技術生物所發現等離子體放電可殺滅藍藻細胞并降解毒素

　　中科院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所研究員黃青帶領的團隊近年來一直致力于荷能粒子輻射作用于生物及生物分子的機理及應用生物光譜技術研究輻射條件下生物損傷的原初物理化學變化過程研究。近期，該研究組利用等離子體技術處理水體有害微生物，發現等離子體放電可高效殺滅藍藻細胞并降解毒素。

　　藍藻水華暴發嚴重影響水體景觀和水體功能，藍藻細胞死亡后釋放的微囊藻毒素直接威脅飲用水安全和人類健康。因此，探索殺滅藍藻細胞和降解藍藻毒素的新方法新技術具有重要的現實意義。等離子體放電是得到低能帶電粒子的一種重要方式，其放電過程產生帶正電的離子和負電的電子，能量可達上千電子伏特，它們與水分子碰撞可以產生活性氧和自由基等，并且伴有紫外線，能氧化降解水中的多種有毒有害物質，是一種高級氧化水處理技術。

　　現有報道的水處理研究一般只考慮殺滅藍藻細胞或者去除藍藻毒素，技術生物所的研究組研究表明，等離子體水處理技術具有綜合優勢，即在殺滅藍藻細胞的同時又能把藻細胞釋放的毒素降解去除，同時，研究闡明了其中的物理化學過程，這為等離子體水處理新技術及方法提供了實驗基礎和理論依據。

　　2012年，該課題組構建了汽-液界面放電等離子體裝置并應用于實際巢湖藍藻水華水體中，針對水體中的微囊藻毒素(銅綠微囊藻是淡水水域藍藻水華的優勢種群之一)進行處理，發現放電等離子體可有效降解微囊藻毒素。近期，該課題組研究了等離子體處理銅綠微囊藻細胞的效果和機理，張宏博士等利用三維熒光光譜技術并結合流式細胞術觀測藻細胞氧化損傷過程，他們發現，放電等離子體不僅能夠高效殺死藍藻細胞，同時還能降解其釋放的藍藻毒素：課題組首先利用三維熒光光譜技術并結合流式細胞術觀測藻細胞氧化損傷過程，發現等離子體放電產生的羥自由基攻擊銅綠微囊藻細胞，使細胞膜受損，細胞內含物包括微囊藻毒素向水體釋放，H2O2分子進入藻細胞內造成進一步損傷;隨著等離子體作用時間的延長，持續產生的羥自由基、H2O2等活性物質能繼續降解從受損藻細胞釋放到水體中的微囊藻毒素和各種色素成分。

　　此項研究工作得到國家自然科學青年基金、科技部973、中科院“百人計劃”項目的資助。相關研究結果已被國際環境類學術期刊Journal of Hazardous Materials接受在線發表。

放電等離子體損傷銅綠微囊藻細胞機理研究