近日，云南大學(xué)張虎才研究團(tuán)隊(duì)在環(huán)境科學(xué)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(guān)于石墨烯光催化技術(shù)對(duì)高污染富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水質(zhì)提升實(shí)驗(yàn)研究的最新成果，這也是石墨烯光催化在高污染、高富營(yíng)養(yǎng)化湖泊實(shí)驗(yàn)的第一篇高級(jí)別論文。
湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是全球范圍內(nèi)普遍存在的水環(huán)境問(wèn)題，且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而日趨嚴(yán)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(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能的喪失，也是人類干擾下湖泊沉積過(guò)程、生物過(guò)程、生物地球化學(xué)三大過(guò)程中斷的一種表現(xiàn)。湖泊污染和常態(tài)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重威脅到水安全及人體健康。同時(shí)，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已成為影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要環(huán)境問(wèn)題之一。傳統(tǒng)的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理方法往往不但面臨著成本高和二次污染等問(wèn)題，也存在引起湖泊系統(tǒng)過(guò)程發(fā)生突變和產(chǎn)生新的無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物，特別是新型有害有毒化合物的潛在風(fēng)險(xiǎn)。近年來(lái)，石墨烯光催化技術(shù)因其成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于去除廢水中的有機(jī)化合物，并且對(duì)多種藍(lán)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(wǎng)鋪設(shè)于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中，理論研究和應(yīng)用中出現(xiàn)的新問(wèn)題尚未得到重視。
本研究以云南富營(yíng)養(yǎng)化湖泊——星云湖為研究對(duì)象，首次將石墨烯光催化網(wǎng)運(yùn)用到富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中開(kāi)展長(zhǎng)期、系統(tǒng)的對(duì)比監(jiān)測(cè)和研究。通過(guò)石墨烯光催化網(wǎng)原位實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)區(qū)面積33000 m2，165 m × 200 m)，發(fā)現(xiàn)石墨烯光催化網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)藍(lán)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)石墨烯光催化網(wǎng)處理區(qū)所有的固氮藍(lán)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(duì)比區(qū)，但其理論機(jī)理機(jī)制還需要更進(jìn)一步的深入、系統(tǒng)研究。
以上發(fā)現(xiàn)為富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的治理提供了新的技術(shù)途徑，并且有望成為降低藍(lán)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(yíng)養(yǎng)治理極具潛在應(yīng)用價(jià)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(kāi)展校企合作理論與實(shí)踐相結(jié)合的系列成果之一。
該成果由我校師資博后張?jiān)撇┦繛榈谝蛔髡摺埢⒉沤淌?合作導(dǎo)師、校企合作項(xiàng)目負(fù)責(zé)人)和常鳳琴副教授為共同通訊作者、聯(lián)合江蘇雙良環(huán)境科技有限公司共同發(fā)表。實(shí)驗(yàn)區(qū)設(shè)置和建設(shè)過(guò)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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