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user: 4. 去除溶解性藻毒素 去除溶解性藻毒素工艺方法比较如下表2。 Table 2 Comparison of extracellular algal toxins removal processe 去除溶解性藻毒素 方法名称 优缺点 物理方法 吸附法 传统吸附剂吸附效果不稳定，影响吸附效果的因素多，研究新型吸附剂可提高吸附效率和减少对环境的副作用。 膜滤法 具有良好的藻毒素去除效果，但成本昂贵，技术要求高， 系统运行不稳定。 化学方法 化学试剂氧化法 常见的净水工艺选择的氧化剂会产生有毒的代谢产物，高级氧化技术对去除溶解性藻毒素具有较好的应用前景。 光降解 实验室中降解效率良好，实际投入使用还需对催化剂进行改性，以提高藻毒素的降解效率。 光降解–氧化联用 依次使用UV和臭氧(UV/O 3 )在降解和解毒微囊藻毒素-LR方面表现出比臭氧和紫外线的单一或综合应用更好的性能，同时降低了臭氧的使用剂量。 生物方法 微生物降解 菌种的筛选和培养是提高其讲解效率的关键。 表2. 去除溶解性藻毒素工艺方法比较 4.1. 物理方法 4.1.1. 物理吸附 活性炭是以煤、木材和果壳等富含碳的有机材料为原料，经过炭化、活化和后期处理等过程得到的物质，其巨大的比表面积和复杂而发达的孔隙结构决定了活性炭极佳的吸附能力。根据粒径、比表面积和形态等，可将活性炭分为颗粒活性炭(Granular Activated Carbon， GAC)、粉末活性炭(Powdered Activated Carbon， PAC)和纤维活性炭(Activated Carbon Fiber， ACF)。根据国内外学者的研究效果可看出，纤维活性炭具有更大的比表面积和更为丰富的孔隙系统，同时使用形式具有多样性，因此吸附效果最高，可达99% [ 16 ]。 粉末性活性炭一般在80%以上，甚至可以达到90%，但通常需要很大的投加量，不利于污水处理厂的后续处理工作，在实际应用方面存在争议 [ 17 ] [ 18 ]。 而颗粒活性炭效果一般只达到70%以上，需要较长的接触时间，去除效果不稳定。同时GAC柱表面覆盖的细菌会降低对藻毒素的去除能力 [ 19 ]。 影响活性炭对藻毒素吸附能力的因素很多，如水体pH、天然有机物(Natural Organic Matter， NOM)的含量、活性炭表面的氧化物浓度等。水体pH可以改变藻毒素和活性炭表面的带电性，进而影响两者间的静电吸附作用。高pH环境通常不利于活性炭的吸附作用，此时活性炭表面带负电荷的离子数目增加，而藻毒素在高碱环境中同样呈负电性，阻碍了吸附作用。NOM被认为是影响活性炭吸附能力的主要因素，活性炭对于藻毒素的吸附过程是物理作用，不存在特异性和选择性，水体中的NOM与藻毒素分子间存在竞争吸附，且NOM的疏水性高于藻毒素分子，更易于被活性炭吸附，从而大大降低了活性炭对藻毒素的吸附效率 [ 7 ]。 也有学者致力于新型吸附剂的研究，探究出比活性炭具有更好的藻毒素去除效果的吸附剂。如有学者选择氧化石墨烯，石墨粉末经化学氧化处理后得到的产物氧化石墨烯具有较高的比表面积和丰富的表面官能团，在反应条件相同的情况下，GO对MC-LR和MC-RR的吸附能力分别1.7和1.87 mg/g，高于市售颗粒活性炭的1.4和1.03 mg/g。此外，相比于活性炭，经反复吸附和解吸后，GO 对于藻毒素的吸附能力没有明显丧失，可以持续使用 [ 20 ]。 也有学者选择天然粘土中提取的纳米硅酸盐类物质(Nanosilicate Platelet， NSP)吸附MC-LR，在适当条件下，其吸附效率可以达到99%，相比于其他吸附剂，NSP的优势在于其在吸附藻毒素的同时可以有效抑制水体中微囊藻类的生长，并且对环境产生的副作用更小 [ 21 ]。 4.1.2. 膜滤法 以压力驱动的过滤膜技术是去除藻毒素的另一种物理方法，包括反渗(Reverseos-Mosis， RO)、纳滤(Nanofiltration， NF)、超滤(Ultrafiltration， UF)和微滤(Microfiltration， MF) 4种技术。