CN113603195A - 一种藻类抑制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种藻类抑制剂及其制备方法，所述方法包括：提供载体；将植物药材粉末、填充剂加入到溶剂中，得到混合溶液；将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂。所述制备方法工艺简单，各原料组分易得，不涉及有毒有害溶剂。所制备得到的藻类抑制剂，能够有效藻类的繁殖，且对环境友好，不会造成二次污染。

Description

一种藻类抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及藻类控制技术领域，尤其涉及一种藻类抑制剂及其制备方法。

背景技术

水体富营养化，使得水中的藻类大量的繁殖，造成了水厂原水处理的压力，给城市安全供水带来了风险。

目前对藻类的控制主要分为两类，第一类是以解决富营养化问题为根本性目的，以控制藻类生长所必须的营养盐为主要途径，以截污控源、整体修复为核心手段的系统性水库原位修复方案。这类技术以“正本清源”为核心，从长远考虑是最能够从根本上解决问题的方法，但其影响因素较多，历时较长，见效较慢，有些内源污染严重的水体可能需要经历十余年甚至数十年的努力才能完全杜绝藻类暴发的风险。第二类为原位短期控藻技术，即采用各种物理、化学、生物手段抑制藻类的生长或去除大量繁殖的藻类，保障水体安全。其中物理方法包括扬水曝气抑藻技术、紫外辐照抑藻技术等；化学方法以投加抑藻化学物质如硫酸铜为典型代表；生物方法则主要采取鱼类放养、微生物养殖及水生植物种植等方法。但是，物理方法与传统生物方法具有操作时间长，难度大，费用高的缺点；化学方法则有可能破坏生态平衡，造成二次污染。

因此，如何低成本、对环境有好地进行控制藻类是亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种藻类抑制剂及其制备方法，用于解决现有控制藻类易造成二次污染、破坏生态的问题。

第一方面，本发明提供一种藻类抑制剂制备方法，其中，包括：

提供载体；

将植物药材粉末、填充剂加入到溶剂中，得到混合溶液；

将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂。

可选地，所述的制备方法，其中，所述植物药材选自白鹤芋、芦苇、大萍、水剑叶、荔枝叶、白玉兰以及人面子中的一种或多种。

可选地，所述的制备方法，其中，所述载体选自沸石、碳纳米管和有机框架材料中的一种。

可选地，所述的制备方法，其中，所述将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂的步骤，具体包括：

将所述混合溶液雾化形成颗粒，并将所述颗粒附着在所述载体的表面，得到半成品；

将所述半成品放入干燥设备中干燥，得到所述藻类抑制剂。

可选地，所述的制备方法，其中，所述溶剂为水。

可选地，所述的制备方法，其中，所述填充剂为羟丙基淀粉和/或羟丙甲纤维素。

可选地，所述的制备方法，其中，所述植物药材粉末与所述填充剂的质量比为100:0.1-5。

可选地，所述的制备方法，其中，所述颗粒的粒径为50-100nm。

第二方面，一种藻类抑制剂，其中，采用如上所述的制备方法制备得到。

可选地，所述的藻类抑制剂，其中，所述藻类抑制剂还包括用于承载所述藻类抑制剂的基材，所述基材设有若干网孔，所述藻类抑制剂固定在所述网孔内。

有益效果：本发明实施例提供了一种藻类抑制剂及制备方法，其中，所述制备方法工艺简单，各原料组分易得，不涉及有毒有害溶剂。所制备得到的藻类抑制剂，能够有效藻类的繁殖，且对环境友好，不会造成二次污染。

附图说明

图1为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻生长的影响曲线图；

图2为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻最大光量子产量的影响曲线图；

图3为1.02g/L投加量下伪鱼腥藻最大光量子产量IR变化曲线图；

图4为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻最大光量子产量抑制率的影响柱状图；

图5为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻初始斜率的影响曲线图；

图6为12g/L投加量下伪鱼腥藻初始斜率IR变化曲线图；

图7为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对初始斜率的影响柱状图；

图8为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻电子传递速率的影响曲线图；

图9为1.02g/L投加量下伪鱼腥藻电子传递速率抑制率变化曲线图；

图10为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对半饱和光强的影响曲线图；

图11为为藻类抑制剂中的有效成分白鹤芋投加量对伪鱼腥藻自发叶绿素荧光的影响曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种藻类抑制剂及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明实施例提供一种藻类抑制剂的制备方法，所述方法包括：

