西安建大水污染控制与水质安全保障团队在国际顶级期刊发表多项研究成果

近日，我校环境与市政工程学院水污染控制与水质安全保障团队文刚教授、黄廷林教授在饮用水源生物污染控制方向取得重要突破，在环境领域国际顶级期刊“Water Research”（《水研究》，影响因子13.40，自然指数期刊）上发表3篇论文。

Change of algal organic matter under different dissolved oxygen and pressure conditions and its related disinfection by-products formation potential in metalimnetic oxygen minimum《MOM条件下胞内有机物在不同溶解氧和压力下的转化及其消毒副产物生成特性》。论文链接：doi.org/10.1016/j.watres.2022.119216

温跃层氧最小值条件下铜绿微囊藻的转化机制

大多数湖泊或水库会形成温跃层氧最小值现象（MOM），恶化水质。水源水库为了规避夏秋季表层（变温层）的高藻区和底层（滞温层）的厌氧区，取水口位置通常设置于中层（温跃层附近）。论文研究了铜绿微囊藻IOM在不同MOM条件下的特性及其相关消毒副产物生成势（DBPFPs）的变化规律。在不同的压力条件（缺氧）下，总荧光强度（Fmax）先增大后减小，最多降低22.0%；总DBPFPs先升高后降低，最后降低26.2%~33.1%。好氧条件下（有压），总Fmax显著降低，前2天下降38.8%；总DBPFPs的下降明显高于缺氧条件下，最终下降了64.5%。冗余分析表明，荧光参数（类蛋白和类腐殖质荧光）可以作为预测MOM条件下DBPFPs的指标。此外，随着溶解氧的降低，天然微生物群落的活性和多样性降低，阻碍了天然微生物群落对有机质的进一步降解和利用，因此，较低的溶解氧是MOM条件下水质恶化的关键因素。

The protective role and mechanism of melanin for Aspergillus niger and Aspergillus flavus against chlorine-based disinfectants《真菌黑色素对氯基消毒剂灭活曲霉孢子的保护作用与机制》。论文链接：doi.org/10.1016/j.watres.2022.119039

黑色素在氯基消毒剂消毒过程对真菌孢子保护机制示意图

该研究发现黑色素是影响氯基消毒剂灭活真菌效率的关键因素。根据黑色素与消毒剂之间反应活性不同以及不同氯基消毒剂灭活曲霉孢子的灭活机理，分析了黑色素对曲霉孢子保护作用原理。如图2所示，位于细胞壁中黑色素会与氯和二氧化氯反应导致消毒剂被消耗，从而降低消毒剂的浓度并阻止消毒剂进一步向细胞内扩散破坏细胞内部结构，最终降低氯和二氧化氯的灭活效率。而氯胺由于具有较强的渗透性，以及与黑色素较低的反应活性，可以不受黑色素影响直接穿透细胞壁进入细胞内部损伤细胞DNA，因此黑色素对氯胺灭活效率无显著影响。该研究对选择合适的氯基消毒剂控制真菌尤其是产生黑色素的真菌具有一定指导意义，同时在一定程度阐明黑色素的保护作用是真菌耐氯性较强的原因之一。

Enhanced solar inactivation of fungal spores by addition of low-dose chlorine: Efficiency and mechanism《太阳光/氯联合灭活水中真菌孢子的效能和机理》。论文链接：doi.org/10.1016/j.watres.2022.118964

太阳光/氯体系灭活真菌孢子示意图

太阳光消毒是一种能耗低、成本低、持续稳定的消毒工艺，其中太阳光/氯联合工艺是一种被广泛研究的高级氧化工艺。论文针对太阳光/氯体系对水中真菌的灭活效能展开研究，首次提出太阳光/氯组合工艺对真菌灭活的协同作用。对比了单独太阳光、单独氯、太阳光/氯联合处理对水中真菌的灭活效能与机制，研究发现，太阳光/氯体系对真菌孢子灭活效果的增强归因于氯和羟基自由基的共同氧化作用，其中羟基自由基起主要作用。氯和羟基自由基对细胞膜的攻击导致真菌孢子膜通透性与胞内ROS水平增加，进而导致更严重的细胞损伤，再生长率更低。研究结果对水源真菌污染的控制具有重要意义。

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