合肥研究院在介質阻擋放電滅藻效應和機理研究中獲進展

　　近期，中國科學院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所研究員黃青課題組在利用等離子體高效殺滅銅綠微囊藻技術及機理研究方面取得新進展，相關研究結果在線發表在英國自然出版集團（NPG）所屬出版物《科學報告》上（Scientific Reports 2015, 5: 13683）。

　　隨著全球水體富營養化程度加深，藍藻水華問題已經嚴重危害到人類健康以及生態環境。銅綠微囊藻是藍藻水華的優勢種群，如何高效殺死藻細胞并避免造成水體的二次污染成為當前研究的一個熱點問題。作為一種新興處理技術，低溫等離子體（non-thermal plasma或cold plasma）技術具有物理和化學處理的復合特性，已被廣泛用于有機物降解、滅菌等方面，在污水和廢水處理中也有較好的應用前景。但是，對于如何進一步提高等離子體殺滅藻效率及滅藻機理方面還有許多需要研究和解決的問題。

　　黃青課題組在利用等離子體技術處理含藻污水方面開展研究并不斷取得進展。最近，研究人員采用大氣壓下介質阻擋放電（Dielectric Barrier Discharge，DBD）的等離子體技術處理污水，其裝置簡單、操作方便、環境兼容性好，具有更好的應用開發潛力。在研究中，為了更準確計算銅綠微囊藻滅活效率，研究人員首先建立了基于流式細胞術的滅藻效率評價方法。基于此方法，檢測到在放電處理過程中介于正常和死亡之間狀態的細胞，并進一步證明其中不少為凋亡細胞。其次，設計實驗清楚展示了DBD放電滅藻處理后有非常明顯的延時效應，而合理利用這種效應，可大大提高等離子體處理效率。研究人員還詳細分析了延時效應的主要因素，即放電產生的H2O2對藻細胞的作用，分析了DBD作用藻細胞引起藻細胞死亡或凋亡的兩種方式，即在放電過程中直接損傷作用以及放電之后在胞外H2O2和胞內ROS作用下的間接損傷作用，由此提出合理利用放電時間和延時時間這一經濟實用的處理方案，為高效利用等離子體處理含藻污水提供了新的實驗方法和理論依據。

左圖：流式細胞術檢測DBD處理細胞狀態。右圖：DBD殺滅藻細胞直接和間接作用示意圖。