近日，云南大學張虎才研究團隊在環(huán)境科學著名專業(yè)期刊Chemosphere上以“In-situ responses of phytoplankton to graphene photocatalysis in the eutrophic Lake Xingyun, southwestern China”為題發(fā)表關于石墨烯光催化技術對高污染富營養(yǎng)化湖泊水質提升實驗研究的最新成果，這也是石墨烯光催化在高污染、高富營養(yǎng)化湖泊實驗的第一篇高級別論文。
湖泊富營養(yǎng)化是全球范圍內普遍存在的水環(huán)境問題，且隨著經濟的發(fā)展而日趨嚴重。有害藻類(HABs)的爆發(fā)不僅破壞湖泊生態(tài)平衡、降低水生生物多樣性，導致生態(tài)系統(tǒng)功能的喪失，也是人類干擾下湖泊沉積過程、生物過程、生物地球化學三大過程中斷的一種表現。湖泊污染和常態(tài)富營養(yǎng)化嚴重威脅到水安全及人體健康。同時，湖泊富營養(yǎng)化已成為影響區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展的主要環(huán)境問題之一。傳統(tǒng)的湖泊富營養(yǎng)化治理方法往往不但面臨著成本高和二次污染等問題，也存在引起湖泊系統(tǒng)過程發(fā)生突變和產生新的無機和有機化合物，特別是新型有害有毒化合物的潛在風險。近年來，石墨烯光催化技術因其成本低、環(huán)境友好等特點已被廣泛應用于去除廢水中的有機化合物，并且對多種藍藻有降解或滅活的作用;但很少有研究直接將石墨烯光催化網鋪設于富營養(yǎng)化湖泊中，理論研究和應用中出現的新問題尚未得到重視。
本研究以云南富營養(yǎng)化湖泊——星云湖為研究對象，首次將石墨烯光催化網運用到富營養(yǎng)化湖泊中開展長期、系統(tǒng)的對比監(jiān)測和研究。通過石墨烯光催化網原位實驗(實驗區(qū)面積33000 m2，165 m × 200 m)，發(fā)現石墨烯光催化網在一定時間內對藍藻門中微囊藻屬所有種類的豐度都有顯著的抑制降低作用，并且能有效降低實驗區(qū)的總磷和溶解性磷濃度，增加處理區(qū)溶解氧(DO)的濃度。本研究還發(fā)現石墨烯光催化網處理區(qū)所有的固氮藍藻(包括魚腥藻屬和束絲藻屬所有的種類)的豐度都顯著高于對比區(qū)，但其理論機理機制還需要更進一步的深入、系統(tǒng)研究。
以上發(fā)現為富營養(yǎng)化湖泊的治理提供了新的技術途徑，并且有望成為降低藍藻水華爆發(fā)程度的新希望，是環(huán)境友好型湖泊污染及富營養(yǎng)治理極具潛在應用價值的嘗試。本研究是我校與江蘇雙良環(huán)境科技有限公司自2018年8月起開展校企合作理論與實踐相結合的系列成果之一。
該成果由我校師資博后張云博士為第一作者、張虎才教授(合作導師、校企合作項目負責人)和常鳳琴副教授為共同通訊作者、聯合江蘇雙良環(huán)境科技有限公司共同發(fā)表。實驗區(qū)設置和建設過程中得到玉溪市撫仙湖管理局、江川區(qū)政府和星云湖管理局的大力支持。
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