电催化氧化降解水中磺胺嘧啶的研究

为了解并优化电化学方法对水体中磺胺类药物的去除效果,以Ir O2-Ru O2/Ti为阳极,不锈钢为阴极,Na2SO4为电解质,电催化氧化降解模拟废水中的磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD),反应时间为240min。探讨了SD初始质量浓度、电流密度、p H值、电解质浓度及电极板间距对电催化降解SD效率的影响,并利用HPLC-MS分析降解产物。结果表明,电催化氧化可有效去除水中的SD。升高初始质量浓度、电流密度、极板间距可提高SD降解速率,初始质量浓度由15 mg/L升高到50 mg/L时,去除率降低了9.2%;电流密度从5 m A/cm2升高到15 m A/cm2,去除率增加了38.1%,电流密度大于15 m A/cm2时其对去除率的影响不明显;极板间距由2 cm增加到4 cm,去除率增加了12.2%;酸性条件降解效果最好,碱性对SD去除率略有抑制,p H值为1和13相比于p H值为7时去除率分别增加9.9%及降低4%;电解质浓度(≤0.05 mol/L)与SD降解速率呈负相关,电解质浓度大于0.05 mol/L时,对去除率影响不明显。降解主要基于·OH的氧化过程,生成4-(2-氨基嘧啶-l(2H)-基)苯胺中间产物,过程遵循一级反应动力学模型。     

冬季降温对菹草叶片光合荧光特性的影响

将菹草(Potamogeton cripus)石芽种植于室外水体中,萌发后选择发育程度相近的幼苗,在冬季降温期间利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定幼苗叶片的FV/Fm和光响应恢复曲线.结果表明,在冬季水温低于7℃的条件下菹草叶片FV/Fm显著降低(P<0.01).水温回复到9～10℃后,FV/Fm逐渐增大;光强的降低有利于FV/Fm的恢复.进一步研究植株的光响应恢复曲线发现,第4-10天,水温<7℃,菹草叶片有效荧光产量(ΔFV'/Fm)的光响应能力和暗恢复能力显著下降;同时,热耗散能力和暗恢复能力也显著降低,发生光抑制的可能性增大.当水温升高到9～10℃时,ΔFV/Fm和非光化学淬灭(NPQ)随光强降低和实验天数的增加逐渐得到恢复.因而,水温9～10℃可能是冬季菹草进行正常光合作用的临界温度;菹草在低温(<7℃)、高光照条件下易发生光抑制,导致PSII受到伤害.     

水生高等植物季相交替群落对富营养化水体净化效果调查

为调查水生植物恢复演替过程中对水质净化作用．在富营养化湖泊内的围隔中,引种菹草、伊乐藻、野菱、水鳖,分别构建由菹草、伊乐藻、野菱、水鳖组成的（同区A）和由菹草、野菱组成的（围区E）季相交替水生植物群落,跟踪观测水生植物恢复生长情况。结果表明,由菹草、伊乐藻、野菱、水鳖所构建的季相交替的水生植物群落能在水质变化剧烈、藻类容易爆发的阶段（初春至夏末）持续有效的抑制浮游植物生长繁殖,对富营养化水体中的营养盐有较高的去除作用,并能有效缓解因前一种植物死亡给水质带来的不利影响,使水质保持相对稳定。     

浊度对苦草(Vallisneria natans)幼苗生长的影响

用粒径小于100μm的泥沙分别配置浊度为30、60和90NTU的浑浊水体,将苦草(Vallisneria natans)幼苗种植于上述水体中,测定幼苗的叶片长和叶片数,并利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定幼苗的光合荧光特性,研究在不同浊度水体中水下光强对苦草幼苗生长的影响。结果表明,随着处理时间的延长和水体浊度的增大,苦草幼苗生长受到明显的影响。第30天时,在60和90NTU水体中,水下光强不足自然光强的4.5%,幼苗叶片出现发黄、折断现象,相对电子传递速率和饱和光强显著降低,非光化学淬灭系数显著升高,表明幼苗光合作用受到明显抑制。在对照水体中,水下的光强为水面光强的43.3%以上,苦草幼苗也受到抑制;而在水下光强≥7.1%的30NTU水体中,苦草幼苗有较高的光能利用率,幼苗生长较好。这表明苦草幼苗有一定的低光适应能力,光强范围大约是7.1%～43.3%,为在浑浊水体中恢复、重建苦草种群提供了一定的实验依据。     

菹草生长对沉积物间隙水中各形态磷浓度的影响

通过人工构建湖泊生态系统,用湖泊沉积物的上层泥和下层泥分别代表清淤前后的2种基质,研究菹草(Potamogeton crispus)生长对沉积物不同层次间隙水中各形态磷浓度的影响.垂直方向上,将2种基质中的间隙水分为表层、中层和底层3个层次.结果表明,菹草生长能够不同程度地降低各层间隙水中磷浓度,上层泥和下层泥2种基质均表现为表层间隙水溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)含量降低幅度最大,DTP含量分别降低68.97％和83.09％,SRP含量分别降低54.57％和96.02％.菹草的吸收作用使得各层间隙水中磷浓度均低于无沉水植物的对照组.试验结束时,2种沉积物中TP含量降低幅度差异不显著,说明疏浚前后种植菹草均可有效控制湖泊内源磷污染.     

