過氧化氫在光催化系統下對魚腥藻之破壞及其代謝物釋出降解之研究

Translated title of the thesis: Exposure of a Cyanobacterium Anabaena circinalis to Hydrogen Peroxide under Light Conditions: Cell Lysis Geosmin Degradation and Kinetic Modeling
  • 游 惇蓉

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究主要探討水源中常見的藍綠菌在過氧化氫/光系統下,細胞破損的程?及其胞內代謝物釋出之相關性,所選擇的藍綠菌為產高濃?geosmin能力的魚腥藻(Anabaena circinalis)。實驗以兩種不同光源(紫外燈/高壓汞燈)催化過氧化氫生成氫氧自由基,於固定魚腥藻細胞濃?條件下進?反應。 研究中以探針化合物pCBA(4-Chlorobenzoic acid)間接量測氫氧自由基濃?,以細胞完整性?代表魚腥藻細胞受破壞的程?,其中以螢光染劑SYTOX(SYTOX Green nucleic acid stain)搭配?式細胞儀 (flow cytometer FCM)及顯微鏡(microscope)此兩種儀器偵測其細胞完整程?。在代謝物分析部分,研究中以geomin 作為魚腥藻主要之代謝物,並應用固相微萃取法(solid phase micro-extraction SPME)搭配氣相層析質譜儀(gas chromatograph/mass spectrometry detector GC/MSD)對此臭味物質進?分析。 研究結果發現光源、光照強?、過氧化氫及氫氧自由基皆為影響細胞破裂及代謝物釋出之因素。在光源照射及過氧化氫分別作用下,魚腥藻藻數50 000 cell m/L 於反應150~210分鐘後開始裂解死亡,在過氧化氫/光系統下,細胞遲滯破裂時間大幅縮短至13~110分鐘之範圍內。在代謝物方面,魚腥藻在反應系統中於細胞尚未破裂前即開始釋出部分geosmin,而於細胞完全破裂後,胞內geosmin便會完全釋出至水體中。 細胞完整性之動力學模擬方面,本研究選用Chick-Watson model、Delayed Chick–Watson model與Modified Chick–Watson model三種模式進?模擬。而後發展Geomsin釋出及降解動力模式,結合細胞破裂模式、geosmin直接光解、geosmin揮發及與氫氧自由基反應動力參數,使用獨立量測或文獻數值作為模式輸入參數,合理預測在過氧化氫/紫外光過氧化氫、過氧化氫/高壓汞燈實驗系統中,細胞受到破壞造成geosmin釋出及降解的濃?變化,可提供後續淨水程序藻類控制及水處理相關應用之參考。
Date of Award2014 Aug 25
Original languageChinese
SupervisorTsair-Fuh Lin (Supervisor)

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