专利名称：利用超声波抑制藻类生长的方法
技术领域：
利用超声波抑制藻类生长的方法属于利用超声波进行环境治理技术领域，尤其涉及利用超声波抑制藻类生长的环境治理技术领域。
本发明的特征在于它是向水中的藻类释放频率为1.5～2.0MHz，强度为0.5～0.6w/cm2的超声波。
上述超声波的频率为1.7MHz，强度为0.5～0.6w/cm2时，能达到更佳的效果。
上述释放超声波为每次5分钟，每四天释放一次。
上述水中的藻类是处于停滞期的蓝藻。
试验证明，使用本发明所提出的利用超声波抑制藻类生长的方法，达到了预期的目的。
图2是不同的超声处理时间条件下的蓝藻细胞生长曲线(OD值)对照图，(○)对照组，(△)处理1min，(◇)处理3min，(●)处理5min，(▲)处理7min，(◆)处理9min。
图3是相同总能量输入，不同处理剂量和频次下的蓝藻细胞生长曲线(OD值)对照图，(○)对照组，(▲)A组-1min/次，每天处理一次，(■)B组-2min/次，每2天一次，(●)C组-4min/次，每4天一次，(△)D组-6min/次，每6天一次，(◇)E组-12min/次，每12天一次。
图4是对照组与处理组完整细胞吸收峰比较，标明两组在628nm处藻兰蛋白吸收峰值的差异。
图5是对照组与处理组蓝藻细胞在生长过程中单位细胞叶绿素含量的比较图。
图6是超声处理对蓝藻气囊的破坏作用照片，左边是处理前，右边是处理后。
图7是气囊破坏对叶绿素蛋白复合体的破坏作用照片，左边是破坏前，右边是破坏后。
图8是本发明所使用的超声波发生器的电路原理框图。
下面结合实验和附图进行说明，以下实验均是对Φ20cm*25容器中的1.2L蓝藻培养液进行。
实施例1超声处理对象是A、B、C、D四组蓝藻培养液，蓝藻均处于停滞期(接种后12小时内，OD值＜0.1)，分别在第1天和第4天进行一次超声处理，每次处理时间为5min，对各组所释放的超声波的频率和强度不同，第六天用分光光度计测量其OD值，与对照组(未处理组)进行比较，结果如表1所示。
表1从表1中可看出，利用频率为1.5～2.0MHz，强度为0.5～0.6w/cm2的超声波对蓝藻进行处理，对蓝藻的生长有抑制作用，当频率为1.7MHz，强度为0.6w/cm2时，对蓝藻的生长有更好的抑制作用。
实施例2超声处理对象是E组蓝藻培养液，蓝藻处于对数生长期(接种后培养60小时，OD值＞0.1)，处理超声波频率为1.7MHz，强度为0.6w/cm2，分别在第1天和第4天处理一次，每次处理时间为5min。第六天测量其OD值，并将其与对照组和实施例1中的C组进行比较，得到OD值的比较图，如
图1所示。
表2从表2和图1中可看出，对数期接受处理的E组，其OD值接近对照组的OD值，而且在处理后的第二天即恢复生长，生长速率与对照组的持平，生长曲线一直上扬，在试验结束时无明显效果。而在停滞期接受处理的C组，在整个过程中生长受到明显抑制。在培养周期结束后，其生长量仅为对照组的47％，说明处于停滞期的蓝藻细胞各方面生理活性尚处于恢复状态，抵御外界干扰的能力较弱，进行超声处理可使其收到更严重的伤害。而处于对数期的蓝藻细胞代谢旺盛，生命力强，对外在的不利影响有较强的抗性，即使受到破坏也可在短时间内恢复。进一步说明，在同样能量输入的情况下，较早干预处理会有更好的效果。
实施例3对处于停滞期的五组蓝藻培养液各处理一次，处理的频率为1.7MHz，强度为0.6w/cm2，每组处理的时间不同，分别为1min，3min，5min，7min，9min，跟踪其整个培养周期的OD值，绘出其生长曲线(OD值)对照图，如图2所示。
从图中可看出，输入时间为1min的组其生长未受影响，保持正常生长，生长速度与最终生物量与对照组持平；输入时间为3min的组生长受到一定影响，出现短暂的缓慢生长期(1～2)天，仍可较快的恢复至某一阈值，而后以正常生长速率生长，最终的生物量可达到对照组的70％以上，抑制效果不理想；输入时间为5min、7min、9min的三组始终表现出同步性，瞬时细胞降低量相同，处理后生长有明显的停滞，然后以低于正常的生长速率生长，最终细胞生长抑制可达50％以上。
