超声波抑制藻类生长机制探讨

超声波技术是一种清洁的环境处理技术，操作和控制容易，便于引进自动化操作手段，在处理过程中不引入其他的化学物质，而且反应条件温和，反应速度快。研究显示：低强度超声在抑制钝顶螺旋藻生长过程中破坏了藻胆体的结构功能，干扰了叶绿素的合成途径，从而有效地抑制了生物量的增长；有学者研究了超声辐照对铜绿微囊藻生长抑制作用与机理，通过实验室和现场研究发现：超声辐照抑制了蓝藻细胞的分裂，并且得到在傍晚的时候进行辐照效果做好；超声对蓝绿藻辐照，发现藻细胞内的气囊被破碎，导致藻下沉死亡。
1.超声波抑藻效果的影响因素：
1.1藻参数的影响
（一）、藻的种类
1、丝状形态的藻类比球状形态的藻类生长更容易受到超声作用的抑制
原因：长链的有机聚合物（直线形或波浪起伏形）可以在超声辐照下因断链而降解，而且降解速率随着分子链的减小而降低。
2.有气囊的藻类比无气囊的藻类更容易被超声辐照损伤
原因：气囊容易在空化效应作用下破碎，从而导致藻类失去控制浮动的能力而沉降到底部，不能正常生长。
（二）、藻类生长时期
藻类的生长周期可分为三个阶段：延滞期、对数期、稳定期。其中延滞期藻类细胞各方面生理活性尚处于恢复状态，抵抗外界干扰能力较弱，因此受到同样的超声辐照可使其受到更严重的损伤；
对数期的藻细胞代谢旺盛，生命力强，对外在的不利影响有较强的抵抗力，即使受到破坏亦可在短时间内恢复。
因此，在同样的能量输入的情况下，提前处理效果显然更明显。
2.超声参数的影响
（一）、超声频率
一般认为，随着超声频率的提高，空化阈会相应地提高，使空化难以进行，但同时单位时间内超声振动周期也随之增多，因此声化学产率随超声频率先增后降，即存在一个最佳频率，这一点认识是一致的。
实验：选择20kHz、200kHz和1.7MkHz为低、中、高三个超声频率段的代表，调整声功率均为40W，分别辐照钝顶螺旋藻5min，然后和对照组一起进行6d的培养。
结论：和对照组相比，20kHz、200kHz和1.7MkHz超声辐照分别使藻类的起始生物量降低了44%、69%和63%，而6d后的最终生物量降低了21%、60%和36% 。由此可以看出，频率为200kHz的超声具有最佳的抑制效果，抑制效果排序依次为：200kHz>1.7MkHz>20kHz。
也就是说，中间阶段的超声频率效果最佳。
（二）、超声功率
较高的反应速度 能量消耗
高功率
较快的生物破损 安全问题
此外，功率提高还存在饱和效应，功率大到一定程度，进一步提高功率对于反应并绵远帮助。
实验：选用20kHz超声辐照，功率分别为20W，40W，60W，80W，连续培养8d。
结果：和对照组相比，起始生物量有明显的下降，但是4个组之间的差别甚小，分别为43%、45%、48%、48%。从生长速度和最终生物量看，20W超声辐照的效果一般，最终生物量只下降了26%。超声辐照越强，则抑制效果越明显，但是40W，60W，80W超声辐照条件下差别甚小，最终生物量分别下降40%、42%和44%，这就说明超声功率对藻类的生长抑制作用具有饱和的趋势。
（三）、超声辐照模式
同样的能量输入条件下，低剂量、多频次的超声辐照更有利于抑制藻类生长。