S10、提供载体。

具体来说，所述载体是指用于承载能够抑制藻类生长药剂的物体，所述载体可以是沸石(人造沸石、天然沸石)，也可以是碳纳米管、有机框架材料等，所用到的载体为表面具有多孔的物体，利用载体上的孔，对药剂进行固定。通过将药剂附着在表面具有多孔的载体上，可以避免局部药剂浓度过高，影响水体生态，也可以适当延长药效。

S20、将植物药材粉末、填充剂加入到溶剂中，得到混合溶液，其中，所述溶剂为水。

具体来说，所述植物药材粉末指得是，将植物干燥后研磨成细粉得到，其中根据植物种类的不同，选用植物的叶子或者根茎。其中，所述植物的类型可以是浮水植物，如眼莲，水花生，水浮莲，满江红，浮萍，紫萍、萍蓬草、大萍等；挺水植物，如水芹菜、香蒲、再力花、菖蒲、芦苇、莲，两栖蓼、石菖蒲、红蓼、芦竹、马蹄莲、细果荸荠、灯心草等；湿生草本植物，如白鹤芋，香菇草，红掌；沉水植物，如狐尾藻、水蕴草，水盾草、黑藻、水剑叶、川蔓藻、轮藻、苦草属、眼子菜属、金鱼藻、大茨藻；陆生植物，如大麦秸秆、荔枝，白玉兰，人面子、灰柳树等。

示例性地，所述大萍可以有效抑制多种蓝藻、绿藻、金藻、红藻；芦苇可以有效抑制水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)，铜绿微囊藻，蛋白核小球藻；所述白鹤芋可以有效抑制铜绿微囊藻；所述水剑叶可以有效抑制铜绿微囊藻，微拟球藻(Nannochloropsisoculata)，谷皮菱形藻 (Nitzchia palea)，细长聚球藻(Chlorella elongata)，斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)，丝状蓝藻(Filamentous cyanobacteria)；所述荔枝叶、白玉兰、人面子可以有效抑制铜绿微囊藻；所述细果荸荠可以有效抑制雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)，水华鱼腥藻，链状鱼腥藻(Anabaena streptococcus)，弱细颤藻(Oscillatoria tenuis)。

在本实施例中，所述填充剂的作用主要是用于成型，即在将植物药材制成粉末后，喷雾形成混合物颗粒。其中，所述填充剂可以是羟丙基淀粉或羟丙甲纤维素，也可以是羟丙基淀粉和羟丙甲纤维素的混合物。所述填充剂与所述植物药材粉末的添加比例为100:0.5,100:1,100:2， 100:3,100:4,100:5。填充剂的加入量过少影响喷雾颗粒的形成，加入量过多则会影响药效。

S30、将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂。

具体来说，可以将所述混合溶液加入到高压喷雾设备中，通过高压喷雾使混合溶液形成细小的颗粒，细小颗粒的粒径可以是50nm至60nm，60nm 至70nm，70nm至80nm，80nm至90nm，90nm至100nm。所形成的细小颗粒被吸附在载体表的微孔内，如吸附在沸石表面的孔内。然后经过低温烘烤，最终得到能够抑制藻类的抑制剂。容易理解的是，烘烤可以是在烤箱内烘烤，也可以是在流水线上的烤炉内烘烤。烘烤的温度可以是30摄氏度。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种藻类抑制剂，该藻类抑制剂采用上述制备方法制备得到。

在本实施例中，所述藻类抑制剂还包括用于承载所述藻类抑制剂的基材，所述基材设有若干网孔，所述藻类抑制剂固定在所述网孔内。示例性地，可以采用表面具有网孔的塑料或泡沫，然后将藻类抑制剂嵌入到网孔内，通过将藻类抑制剂嵌入到网孔内可以方便投放。同时，还可以根据藻类在水体中的分布位置，将基材设置在相应的深度。如蓝藻多位于距离水面6公分的位置，因此可以将基材设置在离水面5公分的位置。从而可以更好地对蓝藻进行抑制。

