色光度法对过程中产生的羟自由基进行间接测量,探讨了这些过程中藻毒素降解的机理。结果表明Fenton体系可以部分降解MC-LR,降解速率和程度与Fenton试剂用量成正比,基本遵循羟自由基氧化进攻的机理;在低强度辐照UVA光照下,Fe~(3+)和Fe~(2+)能够有效降解MC-LR,前者更为显著,但过程中的羟自由基产量和毒素降解率的正相关性降低,Fe(OH)~(2+)络合物产生光生羟自由基是导致毒素降解主要的引发剂;UVA-Fenton体系中二者的协同效应加速了体系中Fe~(2+) /Fe~(3+)的循环,极大提高了羟自由基产量,使MC-LR降解速率大于Fenton和Fe~(3+)(Fe~(2+))/UVA体系中降解速率之和;广谱的太阳光参与的Fe~(2+)(Fe~(3+))体系和Fenton体系降解MC-LR比UVA更为高效;在采用太阳光照射和模拟天然水中的浓度和
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X52
【部分图文】：

图 1.2 光催化反应机理示意图Fig. 1.2 General mechanism of the photocatalysisTiO2+ hυ → TiO2+ h++ e-h++ e-→ 复合 + 能量H2O + h+→ ·OH + H+OH-+ h+→ ·OHO2+ e-→ ·O2-H2O +·O2-→ ·OOH + OH-2·OOH → O2+ H2O2·OOH + H2O2+ e-→ H2O2+ OH-H2O2+ e-→ ·OH + OH-H2O2+·O2-→ ·OH + OH-1.2.1.2 纳米 TiO2光催化技术的应用领域

禁带宽度为 3.2eV)，只能被波长小于 388nm 的紫外光和光所含光能的 3％～5％，图 1.3 显示了太阳光发射光长范围，两种光谱重叠区就是 TiO2在太阳光激发下的有光催化反应中存在太阳光利用率很低的问题，极大地影此，纳米 TiO2材料太阳能光催化氧化技术的工业应用现有效利用太阳光进行光催化降解有机物[120]。来分，可分为悬浮相和固定相体系两种。前者直接将纳，通过机械搅拌或空气鼓泡方式使粉体颗粒分散均匀，高的反应界面，光反应器结构简单，光催化效率较高，杂，回收困难，因此，悬浮式光催化反应体系仍主要用机物降解处理的可行性分析，目前还不适宜应用于大批粒的分离步骤，但由于反应物与光催化剂接触的界面面大程度的下降，因此需要解决好提高光催化效率的问题性研究的重点。

东南大学博士学位论文等度洗脱建立并优化了一套固相萃取(SPE)结合高效液相色谱(Hs 的方法，特点是简单低毒、灵敏度高、易操作，既适于应用实际样解体系中的 MCs 的下降的水平。通过对预处理过程中关键环节进试验比较了淋洗剂、洗脱剂、固相萃取柱、浓缩定容方式等因素作为该方法的普及应用了提供科学依据。为了对本方法检测 MCs们同时基于市售的商品化 ELISA 试剂盒也建立了一套水中痕量 SPE-HPLC 方法相互对照，两种方法的结果基本一致。
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本文编号：2853288