【摘 要】
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远洋船舶运输业和海水养殖业是我国涉海经济的重要产业。然而,远洋船舶排放的压载水和循环海水养殖池塘水体中的有害细菌滋生,对海洋生态系统及人类健康造成潜在的威胁。消毒是水体处理过程中灭活有害生物的重要手段。海水消毒技术主要包括物理法和化学法,其中物理法耗能高、持续性差,传统的氯化等化学法产生具有三致效应的有机消毒副产物（Disinfection Byproducts,DBPs）。近年来,基于硫酸根自由
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远洋船舶运输业和海水养殖业是我国涉海经济的重要产业。然而,远洋船舶排放的压载水和循环海水养殖池塘水体中的有害细菌滋生,对海洋生态系统及人类健康造成潜在的威胁。消毒是水体处理过程中灭活有害生物的重要手段。海水消毒技术主要包括物理法和化学法,其中物理法耗能高、持续性差,传统的氯化等化学法产生具有三致效应的有机消毒副产物（Disinfection Byproducts,DBPs）。近年来,基于硫酸根自由基（Sulfate Radical,·SO4-）的新型高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes,AOPs）在水体消毒领域引起人们的广泛关注,但对海水有害生物的灭活应用研究有限。本文采用紫外（Ultraviolet,UV）活化过硫酸盐(Peroxydisulfate,S2O82-,PDS)的新型AOPs,以革兰氏阴性菌-大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）和革兰氏阳性菌-无乳链球菌（Streptococcus agalactiae,S.agalactiae）作为海水有害生物的指示细菌,主要对UV/PDS系统灭活海水有害细菌的灭活效率、灭活机理及无机DBPs的产生等内容进行分析。研究结果如下:（1）UV/PDS系统在UV强度为30μW/cm~2,PDS浓度为0.1 mmol/L,反应120 s内对初始细胞密度为10~7 CFU/m L的E.coli和S.agalactiae灭活率分别高达4.13-log和4.74-log,随着PDS浓度及UV强度的增大,UV/PDS系统的细菌灭活率逐渐增高。相同条件下,当PDS超过15 mmol/L时UV/PDS系统对E.coli和S.agalactiae的灭活开始出现抑制趋势。随着海水中无机阴离子Cl-、Br-、HCO3-和SO42-等浓度的增加,UV/PDS系统对E.coli和S.agalactiae灭活均起抑制作用。UV/PDS系统中主要产生·SO4-和羟基自由基（Hydroxy Radical,·OH）,其中·SO4-对E.coli和S.agalactiae的灭活贡献率最大,分别达到41.05%和42.51%。（2）E.coli和S.agalactiae灭活机理研究表明,相对于单独UV照射,UV/PDS系统加剧了细胞结构的破坏,扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）显示UV/PDS处理后细胞表面出现明显的褶皱和孔洞。·SO4-及·OH等自由基对细菌细胞膜完整性的破坏导致胞内K+外泄,反应120 s后,E.coli和S.agalactiae胞外K+浓度分别达到1.11 mg/L和1.28 mg/L。另外,相对于单独UV照射,UV/PDS系统中E.coli和S.agalactiae细胞内的过氧化氢酶（CAT）和总超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶的活性变化更为剧烈。单独UV照射主要通过破坏细胞的遗传物质DNA来灭活细菌,而UV/PDS系统则通过破坏细胞完整性、新陈代谢、抗氧化酶活性及遗传物质等多种途径使细菌失活。（3）UV/PDS系统对海水有害细菌的灭活过程中溴酸盐（BrO3-）和氯酸盐（Cl O3-）等无机DBPs的生成与海水中天然有机质（NOM）浓度有关。以腐殖酸（HA）模拟海水中的NOM,HA浓度大于0.01 mmol/L及0.1 mmol/L,可避免Cl O3-及BrO3-产生。UV/PDS系统对实际海水（船舶压载水）E.coli和S.agalactiae灭活率分别为3.92-log和4.08-log,循环海水养殖池塘水E.coli和S.agalactiae灭活率分别为4.02-log和4.13-log,且均无无机DBPs的生成。综上所述,本文对UV活化PDS灭活海水有害细菌的效率灭活机理及无机DBPs的控制等研究结果,为远洋船舶压载水及循环海水养殖池塘水等海水水体有害细菌灭活的应用及海水消毒技术提供理论依据及技术导向。
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