合肥研究院在介质阻挡放电灭藻效应和机理研究中获进展

　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所研究员黄青课题组在利用等离子体高效杀灭铜绿微囊藻技术及机理研究方面取得新进展，相关研究结果在线发表在英国自然出版集团（NPG）所属出版物《科学报告》上（Scientific Reports 2015, 5: 13683）。

　　随着全球水体富营养化程度加深，蓝藻水华问题已经严重危害到人类健康以及生态环境。铜绿微囊藻是蓝藻水华的优势种群，如何高效杀死藻细胞并避免造成水体的二次污染成为当前研究的一个热点问题。作为一种新兴处理技术，低温等离子体（non-thermal plasma或cold plasma）技术具有物理和化学处理的复合特性，已被广泛用于有机物降解、灭菌等方面，在污水和废水处理中也有较好的应用前景。但是，对于如何进一步提高等离子体杀灭藻效率及灭藻机理方面还有许多需要研究和解决的问题。

　　黄青课题组在利用等离子体技术处理含藻污水方面开展研究并不断取得进展。最近，研究人员采用大气压下介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge，DBD）的等离子体技术处理污水，其装置简单、操作方便、环境兼容性好，具有更好的应用开发潜力。在研究中，为了更准确计算铜绿微囊藻灭活效率，研究人员首先建立了基于流式细胞术的灭藻效率评价方法。基于此方法，检测到在放电处理过程中介于正常和死亡之间状态的细胞，并进一步证明其中不少为凋亡细胞。其次，设计实验清楚展示了DBD放电灭藻处理后有非常明显的延时效应，而合理利用这种效应，可大大提高等离子体处理效率。研究人员还详细分析了延时效应的主要因素，即放电产生的H2O2对藻细胞的作用，分析了DBD作用藻细胞引起藻细胞死亡或凋亡的两种方式，即在放电过程中直接损伤作用以及放电之后在胞外H2O2和胞内ROS作用下的间接损伤作用，由此提出合理利用放电时间和延时时间这一经济实用的处理方案，为高效利用等离子体处理含藻污水提供了新的实验方法和理论依据。

左图：流式细胞术检测DBD处理细胞状态。右图：DBD杀灭藻细胞直接和间接作用示意图。