紫外线对水中典型致病微生物的灭活机理研究
受污染的饮用水会导致霍乱、腹泻和伤寒等水传播疾病的发生，不断增加的世界人口和全球化的互联互通更加大了疾病通过水传播的风险，因此有效的水消毒过程对保护公众健康至关重要。紫外线消毒技术具备优越的杀菌性能和不产生消毒副产物等特点，在饮用水消毒领域受到了广泛关注。近年来，UV-LED发光二极管，222nm准分子灯等波长可变，对人体无害的新紫外消毒技术得到了快速的发展，但目前尚不清楚不同紫外光源对细菌、病毒等水中典型致病微生物的灭活效果，需要对其消毒机理作深入探讨。本研究选择金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和噬菌体Phi6分别代表革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌及冠状包膜病毒，比较了不同紫外光源对细菌和病毒的灭活效果，揭示了紫外线对细菌和病毒的灭活作用机制。 （1）UV-C紫外线对细菌有较好的灭活效果，222nm准分子灯、LPUV、265nm、275nm、285nmUV-LED在15mJ/cm2内对细菌灭活率达99.99%。与细菌相比，病毒对紫外线耐受能力更强，不同紫外光源对病毒灭活差异较大，其中222nm准分子灯可有效抑制病毒感染性，在24.55mJ/cm2内可对病毒实现99.99%灭活率。 （2）不同紫外光源对细菌和病毒灭活效果由高到低排序如下，金黄色葡萄球菌：265nm＞LPUV＞275nm＞285nm＞222nm＞300nm；大肠杆菌：265nm＞222nm＞LPUV＞275nm＞285nm＞300nm；噬菌体Phi6：222nm＞265nm＞LPUV＞275nm＞285nm＞300nm。其中，265nmUV-LED对细菌灭活效果最好，222nm准分子灯对病毒灭活效果最好，而300nmUV-LED对细菌和病毒灭活效果均最差。 （3）通过荧光定量PCR、扫描电镜（SEM）、流式细胞术（FCM）检测发现，265nm、285nmUV-LED照射后，细菌目的基因浓度随着紫外剂量的增加逐渐减少，细胞内未生成ROS，细胞膜完整未受到损伤，其通透性没有发生改变，因此265nm、285nmUV-LED主要通过破坏细胞DNA对细菌进行灭活。 （4）通过qPCR、SEM、FCM检测发现，222nm准分子灯照射后，细菌目的基因浓度明显降低，细胞内有大量ROS生成，细胞膜粗糙起皱出现较多颗粒物质，其通透性发生显著变化，因此222nm准分子灯通过对细菌DNA造成不可逆损伤和在细胞内产生ROS来破坏细胞膜结构和功能的完整性进而对细菌进行灭活。 （5）紫外线主要通过损伤病毒基因组RNA导致其传染性丧失，不会破坏病毒脂质包膜结构，其中222nm准分子灯对病毒RNA的损伤程度最大。
污水处理;紫外消毒;222nm准分子灯;冠状包膜病毒;典型致病微生物;灭活机理
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
王晓慧
2022
中文
X703
2022-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）