過氧化氫/氫氧自由基及紫外光對微囊藻生長影響及細胞與毒素破壞之研究

Abstract

為控制水庫藍綠菌及其有害代謝物，本研究擬開發光催化材料，並探討其應用於水庫，控制藍綠菌及破壞藻毒素及臭味物質之可行性。 研究中首先探討二氧化鈦固定化技術，包括以旋轉塗佈法、水熱法、共濺鍍法等進行製備二氧化鈦薄膜，並以自由基生成、二氧化鈦釋出風險及材料特性分析等因素，決定最佳化之二氧化鈦薄膜。其後，並以最佳化之二氧化鈦薄膜，結合紫外光及過氧化氫，進行藍綠菌及藻毒素之光催化氧化試驗、及藍綠菌抑制生長試驗。研究中以銅綠微囊藻(Microcystis aeruginosa)為代表性藍綠菌，氧化實驗過程中，並分析細胞完整性、細胞活性、自由基濃度、過氧化氫殘餘濃度、微囊藻毒素濃度等，以掌握試驗結果。 研究結果顯示，以二氧化鈦薄膜、UV搭配使用，可成為一自由基殺藻系統，成?產生10^(-15)Ｍ之自由基濃度，長期作用下對藻體進行破壞，然自由基濃度卻不足以在數小時內降解釋出之微囊藻毒素。若以過氧化氫與二氧化鈦薄膜/UVA或與UVA搭配使用，則呈現較佳之細胞破壞效果，且能有效降解微囊藻毒素，但二氧化鈦薄膜/過氧化氫/UV系統有過氧化氫大量消耗的現象，其一階降解常數約為無二氧化鈦薄膜催化時之8至9倍，進而使氫氧自由基產量驟降，顯示過氧化氫之消耗對本系統影響甚鉅。若控制二氧化鈦薄膜之放入時間與藻毒素大量釋出之時間重疊，對藻毒降解實驗效果更佳，顯示改變薄膜投入時間，能加強目標污染物之降解。 微囊藻抑制生長實驗顯示，系統中可產生低濃度(~10^(-16) Ｍ)氫氧自由基，系統在十六天內對微囊藻生長具抑制作用，並可使微囊藻毒降至世界衛生組織之建議值以下。該實驗亦發現微囊藻長期於UVA光照下，生長亦會受影響，比生長速率僅為控制組之1/3，其原因待後續進一部探討。 研究中藉Delayed Chick Watson Model及Delayed Hom Model兩個動力模式，分離過氧化氫與氫氧自由基對細胞破裂的影響；並以上述模式及藻毒素二階降解模式，模擬氧化試驗系統中藻細胞破裂及毒素破壞行為，結果顯示該二模式可有效模擬細胞破裂、及後續的總微囊藻毒素降解，可作為後續二氧化鈦薄膜/過氧化氫/UVA系統應用之參考。

Date of Award	2017 Aug 9
Original language	Chinese
Supervisor	Tsair-Fuh Lin (Supervisor)