北京林业大学环境科学与工程学院洪喻团队联合美国佐治亚理工学院土木与环境工程学院谢兴团队在应用低压电场控制藻华研究方面取得系列进展。藻华在全球范围内频繁爆发，导致生态失衡，危害水质安全，甚至通过水传播疾病，影响人类健康，寻找一种经济、安全且高效的抑藻方法是控制藻华的关键所在。研究人员先前开发了一种局部增强电场处理（LEEFT）技术并将其应用于水消*，在低能耗的情况下能够实现细菌的高效灭活。基于此，两个团队提出将该技术应用于控制微藻生长的研究中，通过局部增强电场处理引起电穿孔灭活藻细胞（见文章1）。在不连续施加外加电场的条件下，藻细胞表现出继续生长的趋势，因此提出一种低压电场辅助的原位铜电离处理技术，通过电场和原位电离铜的协同作用实现微藻的高效灭活（见文章2）。
1.Efficientmicroalgaeinactivationandgrowthcontrolbylocallyenhancedelectricfieldtreatment(LEEFT)LiuP-R，ZhouJ-F，WangT，YuCCL，HongY(洪喻)*，XieX(谢兴)*EnvironmentalScienceNano,,7:-(Q1,IF:7.)图1LEEFT处理对实验藻种生长的抑制效果及机理光合碳同化是藻细胞生长的关键过程，该过程非常敏感并容易受到环境条件的强烈影响。叶绿素荧光测定是研究这种光合作用行为有力且可靠的工具,并可以用来分析在藻密度增长出现之前的早期外部压力对藻细胞的影响。藻细胞活性能够准确反映环境胁迫对细胞的影响，可通过钙*绿素CalceinAM荧光染色及流式细胞仪表征活细胞与死细胞。本论文制备了一种聚多巴胺修饰的氧化铜纳米线-铜网电极(PDA-CuONW-Cu),与蠕动泵、加电装置共同组成局部增强电场处理（LEEFT）反应系统。本研究测定了经过五次循环后光合作用最大量子产率(Fv/Fm)，并利用荧光染色和流式细胞仪分析了细胞活性，结果发现LEEFT能有效抑制藻细胞的叶绿素荧光活性，细胞死亡率最高增加至61.3%。此外，对移除外加电场后藻细胞再生长情况进行分析，发现普通小球藻和铜绿微囊藻的96h生长抑制仍能达到60.1%和66.2%。由此可见，当LEEFT电极足够耐用以进行长期循环处理时，LEEFT是一种有前途的藻华控制方法。图2小球藻（a）和铜绿微囊藻（b）细胞经1-5个LEEFT循环后经钙*绿素CalceinAM染色的荧光显微镜图(1.2mL/min;Hz,10VAC)2.Electric-fieldenhancedmicroalgaeinactivationusingaflow-throughcopperionizationcellLiuP-R，ZhouJ-F，HongY(洪喻)*，XieX(谢兴)*JournalofHazardousMaterials,,:(Q1,IF:9.)
图3低压电场辅助原位铜电离处理对实验藻种的抑制效果及机理本研究设计了一种铜离子电离池（CIC）并通过流动反应装置处理藻细胞。通过测定普通小球藻和铜绿微囊藻生长情况证实低压电场辅助的原位铜电离技术能够实现微藻的高效灭活。同时该技术所需要的能耗成本低，出水残留铜含量最高仅为μg/L，不会给对生态系统及人类健康带来风险。此外，为探究原位铜电离对藻细胞的强化灭活性能，进行了钛电极结合定量铜投加的对照实验，发现使用铜电极并施加1V电压时，原位释放的铜对藻细胞生长的抑制作用明显强于钛电极结合定量铜投加处理组。推断电场作用提高了藻细胞膜的通透性，使藻细胞吸收利用更多的铜离子，从而提高了灭活效能。图4不同处理条件下CIC处理后的累计比生长速率(a,b)，96h生长抑制率（NGI-96h）(c,d)以及铜的存在形式(e,f)(a,c,e为小球藻，b,d,f为铜绿微囊藻)上述研究的开展受到北京林业大学环境科学与工程学院以及美国佐治亚理工学院土木与环境工程学院的大力支持。通讯作者：洪喻，博士/教授，北京林业大学环境科学与工程学院，主要研究污染控制与资源能源化利用、环境功能材料以及环境风险物质*性评价。
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bjfu.edu.cn通讯作者：谢兴，博士/教授（助理），美国佐治亚理工学院土木与环境工程学院，主要研究环境生物技术和材料科学在水和能源方面的应用。
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