通过该试验可知，5min的处理时间是发生质变的临界处理时间，这种处理可最好的兼顾效果与能量投入。
实施例4在总能量相同的情况下，对五组蓝藻培养液进行超声处理，按不同的频次和剂量进行，处理时间的长短作为处理剂量的标准。超声波频率为1.7MHz，强度为0.6w/cm2。五组每次处理的剂量和处理频次的选择依次为1min/次，每天一次；2min/次，每2天一次；4min/次，每4天一次；6min/次，每6天一次；12min/次，每12天一次。跟踪各组的OD值情况，结果如图3所示。
从图中可看出，A组浓度始终维持在很低的水平上，几乎不增长或略有增长；E组在处理的初期具有很好的抑止效果，有一段较长的停滞期，但是当度过停滞期后，即恢复正常生长，生长速率几乎与对照组相当，在同时期内总生物量居高不下。B、C、D三组呈现波动性，D组的波动性最大，B、C两组的抑制效果与A组相当，只具有轻微的波动性。从图中可以看出，处理频次越高，曲线的起伏越小，频繁的刺激使蓝藻细胞较难在短时间内恢复正常的生理活性，因此生长得到较好的抑止。由于输入总能量相同的情况下，4天处理一次，每次处理4分钟就能达到与1天1次处理的抑制的效果。所以结合实施例3，在实际操作中，可以以每4天处理一次，每次处理5分钟作为最佳选择。
利用本方法对蓝藻进行处理后，分别扫描对照组和处理组藻细胞的完整细胞吸收光谱，处理组625nm处的吸收峰值仅为对照组的40％(图4)，说明超声处理对藻胆体有直接的破坏作用。空化作用引起空腔破裂的同时，可在很小的体积内聚集大量的能量，可对同样附着于类囊体膜上的叶绿素合成过程中的一些关键的酶产生破坏作用。在培养过程中跟踪测定单位细胞的叶绿素含量，处理组的叶绿素含量平均为对照组的75％(图5)。藻胆体和叶绿素是光合作用的关键载体，超声对它们的破坏和抑制，会导致蓝藻光合能力的降低。光合放氧实验结果表明，处理组光合放氧活性仅为对照组的51％。图6为超声处理对蓝藻气囊破坏作用照片；图7是气囊破坏对叶绿素蛋白复合体的破坏作用照片。试验证明，超声处理对蓝藻光合作用途径具有抑制作用，能够有效控制蓝藻的增长。
当处理大片水域时，可根据水域的大小情况，用多台超声波发生器同时进行处理，超声波频率选择1.7MHz，强度选择0.5～0.6w/cm2，每次处理5min，4天处理一次，且在蓝藻处于停滞期时开始进行处理能达到最佳效果。
本发明所采用的是市售的超声波发生器，其各功能模块均为现有技术的常规电路模块，电路原理框图如图8所示。
本发明所提出的利用超声波抑制藻类生长的方法，操作简单，易于实现，没有二次污染，对于治理水华等生态问题有很高的应用价值，在其它环境和生物工程领域也具有广阔的应用前景。
权利要求
1.利用超声波抑制藻类生长的方法，含有向水中的藻类释放超声波的步骤，其特征在于，它是向水中的藻类释放频率为1.5～2.0MHz，强度为0.5～0.6w/cm2的超声波。
2.如权利要求1所述的利用超声波抑制藻类生长的方法，其特征在于，向水中的藻类释放频率为1.7MHz，强度为0.5～0.6w/cm2的超声波。
3.如权利要求1或2所述的利用超声波抑制藻类生长的方法，其特征在于，释放超声波为每次5分钟，四天释放一次。
4.如权利要求1或2所述的利用超声波抑制藻类生长的方法，其特征在于，所述水中的藻类是处于停滞期的蓝藻。
全文摘要
利用超声波抑制藻类生长的方法,属于利用超声波进行环境治理技术领域,尤其涉及利用超声波抑制藻类生长的环境治理技术领域。其特征在于,它是向水中的藻类释放频率为1.5～2.0MHz,强度为0.5～0.6w/cm
文档编号C12N13/00GK1422951SQ03100009
公开日2003年6月11日 申请日期2003年1月3日 优先权日2003年1月3日
发明者吴庆余, 汤娇雯, 徐瀚, 郝宏伟, 陈以方, 吴敏生 申请人:清华大学