随着滤膜孔径的减少，对水中微囊藻毒素的去除效果也逐渐增加 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]。 膜滤法虽然具有良好的藻毒素去除效果，但成本昂贵，技术要求高，系统运行不稳定，目前只有少数国家的污水处理厂在使用。膜滤法的另一个局限在于对分离得到的藻毒素的保存问题，如果不能妥善处理，很容易造成藻毒素的二次污染。 4.2. 化学方法 4.2.1. 化学试剂氧化法 化学试剂氧化法主要包括氯化氧化法、臭氧氧化法、高锰酸钾氧化法和Fenton试剂氧化法。高锰酸钾氧化法和氯化氧化法是常见的净水工艺，在去除污水中杂质的同时也可以有效去除藻毒素类物质 [ 25 ] [ 26 ] ，但其副作用也相当明显，氯化氧化法容易与水中有机物反应生成致癌物质，而高锰酸钾法处理后水的浊度和锰含量都呈现偏高水平。高级氧化技术，如臭氧氧化法和Fenton试剂氧化法，对藻毒素和环境激素等微量有害物质有着良好的去除效果 [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] ，且中间产物大多无毒性，对水质影响较小，具有极佳的应用前景。臭氧与UV连用可增强对藻毒素的去除效果，而Fenton的去除效率与F 2+ 用量密切相关。 4.2.2. 光降解 有机物在光照下，通过自由基的作用先转化为小分子中间产物，进而变为气体和无机物的过程被称为光降解。由于具有高效的降解效率以及降解产物的低毒和无毒性，使得光降解被认为是极有应用前景的一种藻毒素降解方法。 Vilela等(2012)用涂有TiO 2 的平板玻璃反应器在太阳光下进行了MC-LR的降解实验，结果表明，在太阳光持续照射150 min后，溶液中MC-LR的含量降至WHO规定的安全浓度以下 [ 30 ]。 光照中紫外光的波长能够显著影响藻毒素的光降解效率，Mazur-Marzec等(2006)比较了节球藻毒素的粗提物溶液在3种不同光照条件下的降解速率，结果表明，NOD的含量在可见光条件下没有明显变化，在UV-A照射24 h后有不明显的下降，但在之后保持不变，而在UV-B照射24 h后NOD含量有明显下降，48 h后减少为原来的1/4 [ 31 ]。 基于光降解的前景性良好，目前很多学者致力于添加光催化剂、对光催化剂进行改性、掺杂元素等 [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] 方法，以提高藻毒素的降解效率。 4.2.3. 光降解–氧化联用 国内学者探究了UV/O 3 对MC-LR降解和解毒的有效性，并与其他三种处理工艺(O 3 ， UV， UV + O 3 )进行了比较。根据结果，依次使用UV和臭氧(UV/O 3 )在降解和解毒微囊藻毒素-LR方面表现出比臭氧和紫外线的单一或综合应用更好的性能，同时降低了臭氧的使用剂量 [ 27 ]。 4.3. 生物方法 生物降解藻毒素简单、安全、成本低、对环境影响较小。藻毒素的生物降解主要依赖于微生物的作用，微生物能够破坏蓝藻肝毒素结构中Adda基团的共轭双键，使环状结构转化成线性结构，进一步降解成短肽，从而使藻毒素毒性降低或消失。水体和底泥中的自然微生物群具有降解藻毒素的能力。 有学者于2009年就格丹斯克海峡中自然微生物和人工合成培养的微生物对节球藻毒素的降解效率进行了比较，结果显示，人工培养的细菌并不能有效去除节球藻毒素，而自然微生物群落则可在5~7 d内完全去除溶液中的节球藻毒素 [ 35 ]。 Ramani等(2012)则从佛罗里达奥基乔比湖采集水样作为 MC-LR的培养液，加入DC7和DC8的混合菌群进行培养，20 d后观察发现超过74%的MC-LR被降解 [ 36 ]。 也有学者成功分离出一种苍白杆菌属的溶藻类细菌FDT5，该细菌在经过人工驯化后，表现出强力的藻毒素去除特性，并且能够有效抑制水体中微囊藻的生长。 由上述研究可以看出，水体和底泥中的自然微生物群具有降解藻毒素的能力。提高微生物降解速率的关键在于菌种的筛选。但是富营养化水体及其沉积物通常处于缺氧或厌氧状态，因此探究微生物在厌氧条件下对藻毒素的降解具有更重要的现实意义。此外，微生物降解时间一般较长，实际水厂应用中时间成本较高。