【摘 要】
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空气中的细菌、真菌和病毒属于气载微生物,可以在空气中存活并进行传播,给人类健康带来严重威胁。本文基于二维材料MXene与Ti O2的新型光催化剂所构建的动态光催化反应器,系统地探究了紫外/光催化对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）、真菌孢子（杂色曲霉菌）、病毒（MS2噬菌体）与革兰氏阴性抗生素耐药菌（具有多重抗生素抗性的大肠杆菌）生物气溶胶的灭活效果。分析了紫外波长、辐照强度和相对湿度等因素对紫外/光
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空气中的细菌、真菌和病毒属于气载微生物,可以在空气中存活并进行传播,给人类健康带来严重威胁。本文基于二维材料MXene与Ti O2的新型光催化剂所构建的动态光催化反应器,系统地探究了紫外/光催化对革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）、真菌孢子（杂色曲霉菌）、病毒（MS2噬菌体）与革兰氏阴性抗生素耐药菌（具有多重抗生素抗性的大肠杆菌）生物气溶胶的灭活效果。分析了紫外波长、辐照强度和相对湿度等因素对紫外/光催化灭活效果的影响;探讨了细菌气溶胶的紫外/光催化灭活机理;比较了紫外/光催化体系灭活不同种类生物气溶胶的能耗差异;考察了紫外/光催化对抗生素耐药菌携带的ARGs的降解效果。光催化的加入能够显著提升单独紫外辐照的灭活效果,不同波段光源下紫外/光催化对生物气溶胶的灭活效率为UVC＞UVA;紫外/光催化灭活效率随辐照强度增大而增大;相对湿度的变化将影响反应器内平均辐照强度、光催化介导的ROS水平与水分子密度等因素,且受到各类微生物细胞结构差异的影响,增大相对湿度整体上对灭活效果具有抑制作用;由于改变停留时间会影响反应器内的湍流程度,因此紫外/光催化的灭活效率与停留时间并非简单的正比关系;进口浓度对紫外光催化灭活效果的影响与微生物种类及其细胞结构密切相关。另外,具有多重抗生素抗性的大肠杆菌与对抗生素敏感的大肠杆菌相比紫外敏感性更高。灭活机理方面,紫外辐照主要对微生物遗传物质造成损伤,而光催化能够破坏细胞结构,使得处理后样品生物毒性变大、总DNA浓度降低。光催化灭活后的金黄色葡萄球菌与抗生素抗性大肠杆菌未出现光复活与暗修复现象,且在可见光下呈现继续衰亡趋势。因此,光催化对微生物的灭活更为彻底。与单独紫外辐照相比,光催化灭活各微生物气溶胶所需的能耗显著下降。以杂色曲霉菌孢子为例,催化作用的引入使UV365紫外灭活所消耗的EE/O由0.159～0.224 k W·h/m~3降低至0.035～0.107 k W·h/m~3。紫外/光催化对ARGs有一定的去除效果。在UV254/催化条件下,对sul1、sul2、sul3抗性基因与16S r RNA的绝对丰度分别降低了0.42 lg、2.11 lg、0.40 lg和3.09 lg。
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