近日，云南大學(xué)張虎才研究團隊在環(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)對高污染富營養(yǎng)化湖泊水質(zhì)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(nèi)普遍存在的水環(huán)境問題，且隨著經(jīng)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(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程、生物過程、生物地球化學(xué)三大過程中斷的一種表現(xiàn)。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(jīng)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(chǎn)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(fēng)險。近年來，石墨烯光催化技術(shù)因其成本低、環(huán)境友好等特點已被廣泛應(yīng)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(wǎng)鋪設(shè)于富營養(yǎng)化湖泊中，理論研究和應(yīng)用中出現(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)原位實驗(實驗區(qū)面積33000 m2，165 m × 200 m)，發(fā)現(xiàn)石墨烯光催化網(wǎng)在一定時間內(nèi)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(xiàn)石墨烯光催化網(wǎng)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(xiàn)為富營養(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(yīng)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(jié)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(dǎo)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(lián)合江蘇雙良環(huán)境科技有限公司共同發(fā)表。實驗區(qū)設(shè)置和建設(shè)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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