《天然水體中生物膜對水環境中磷的吸附特性研究》是依託清華大學，由李玲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：天然水體中生物膜對水環境中磷的吸附特性研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：李玲
- 項目類別：面上項目
- 批准號：51079071
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在自然環境條件下，生物膜存在於幾乎所有暴露於水中的固體表面上，代表了一類微生物群體，生物膜對水環境中營養物質磷的吸附特性及磷循環過程發揮著重要作用，膜上的微生物種群使得營養物質磷具有不同的遷移轉化能力和生物可利用性等特徵。本申請項目將對生物膜的微生物種群特徵、營養鹽磷的吸附特性和磷的遷移轉化規律進行系統研究，探討生物膜上微生物種類、形態和群集特徵，確定天然水體中生物膜對磷的吸附熱力學和動力學特徵，建立吸附動態過程的數學表達式，獲得膜上特有的化學組分對磷吸附的貢獻以及對磷的吸附能力，對比不同水體中生物膜對磷的吸附特徵的差異，分析水中固體顆粒物對生物膜吸附特性的影響，揭示生物膜吸附作用下水環境中磷的輸移擴散及轉化規律。在系統研究的基礎上，解析固相顆粒物與水相界面的物質輸送過程和微生態環境效應，為預測天然水體污染狀況和水體發生富營養化趨勢及治理措施提供科學依據。
結題摘要
生物膜廣泛地存在於自然水體中的各種固相物質表面，是一種具有生物活性的吸附劑，以往對生物膜的研究主要是生物膜對重金屬和有機污染物的吸附特性，而生物膜對磷的吸附研究很少。本課題以天然水體中的生物膜為研究對象，採用光學顯微鏡和環境掃描電子顯微鏡對其形貌結構和微生物種群進行觀測，深入認識生物膜及微生物構成；在溫度、pH和振動速率等多種環境因素的影響下，研究生物膜吸附磷的動力學和熱力學特徵；採用不同粒徑的泥沙在天然水體中進行生物膜的培養，並與表面處理過的泥沙在相同的環境因素下進行吸附磷的實驗，比較生物膜對吸附的貢獻；考慮水環境中泥沙吸附污染物和泥沙沖淤運動對污染物輸移擴散特性的影響，建立非恆定非飽和輸沙模型和污染物遷移轉化模型。取得了以下重要成果：（1）自然水體中的生物膜優勢種群為硅藻門藻類，綠藻次之；（2）培養7天的生物膜基本發育成熟，其活性微生物量最大，對營養鹽磷的吸附率也最大；（3）水體中的生物膜對磷的吸附量一般為100—2000mg/kg，吸附過程比較緩慢，一般80—150小時達到吸附平衡；（4）生物膜吸附磷的過程符合準二級動力學模型，等溫吸附符合Langmuir等溫式；（5）溫度對生物膜吸附磷有較大影響，最佳吸附溫度為25—30℃，pH值對吸附特性影響不大，振盪速率對吸附磷有顯著影響，吸附速率和平衡吸附量都隨振盪速率增大而增加，達到平衡所需時間則隨振盪速率增大而縮短；（6）表面處理的乾淨泥沙對磷的吸附很小，而在天然水體中培養的表面長有生物膜的泥沙對磷具有一定吸附性，相同條件下吸附量比表面乾淨的泥沙高出1個數量級，吸附規律與採集的天然生物膜的吸附規律類似，吸附速率和平衡吸附量隨泥沙粒徑增大而減小。（7）建立了水環境中顆粒態和溶解態污染物的水質數學模型。以上研究成果對於深入認識自然水體內的沉積物的吸附特性以及污染物遷移轉化規律、水體自淨過程具有重要的理論意義。根據研究成果公開發表論文10篇(其中2篇為SCI收錄，4篇為EI收錄)，培養碩士生2名。
