藻细胞次生代谢嗅味物质的分析与去除研究

论文摘要

本文针对富营养化饮用水源的藻污染问题，以藻细胞次生代谢嗅味物质2-甲基异莰醇（MIB）和土臭素（GSM）为研究对象，建立了快速、准确可用于实际水样的分析测定方法；并进一步研究臭氧氧化对这两种典型藻细胞次生代谢嗅味物质的去除效果与机制。主要取得了以下研究结果：（1）采用稳定性同位素稀释吹扫捕集-气相色谱/质谱联用法测定水中典型嗅味物质MIB和GSM。结果表明：稳定性同位素内标d3-MIB和d5-GSM的加入，提高了样品回收率的稳定性。100ng/L加标浓度水平下，MIB和GSM的回收率范围为82%-101%，相对标准偏差分别为0.78%和5.20%。两者浓度在5-500ng/L范围内，线性良好；MIB和GSM的方法检出限分别为4.12ng/L和3.60ng/L。此方法适用于测定水源水和饮用水等清洁度较高的水样。（2）采用稳定性同位素稀释固相微萃取-气相色谱/质谱法测定环境水体中的典型嗅味物质MIB和GSM。结果表明：稳定性同位素内标d3-MIB和d5-GSM的加入，克服了回收率变化较大的问题。100ng/L加标浓度水平下，MIB和GSM的回收率范围为92%-103%，相对标准偏差分别为3.80%和1.72%。两者的线性范围为10-500ng/L，相关系数r大于0.9998。MIB和GSM的方法检出限分别为和7.10ng/L和3.00ng/L。此方法适用于藻含量高的环境水样的分析测定。（3）采用吹扫捕集前处理方法，考察pH、起始嗅味物质浓度、反应时间等因素对臭氧氧化去除MIB和GSM效果的影响，并进一步推测降解途径。结果表明：pH为7，反应20min，对于100ng/L的MIB和GSM，臭氧氧化去除率可以达到90%以上。臭氧氧化MIB和GSM的降解途径可能含有脱水，侧链官能团氧化，双环结构破坏，形成醛、酮、酸等过程，最终矿化为二氧化碳和水。（4）采用固相微萃取前处理方法，考察臭氧氧化去除库氏鞘丝藻及其次生代谢产物GSM的效能，并对其去除机理进行初步探讨。结果表明：臭氧氧化20min，叶绿素a浓度减少71%，GSM去除率大于98%。臭氧氧化可同时去除藻类和有效降低GSM浓度，使得最终藻液中剩余GSM接近于标准限值（13.94ng/L），在实际水厂中，该浓度再经过絮凝、过滤等步骤，可以达到出水标准限值10ng/L。但臭氧氧化会造成藻丝断裂和水体有机物浓度的的增加。因此，需要结合混凝等其他工艺，才能更好的实现藻及其代谢物的去除。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水中嗅味物质的来源及种类
• 1.2.1 水中嗅味物质的来源
• 1.2.2 水中嗅味物质的种类
• 1.3 水中嗅味物质分析方法的研究进展
• 1.3.1 感官分析方法
• 1.3.2 化学分析方法
• 1.3.3 感官气相色谱分析方法
• 1.4 水中嗅味物质的去除工艺研究进展
• 1.4.1 生物处理法
• 1.4.2 活性炭吸附法
• 1.4.3 化学氧化法
• 1.5 论文研究的目的意义和主要内容
• 1.5.1 论文研究的目的意义
• 1.5.2 论文研究的主要内容
• 第二章 水中典型嗅味物质分析方法的建立
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 实验方法及装置
• 2.3 稳定性同位素稀释吹扫捕集 -GC/MS 分析条件优化
• 2.3.1 内标物质及定量离子的选择
• 2.3.2 程序升温速率的选择
• 2.3.3 分流比的选择
• 2.3.4 样品吹扫温度的选择
• 2.3.5 盐浓度的选择
• 2.3.6 方法的线性范围、检出限、回收率
• 2.3.7 实际水体分析
• 2.4 稳定性同位素稀释固相微萃取 -GC/MS 分析条件优化
• 2.4.1 萃取纤维的选择
• 2.4.2 盐浓度的选择
• 2.4.3 萃取温度的选择
• 2.4.4 萃取时间的选择
• 2.4.5 解吸时间的选择
• 2.4.6 方法的线性范围、检出限、回收率
• 2.4.7 实际水体分析
• 2.4.8 两种前处理方法对比
• 2.5 本章小结
• 第三章 臭氧氧化去除水中嗅味物质
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法及实验装置
• 3.2.3 分析测定方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 臭氧稳定浓度的确定
• 3.3.2 pH 值对嗅味物质去除的影响
• 3.3.3 反应时间对嗅味物质去除的影响
• 3.3.4 嗅味物质起始浓度对嗅味物质去除的影响
• 3.3.5 臭氧和次氯酸钠氧化去除嗅味物质效果对比
• 3.3.6 臭氧氧化去除嗅味物质反应历程探讨
• 3.4 本章小结
• 第四章 臭氧氧化去除库氏鞘丝藻及其次生代谢嗅味物质
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 库氏鞘丝藻的培养
• 4.2.3 库氏鞘丝藻胞内外土臭素的提取
• 4.2.4 土臭素的分析测定方法
• 4.2.5 臭氧氧化去除土臭素
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 库氏鞘丝藻的生长曲线
• 4.3.2 库氏鞘丝藻的形态观察
• 4.3.3 臭氧氧化去除库氏鞘丝藻及其胞内外土臭素
• 4.4.4 臭氧氧化降解库氏鞘丝藻中土臭素的影响因素
• 4.4.5 臭氧氧化的除藻机理
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历