氯-藻互作机制：产嗅能力与异味物质降解路径的创新解析

为解决饮用水处理中藻源性异味物质释放与转化难题，西安建筑科技大学团队通过梯度氯浓度处理三种产嗅藻（微囊藻、假鱼腥藻、振荡藻），结合SEM、GC-MS等技术揭示了氯浓度与藻细胞损伤、β-cyclo/2-MIB/GSM释放的正相关性，阐明了抗氧化差异及异味物质转化路径，为优化水处理工艺提供理论支撑。

　　

随着全球饮用水标准的提高，氯消毒技术因其高效杀菌特性成为水处理的核心环节。然而，水体富营养化引发的藻类暴发带来了双重挑战：藻细胞破裂释放的β-环柠檬醛（β-cyclo）、2-甲基异茨醇（2-MIB）和土臭素（GSM）等异味物质，不仅引发感官问题，还与消毒剂反应生成潜在有害副产物。更棘手的是，传统工艺难以有效去除亲水性藻细胞，而预氧化过程可能加剧细胞内异味物质的释放。这一矛盾促使西安建筑科技大学环境工程团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究，系统探索氯与产嗅藻的相互作用机制。

研究团队采用多维度技术路线：通过梯度氯浓度（0.06-1.28 mg/L）处理微囊藻、假鱼腥藻和振荡藻，利用扫描电镜（SEM）观察细胞形态变化，荧光分光光度计监测胞外有机物（AOM）动态，结合叶绿素荧光参数（F_v/F_m）评估光合活性，并采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定反应中间体。所有藻株均取自中国科学院水生生物研究所淡水藻种库。

藻类培养与处理
在标准BG-11培养基中培养三种藻类，控制光照周期（12 h/12 h）和温度（25°C），选取对数生长期细胞进行实验。

微囊藻实验结果
高氯浓度（1.28 mg/L）导致残氯快速消耗（图2a），伴随细胞膜破裂和β-cyclo释放量增加3.2倍（图2b）。F_v/F_m值下降表明光合系统受损，证实氯通过氧化应激促进异味前体转化。

假鱼腥藻特性
该藻表现出最弱抗氧化能力（SOD活性降低42%），其GSM释放量与氯浓度呈显著线性关系（R²=0.91），SEM显示细胞表面出现明显孔洞。

振荡藻转化路径
检测到2-MIB的氯代中间体（如2-氯代茨酮），推断存在羟基化-开环-氯化三级反应路径，且高氯条件促进小分子有机物生成。

综合结论

1. 氯浓度与藻细胞损伤程度正相关，1.28 mg/L氯使微囊藻β-cyclo释放量达对照组的3.8倍
2. 三种藻的抗氧化能力排序为：振荡藻＞微囊藻＞假鱼腥藻，后者SOD活性最易受氯抑制
3. 发现β-cyclo可通过克莱森重排转化为4-氧代-β-紫罗兰酮，2-MIB存在氯化降解路径
4. 氯破坏细胞膜完整性是AOM释放的主因，而F_v/F_m变化反映光合系统参与异味合成

该研究首次阐明氯消毒过程中藻源性异味物质的"释放-转化"双路径机制，为水厂精准控制消毒参数（如分段投氯）提供理论依据。团队建议针对不同藻种特性优化工艺：对假鱼腥藻等高敏藻类采用低氯预氧化，而对微囊藻等可结合活性炭吸附拦截降解产物。这些发现对保障饮用水感官品质、减少消毒副产物风险具有重要实践价值。