摘要：以针杆藻（Synedra sp.）为研究对象，考察了NaClO与KMnO4在不同投量和不同pH条件下对针杆藻的灭活特点以及对光合活性的影响。结果表明，在0～5 mg/L投加范围内，NaClO对针杆藻的灭活效果随剂量的增大而提高，投加量为3 mg/L是抑制藻活性的最佳投量，并且在酸性条件下NaClO能更好的发挥其氧化降解的作用；KMnO4对针杆藻的降解效果不明显，说明投加KMnO4（≤5 mg/L）对针杆藻没有很好的灭活效果。氯化对针杆藻灭活效果好，但是会造成细胞解体，引起藻内有机物的释放，危及饮用水安全。
关键词：针杆藻；NaClO；KMnO4；灭活；光合活性
Abstract：
The inactivation efficiencies of Synedra sp. by NaClO and KMnO4 oxidation were investigated. The results indicated that in the range of 0～5 mg/L in the neutral condition， the inactivation efficiencies increased with the increase of NaClO dosage and the optimun dosage was 3 mg/L. Meanwhile NaClO showed a better degradation ability in acidic condition. The degradation ability of KMnO4 was not significant， indicating that KMnO4 had no effect on inactivation. Chlorination was effective for Synedra sp. inactivation， and however led to cell disintegration and organic matter release， thus endangering the safety of drinking water.
Key words：Synedra sp.；NaClO；KMnO4；inactivation；photosynthetic activity
近年来，中国河流、湖泊富营养化情况严重，水华频发。作为中国重点水域的三峡库区，由于三峡工程的周期运行使得库区的水文、水环境等较蓄水前发生了巨大的变化，库区支流河道型的硅藻“水华”现象时有发生，严重影响了供水安全[13]。硅藻的控制已经成为一个亟待解决的热点问题。与湖泊型水库的典型的蓝绿藻水华不同，三峡库区多以硅藻水华为主，尤以硅藻属的针杆藻水华最为严重，约占总数的85%。从藻类的生理结构而言，硅藻为真核藻类，其细胞、细胞壁结构（外层为二氧化硅，内层为果胶质，对不利环境具有一定的抵御能力）、光合作用系统构成上均与原核类的蓝藻有着明显的区别。而目前关于净水厂灭藻技术的研究以蓝绿藻为主[46]，如化学药剂法、紫外线法、超声波法等，硅藻在灭活机制和效能上可能有别于蓝藻，因此，抑制硅藻类的活性并减少其对供水安全的影响具有重要的研究价值。
1材料和方法
1.1试验材料和试剂
试验中采用的NaClO溶液（w%：36.5%）和高锰酸钾均为分析纯。
ETR=ETRmax×
（1-α×PAR/ETRmax）×e-β×PAR/ETRmax
（1）
式中：ETR为相对电子传递速率；ETRmax为最大相对电子传递速率，反映最大光合速率；PAR为光强，μmol/（m2・s）；α为初始斜率，反映了光能的利用效率；试验中主要通过Y、α、ETRmax、叶绿素a值来反应藻细胞的活性。pH 采用雷磁PHS3C型pH计测定。
NaClO的浓度采用哈希公司的余氯仪量进行检定。
2结果和讨论
2.1NaClO对针杆藻的灭活特性研究
2.1.1NaClO投加量对针杆藻灭活效果的影响
但是，Ma等[7]试验表明，氯化损坏铜绿微囊藻的细胞膜，并导致细胞内物质，如：毒素、K+， 叶绿素a的释放。因此，NaClO灭活硅藻可能会造成细胞的解体，引起胞内有机物的释放，危及饮用水安全。
由2.1.1节中可知，藻的光合活性Y值和叶绿素a值随时间递减，并且其降解趋势呈现拟一级反应动力学的特征。
在逐渐减小，特别是当投加量为5.0 mg/L时，其对叶绿素a的降解速率几乎与3.0 mg/L投加量的相同，说明降解的程度已经趋于饱和，因此从经济性的角度考虑认为，NaClO降解针杆藻的最佳投加量为3.0 mg/L。
2.1.3NaClO在不同pH条件下对针杆藻灭活效果的影响
NaClO在不同pH条件下（pH=
5、
7、9）对针杆藻灭活效果的影响如图4所示。针杆藻在不同pH条件下的灭活速率依次为：pH=5> pH=7 pH=9。这主要是因为20℃时，当pH=9.5时，在水溶液中NaClO以ClO-的形式存在；当pH=7.5时，以ClO-及HClO各占50%的形式存在，而当pH=5.0时，以HClO的形式存在。一方面，由于硅藻表面带负电荷[23]，因此，分子态的HClO更接近硅藻表面并渗透进入细胞。另一方面，HClO的氧化还原电位远高于离子态的ClO-。因此，NaClO在酸性条件下更能发挥对硅藻的灭活作用。 2.2KMnO4对针杆藻的灭活研究
2.2.1KMnO4投加量对针杆藻灭活效果的影响
如图5（d）所示，在KMnO4几种投量条件下，60 min反应时间内叶绿素a均无明显降解，而KMnO4氧化是优先损坏藻细胞内的色素 [14]，故可能是 KMnO4较难渗透进入针杆藻的叶绿体，因此不易实现对叶绿素a的降解，对光合系统抑制不明显。并且当KMnO4的投加量≥1.5 mg/L时，水质呈红色，经过1.5 h没有褪色，可见较大的投加量会影响出水水质。因此，从整体上看，在pH=7时投加KMnO4对针杆藻的活性影响不大。
2.2.2KMnO4在不同pH条件下对针杆藻灭活效果的影响
如图6（ac）所示，即使是pH=5时，在60 min后，其Y值也只降低到了0.4，降解率仅为37.5%。并且如图6（d）中所示，3种pH条件下叶绿素a在60 min内都没有明显的降解趋势。因此，从整体上看，KMnO4对针杆藻没有明显的灭活效果。
3结论
1）NaClO对针杆藻的灭活效果显著，其降解过程符合拟一级反应动力学，投加量为3 mg/L时就能达到很好的灭活效果。但是氯化会破坏细胞结构，使细胞分解，引起藻内有机物的释放，在后续试验研究中，可以探讨胞内有机物释放对饮用水安全的影响。
2）酸性条件下NaClO能更好的发挥其氧化降解的作用。
3）KMnO4在投加量≤5mg/L时对针杆藻的灭活效果不明显；更高剂量下可能会对针杆藻的灭活效果更明显，但是会影响出水水质。
4）酸性和碱性条件下KMnO4对针杆藻都没有明显的灭活效果。
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