典型高级氧化工艺治理船舶压载水有害生物及机理研究

船舶压载水携带的有害生物如细菌、藻类等对海洋环境产生了巨大的危害, 被全球环境联合会(GEF)认定为世界海洋的四大威胁之一，引起了人们广泛的关注。本研究将高级氧化工艺由处理一般的工业废水应用到治理船舶压载水有害生物中来，挑选出两种典型的高级氧化工艺（UV/(O3+H2O2)和UV/负载型改性TiO2）对压载水中不同的有害生物进行灭杀试验，一方面，分别在静态和动态模拟条件下，研究不同处理条件下的灭杀效果，从而得出这两种工艺治理压载水有害生物的最佳条件；另一方面，从反应原理上研究高级氧化工艺反应中自由基和活性态氧的产生历程，探讨自由基和活性态氧灭杀有害生物的理论机制。本研究为使用新的化学方法治理压载水有害生物提供了思路，推动了环境污染治理领域的研究进展，同时，从原理上进一步深入认识自由基和活性态氧灭杀压载水有害生物的机制，最终为高级氧化工艺治理压载水有害生物的实际应用提供理论依据。

本项目将高级氧化工艺由处理一般的工业废水应用到治理船舶压载水有害生物中来，挑选出两种典型的高级氧化工艺（UV/(O3+H2O2)和UV/负载型改性TiO2）对压载水中有害生物进行灭杀试验。项目原订研究内容基本都已完成，并取得了一定的研究成果。试验选取赤潮异弯藻（Heterosigma akashiwo）和大肠埃希氏菌（Escherichia coli）等微生物模拟船舶压载水中的有害生物。试验了藻类的不同检测，如显微镜直接观察法、中性红染色法等，选用成熟的菌落计数法检测定菌类的活性。试验了不同高级氧化工艺对微生物的灭杀效果。研究结果如下：.1. 分光光度仪法、显微镜血球计数板法检测模拟压载水中赤潮异弯藻和塔胞藻杀灭率，具有实验重现性低、人为因素干扰大等缺点，不适合用于两种单细胞藻类的杀灭率检测；脱氢酶活性检测法虽然实验重现性好，但其原先主要用于厌氧微生物活性的检测，对于两种绿色藻类的活性检测不够灵敏。.2. 中性红染色法检测模拟压载水中赤潮异弯藻和塔胞藻杀灭率具有操作简单、容易判断、实验结果重现性高的优点，是一种潜在的压载水有害生物活性检测的方法。其检测压载水中单细胞活性的最佳条件为：pH 7.3，中性红浓度0.22g•L-1，染色时间8min。.3. UV单独灭杀船舶压载水中有害生物，灭杀效果较好，杀灭率随时间的增加而上升。UV/O3对压载水中有害藻类的灭杀效果优于UV的单独处理。而在灭杀有害细菌时，UV/O3对压载水中有害细菌的灭杀效果比UV的单独处理略差。UV/(O3+H2O2)处理压载水中有害生物的效果明显好于前两者。这说明UV 、O3和H2O2这三者在处理压载水的过程中有较好的协同作用。.4. UV、UV/TiO2两种工艺都对压载水中的有害生物有着较好的杀灭作用。UV照射时间达到11min和12min时，对赤潮异弯藻和塔胞藻杀灭效果接近100%。UV/TiO2处理10min，对两种藻类杀灭率达到100%。相比之下，UV/ 负载型TiO2工艺对压载水中的有害生物的处理较优。加入TiO2后，杀灭率明显增加。流动状态会削弱UV/(H2O2+O3)和UV/负载型TiO2对有害生物的灭杀效果，但只要确保对压载水足够的处理时间，仍然能对菌类有较高的杀灭率。