下面通过具体的实施例，对本发明所提供的藻类抑制剂做进一步的解释说明。

实施例1

取成熟白鹤芋(Spathiphyllum Kochi i)植株的根部干燥，研磨成粉末，按照100:0.1的比例称取羟丙基淀粉，加入到水溶液中，得到混合溶液，将所得到的混合溶液加入到高压喷雾装置中，将所述混合溶液采用喷雾的方式制备成微小颗粒，微小颗粒被吸附在沸石表面，经过低温烘烤得到藻类抑制剂。

将所制备得到的藻类抑制剂加入到含有伪鱼腥藻的实验箱内，按照每升水体中加入0g，0.04g，0.08g，0.17g，0.25g，0.34g，0.68g，1.02g 的白鹤芋粉末的加入量进行添加，然后绘制伪鱼腥藻的生长曲线，结果如图1所示。可以看出，当按照1.02g/L的投加量则能够明显抑制伪鱼腥藻生长。其中，对伪鱼腥藻的抑制作用机理解释如下：

最大光量子产量，藻类的最大光量子产量由充分暗适应后饱和脉冲条件下测得，反映当所有PS II反应中心均处于开放态时的量子产量，是研究光抑制对光合作用影响的重要指标。光抑制条件下，最大光量子产量的降低表明藻类受到胁迫。

一定浓度的白鹤芋能够对伪鱼腥藻的光合作用产生胁迫，如图2所示，如1.02g/L投加量下，伪鱼腥藻最大光量子产量的抑制率在2d内上升到 70％左右，随后出现一定的波动，但在第10d之后稳定在75％左右。第7d，投加量为0.17-0.34g/L的实验组抑制率相对其它组更高，随着培养时间的增长，高投加量组的IR逐渐上升，到第15d，投加量为0.25g/L以上的实验组抑制率基本达到了接近的水平，超过了90％，且抑制率随投加量的增大而升高。

有效光量子产量

有效光量子产量在光照条件下光合作用进行时测得，代表激发能被开放的反应中心捕获的效率，反映了由于热能耗散的竞争作用而导致PS II 的光化学受限制的程度。

如图3至图4所示，0.08g/L的投加量有效光量子产量的IR基本稳定在平均30％的水平。随着投加量的增大，IR逐渐上升，1.02g/L投加量的 IR在第9d后稳定在80％左右，且0.34和0.68g/L投加量实验组在第9d 后有效光量子变化情况基本与1.02g/L实验组没有差异，0.25g/L实验组在后期略有升高。第7d时，各实验组抑制率差异较大，0.25g/L投加量组最高，达到了85.0％，其次是0.34和0.17g/L，而后0.68和0.08g/L，最后是1.02和0.04g/L。结合最大光量子产量的变化情况，可以推测， 0.25-0.34g/L投加量下，第7d实现的伪鱼腥藻光量子产量IR最高，投加量下降或上升都会导致IR的下降。但延长培养时间，到第9-10d后，高浓度投加量实验组IR会继续上升，但0.25-0.34g/L实验组IR会出现一定程度的下降，推测这主要是因为高浓度投加量化感物质在培养体系中存留的时间更长，实现的抑制效果也更为长效的原因。

快速光曲线初始斜率

藻类光合作用快速光曲线的初始斜率反映的是伪鱼腥藻对光能的利用效率。图5为不同SKRE投加量下伪鱼腥藻初始斜率的变化情况，与有效光量子产量的变化趋势类似，初始斜率也受到了同样的抑制作用。由图6和7 可知在培养的1-3d，0.68和1.02g/L投加量产生的初始斜率IR最高， 4-9d，3-4g/L投加量产生的初始斜率IR最高，其次是0.17、0.08、0.68、 1.02和0.04g/L，至第9d后，初始斜率IR较为规律地随投加量的增大而增加。

总体上，随培养时间延长，低投加量组(0.04、0.08g/L)和高投加量组(0.34-1.02g/L)初始斜率的IR逐渐升高；中间投加量组先升高后下降。随投加量增大，初期(0-3d)，初始斜率的IR先升高后下降，而后再生高；中期(4-9d)，初始斜率的IR先升高后下降；到后期(10-18d)， IR随投加量增大而升高，但0.25-1.02g投加量下的差别不大。

