微电流电解抑藻技术

  • 获奖名称: 微电流电解抑藻技术
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 长江委青年科学技术奖
  • 授奖单位: 长江水利委员会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院
  • 获奖年度: 2015
  • 获奖人员: 林莉、赵良元、吴敏、董磊、刘敏、冯璁、曹小欢
  • 成果简介:针对我国富营养化湖泊蓝藻水华频发，现有藻类末端治理方式成本大且效果不显著的问题，采用微电流电解技术对湖泊“种源”蓝藻进行治理，在蓝藻生长繁殖初期对其进行有效抑制，控制蓝藻复苏繁殖，避免水华发生。主要成果内容如下： （1）确定了采用微电流电解技术抑制湖泊蓝藻生长，控制蓝藻“种源”复苏繁殖的最佳时机是蓝藻的对数生长前期。 （2）掌握了微电流电解有效抑藻的电解条件。筛选出钌钛和不锈钢分别作为最优阳极和阴极材料；阳极材料对抑藻效果影响较大，阴极材料影响较小；电解抑藻效率随电流密度和电流时间的增加而有所提高，随细胞浓度的升高显著下降；电流密度的影响大于电解时间。 （3）阐明了微电流电解抑藻的机理。研究发现电解过程中产生了具有抑藻作用的活性物质，其中活性氯发挥了重要作用。探索了电解对铜绿微囊藻叶绿素荧光特征的影响，发现电解灭藻一方面通过破坏藻细胞光系统II和捕光天线藻胆体之间的连接，使藻胆体无法继续向光系统II传递光能，另一方面通过破坏藻细胞光系统II结构，使其无法进行光合作用，最终导致藻细胞的死亡。 （4）设计并制作了微电流电解抑藻装置，开展了野外示范应用。结果表明：微电流电解对湖泊蓝藻具有较强的抑制和杀灭效果。对于藻细胞初始浓度为1×104个/L的自然水体，采用9 mA/cm2电流密度电解2h后水体中的藻细胞彻底死亡。 依托项目成果，发表学术论文23篇，其中SCI收录13篇，EI收录2篇，发表于《Inorganic Chemistry》、《Chemosphere》等国际顶级期刊的论文有3篇。授权国家专利8项，其中发明专利3项，实用新型专利5项。“微电流电解抑藻技术”被水利部科技推广中心认定为水利先进实用技术，列入《2014年度水利先进实用技术重点推广指导目录》。 项目成果为我国浅水湖泊蓝藻水华控制提供了新思路和新方法。相关成果已成功应用于武汉市新洲区阳逻街新坳村常年出现大量藻类的河渠和水塘、武汉市后官湖等富营养化水体治理，取得了显著的社会效益、环境效益和生态效益。