《液中放電電漿(EHD)技術水體滅菌機制研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由張燦擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：液中放電電漿(EHD)技術水體滅菌機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張燦
- 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
飲用水和水環境安全是關係民生的重大科技問題。以液氯為代表的傳統化學消毒在水處理領域廣泛套用，其消毒副產物問題已經引起重點關注。液中放電電漿（EHD）是近年來發展迅猛的環境友好技術，集多種物化效應於一體，具有高效、低耗、無選擇性、無二次污染、操作簡便等優點，在水體滅菌領域具有良好的套用前景。鑒於現有研究中EHD產生過程的物化效應機制和對微生物滅活的生物效應機制尚不明確，本研究基於前期基礎，利用現代分子生物學技術，通過深入探討EHD產生過程中物化效應對受試細菌的超微結構、相關酶活性和核酸的影響，分析電漿物化效應中活性物質、紫外線、液相臭氧和雙氧水等對微生物的生物效應影響，探索EHD技術對水體細菌的滅活機制。同時以微觀機理研究結論為指導，結合裝置實際運行情況，改進EHD技術水體滅菌裝置，對工藝進行最佳化設計。本研究旨為EHD水體滅菌技術提供科學依據，促進EHD技術在水處理領域工業套用。
結題摘要
本研究基於對低溫電漿技術以及水中細菌內毒素污染特性的充分分析，採用介質阻擋放電電漿對水中典型受試細菌（如大腸桿菌、金黃葡萄球菌、枯草芽孢桿菌）和北京某水廠的實際水樣（沉後水和原水）進行實驗，從細菌滅活（大腸桿菌、金黃葡萄球菌、枯草芽孢桿菌、總大腸菌群、細菌總數、HPC細菌）方面評估低溫電漿滅菌效果，從超微結構變化、細菌內毒素釋放、DNA斷裂、水質的pH變化探討電漿滅菌機制，採用三維螢光光譜分析電漿對水廠原水和沉後水中有機物控制效果，以發光細菌法評價處理後水質的急性毒性。 結果表明，低溫電漿對水中大腸桿菌、金黃葡萄球菌和枯草芽孢桿菌具有明顯滅活效果；TEM結果表明大腸桿菌、金黃葡萄球菌和枯草芽孢桿菌滅活後的超微結構差異較大，結合電漿物理效應，探討大腸桿菌、金黃葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的不同滅活機制。採用電漿活化後的超純水進行瞬時和長期滅菌實驗，結果表明活化水有瞬時滅菌效果，靜置1h後滅菌效果明顯下降。以動態濁度法鱟試驗檢測電漿滅活大腸桿菌後釋放的內毒素活性，結果表明內毒素活性在電漿效應中得到控制；採用內毒素標準品溶液進行電漿處理，驗證低溫電漿對內毒素具有良好的降解作用；採用傅立葉紅外光譜分析了內毒素在低溫電漿效應中的降解機理。採用動態濁度法檢測內毒素活性，發現水中常見影響因素對內毒素活性檢測有干擾，開展了內毒素光譜研究和水體環境的常見鱟試驗影響因素的分析，提出了排除方法。採用凝膠電泳分析低溫電漿對大腸桿菌DNA的影響，從核酸變化的角度分析了電漿滅菌機制。本研究發現低溫電漿滅活超純水和菌懸液過程中水的pH值逐漸下降，表明低溫電漿處理後的水體呈強酸性，這也是低溫電漿滅菌的一個原因。採用發光細菌法檢測電漿處理的超純水和菌懸液的急性毒性，表明超純水和菌懸液經過處理後都具有明顯的急性毒性，並且隨著樣品靜置時間延長，急性毒性仍沒有下降。採用低溫電漿處理北京某水廠沉後水和原水，表明對總大腸菌群、菌落總數和HPC細菌具有明顯滅活作用，採用三維螢光光譜分析了電漿對水中有機物的降解作用。此外，低溫電漿處理後的沉後水和原水，都出現了急性毒性。與沉後水的加氯消毒相比，低溫電漿處理的沉後水具有相同程度的急性毒性。這說明低溫電漿具有明顯的滅菌效果，但是處理後的水樣仍具有潛在的風險。