两种富营养化水体对植物生长及光合荧光特性的影响

采用水培方法,研究水芹（Oenanthe javanica）、美人蕉（Canna indica）、菖蒲（Acorus calamus）在两种富营养化水体中生长、部分光合荧光特性的变化,结果表明：（1）营养盐对水芹、美人蕉株高、根长有显著影响,2种植物在低营养盐水体（L）中株高、根长增长率显著低于高营养盐水体（H）,生物量亦表现为L组〈H组,而菖蒲在2种水体中株高、根长,生物量等无显著差异（p〈0.05）;（2）水芹、美人蕉叶片的叶绿素a（Chla）,叶绿素b（Chlb）在L组中含量低,在H组中含量高,w（Chla）/w（Chlb）则随营养盐浓度的升高而降低。菖蒲叶片Chla,Chlb,Car、w（Chla）/w（Chlb）在两实验水体中无显著差异;（3）水芹、美人蕉叶片的Fv/Fm,Yield,qP,re,t,max值及其饱和光强随营养盐浓度的降低而显著降低,qN值变化趋势正好相反,表明在低营养盐水体中,两种植物光系统II（PS II）光能转换效率显著下降,且PS II将吸收过剩的能量通过热耗散的形式释放,以保护自身组织免受过剩光的损害,体现了两种植物在营养盐缺失下的自我保护机制,而菖蒲叶片Fv/Fm,Yield,qP,qN以及快速光响应曲线在L组、H组中均显著差异（p〉0.05）,表明在本文设定的营养盐浓度范围内,菖蒲叶片的光合作用能力未受到显著影响。     

光照对菹草（Potamogeton cripus）幼苗生长发育和光合荧光特性的影响

用遮光法获得5%、1%、0.5%、0.1%、0.05%伞光照共5个不同光照强度的水体,将菹草(Potamogeton cripus)萌发幼苗置于上述水体.观测幼苗生长发育状况,并利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING-PAM)测定其光合荧光特性.结果表明:(1)不同光照强度对菹草幼苗生长发育影响显著;随光强减弱,菹草幼苗株高、叶片数、生物量增长率显著降低(P<0.01);(2)菹草幼苗的最大光化学量子产量(Fv/Fm)随光强减弱而降低,实验第16天时,0.5%、0.1%、0.05%实验组Fv/Fm值仅为对照组的65%、53%和42%;(3)随光强减弱,幼苗吸收光能用于光化学电子传递的份额(qP)减少,第16天时,0.5%、0.1%、0.05%实验组的qP值为对照组的68%、67%、53%;(4)光强减弱导致0.5%实验组qN先升高后降低,0.1%、0.05%实验组的qN值则表现出显著下降趋势,表明幼苘在较低光强条件下,叶片PSII光能转换效率显著下降,进入PSII光化学过程的激发能减少,热耗散激发能也相应减少;(5)光强减弱导致电子在光合链中的传递速率(ETR)品著下降,第16天时,1%、0.5%、0.1%、0.05%实验组ETR分别为对照的70%、63%、56%、36%,导致参与CO2的电子减少,光合作用降低.快速光响应曲线测定结果表明,幼苗ETRmax随光强减弱呈下降趋势,光响应能力随光强的减弱显著下降.     

腐殖酸对针铁矿吸附磷的影响机理

通过添加HA(Humic acid,腐殖酸),研究不同环境条件下HA对针铁矿吸附磷的影响. 结果显示,加入HA能显著降低磷吸附量,pH为4.5时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.6%和25.6%;pH为7.0时分别加入100和40 mg/L HA,磷的最大吸附量分别降低了26.8%和23.1%. 不同添加顺序试验结果表明:针铁矿对磷的吸附量大小顺序为后添加HA>同时添加HA和磷>先添加HA;无论是否添加HA,针铁矿对磷的吸附量都随着pH的升高而降低,相应的吸附等温线也都符合Langmuir吸附等温方程;总有机碳和红外光谱特征表明,HA和磷在针铁矿表面吸附点位形成竞争吸附,并且针铁矿表面的羟基在吸附磷和HA的过程中起到了一定的作用.      

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

刈割对生态浮床植物黑麦草光合作用及其对氮磷等净化效果的影响

以多花黑麦草为试材,通过水培实验方法,研究刈割强度对黑麦草生长、光合作用以及对污染水体氮、磷等去除效果的影响.结果表明,①刈割显著促进黑麦草新芽再生能力,刈割后5～13 d,C2（留茬2 cm）实验组新芽再生速率达2.78 cm·d^-1,远高于不刈割组（0.88 cm·d^-1）;刈割组株高、现存生物量以及生产量均大于不刈割组,且随刈割强度的增加,植物补偿指数显著变化,其中重度刈割（留茬高度≤5 cm）试验组新芽高度以及累积生物量分别为40.6～44.0 cm、31.6～37.2 g,均表现为超补偿作用,表明重度刈割有利于黑麦草生物量的累积;②刈割对黑麦草叶片叶绿素组成具有一定影响,其中C2组叶绿素a、叶绿素a/b 最大,为1.85 mg·g^-1、 3.18, C1（不刈割）组最小,为C2组的89.29%、90.13%;③刈割对黑麦草叶片叶绿素荧光参数有显著影响,随刈割强度的增加,PSⅡ的实际光能转化效率（ФPSⅡ）以及PSⅡ的非循环电子传递速率（ETR）均有所升高,其中C2组ФPSⅡ、ETR分别为C1组的1.13、1.09倍,表明刈割显著提高了叶片对光能的转化,使植物光合作用能力提高;④刈割显著提高了黑麦草系统对氮、磷等的去除效果,且刈割强度越大,浮床系统对TN、NH⁺₄-N、TP、COD的去除率越好,其中C2组对TN、NH⁺₄-N、TP、COD的去除率比C1组高1.07、1.20、1.05、1.44倍,远高于无植物系统的去除率;⑤留茬2～5 cm为黑麦草刈割最佳高度,此结论可为浮床植物科学管理提供重要依据.