电子传递速率

图8为不同投加量下伪鱼腥藻光合作用电子传递速率(ETR)的变化曲线，ETR的抑制效果并不稳定，低投加量(0.04g/L和0.08g/L)在前期还出现了促进效果，且随投加量的增大，前期和中期抑制率没有明显的变化规律，后期0.25-1.02g/L投加量之间的抑制率差异不明显。

1.02g/L投加量对电子传递速率的影响随时间延长不断波动，如图9 所示，最大抑制率可达到80％以上，但只有少数时间点达到。因此，化感抑制对伪鱼腥藻电子传递速率的抑制弱于对其光量子产量和光能利用效率的抑制。

半饱和光强

图10为不同SKRE投加量下伪鱼腥藻半饱和光强的变化曲线，反应的是伪鱼腥藻对强光的耐受能力，可以看出与对照组相比，SKRE的投加对半饱和光强的变化没有显著的影响规律，高浓度投加量在培养后期会提高伪鱼腥藻的半饱和光强。

藻类自发叶绿素荧光

藻类自发叶绿素荧光，反应藻类光合作用原初反应受化感胁迫的情况。图11为伪鱼腥藻在不同SKRE投加量下自发叶绿素荧光信号的变化情况，可以看出，对照组在伪鱼腥藻生长过程中，叶绿素荧光变化较为平稳；0.04 和0.08g/L的投加量组叶绿素荧光的变化趋势接近于对照组。随着投加量增大，初期，0.17g/L投加量组略低于对照组，0.25-1.02g/L各组明显低于对照组；随培养时间增长，0.17-1.02g/L投加量的各实验组叶绿素荧光强度均明显上升，0.17-0.34g/L投加量组的上升趋势最为明显，0.68g/L 实验组有所滞后，但在12d后叶绿素荧光强度最高；1.02g/L投加量组上升幅度相对其他组较小，但仍在9-15d之间超过了对照组，随后下降，到第18d为各实验组中最低。

综上可知白鹤芋对藻类的影响首先作用于藻类的光合系统，影响光合系统的光量子产量和光反应效率，但同时藻类具备应对环境胁迫的反馈机制，表现为低投加量下藻类生物量未能被抑制和自发叶绿素荧光在培养一段时间后又出现上升趋势超过对照组。进一步增大投加量才会对光合色素造成破坏，进而达到降低藻类生物量的效果。

实施例2

取成熟白鹤芋(Spathiphyllum Kochii)植株的根部干燥(500g)，荔枝叶去除表面的污染物干燥(200g)、芦苇的根部干燥(300g)研磨成粉末，按照100:2的比例称取羟丙基淀粉，加入到水溶液中，得到混合溶液，将所得到的混合溶液加入到高压喷雾装置中，将所述混合溶液采用喷雾的方式制备成微小颗粒，微小颗粒被吸附在沸石表面，经过低温烘烤得到藻类抑制剂。

将所得到的藻类抑制剂嵌入到塑料板上的网孔中，投放至含有伪鱼腥藻的水库中，间隔一定时间进行取样分析，经对比发现，该藻类抑制剂对蓝藻的生长有很好的抑制作用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种藻类抑制剂的制备方法，其特征在于，包括：

提供载体；

将植物药材粉末、填充剂加入到溶剂中，得到混合溶液；

将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物药材选自白鹤芋、芦苇、大萍、水剑叶、荔枝叶、白玉兰以及人面子中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述载体选自沸石、碳纳米管和有机框架材料中的一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将所述混合溶液喷涂在所述载体表面干燥后，得到所述藻类抑制剂的步骤，具体包括：

将所述混合溶液雾化形成颗粒，并将所述颗粒附着在所述载体的表面，得到半成品；

将所述半成品放入干燥设备中干燥，得到所述藻类抑制剂。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述填充剂为羟丙基淀粉和/或羟丙甲纤维素。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物药材粉末与所述填充剂的质量比为100:0.1-5。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述颗粒的粒径为50-100nm。

9.一种藻类抑制剂，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的藻类抑制剂，其特征在于，所述藻类抑制剂还包括用于承载所述藻类抑制剂的基材，所述基材设有若干网孔，所述藻类抑制剂固定在所述网孔内。

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