水環(huán)境中Cu存在形態(tài)的化學(xué)-生物學(xué)效應(yīng)研究.pdf

1、微量重金屬是一類環(huán)境中的重要污染物質(zhì)，進(jìn)入水體中的微量重金屬主要通過顆粒態(tài)的形式從水環(huán)境中被去除。因此，微量重金屬在水體中的固-液相態(tài)轉(zhuǎn)化是控制水體中重金屬自凈能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。微量重金屬在水中的固-液相態(tài)轉(zhuǎn)化同時(shí)受到發(fā)生在水體中固-液界面上的化學(xué)吸附、沉淀與溶解、氧化與還原等化學(xué)過程以及浮游微生物的吸收和釋放等固-液界面過程的綜合控制。有關(guān)環(huán)節(jié)化學(xué)作用已經(jīng)進(jìn)行了比較充分的研究，但已有的研究表明，生物效應(yīng)在某些情況下也是及其顯著的，因此探

2、討研究天然水體中微量重金屬的固-液相態(tài)轉(zhuǎn)化在兼顧化學(xué)作用的同時(shí)更需要對(duì)生物的吸收與釋放的作用機(jī)理進(jìn)行研究。 重金屬Cu是浮游生物的必要營養(yǎng)元素，但高濃度的Cu對(duì)生物又構(gòu)成毒害作用。因此，微量重金屬，特別是營養(yǎng)性重金屬在天然水環(huán)境中的化學(xué)存在形態(tài)轉(zhuǎn)化，以及化學(xué)和生物學(xué)過程對(duì)形態(tài)變化的多重效應(yīng)是需要深入研究的科學(xué)問題。本文以銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)和斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)

3、為實(shí)驗(yàn)藻種，通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)和模擬，在培養(yǎng)體系中添加重金屬Cu2+，顯微鏡觀察、測定藻細(xì)胞密度、葉綠素Chla含量，并采用原子吸收法測定體系中不同形態(tài)的Cu濃度變化。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步向上述培養(yǎng)體系中添加無機(jī)粘土顆粒(高嶺土)，探討藻、金屬Cu和粘土復(fù)合體系的相互作用(包括pH、Cu的化學(xué)形態(tài)等的影響)。采用VISUALMINTEQ軟件計(jì)算體系中自由Cu2+濃度，并利用紅外、SEM等對(duì)高嶺土進(jìn)行表征。 通過對(duì)銅綠微囊藻和斜生柵藻

4、的系統(tǒng)培養(yǎng)，確定了其生長特性。另外針對(duì)藻培養(yǎng)過程中培養(yǎng)體系pH的變化，探討了其變化的原因，并試圖通過改變氮源和加入磷酸緩沖溶液控制培養(yǎng)體系pH的變化，但效果欠佳。所以后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用定時(shí)加入一定量的稀NaOH和HCl來保持培養(yǎng)體系pH的穩(wěn)定。 在控制pH不同的條件下，實(shí)驗(yàn)研究了不同初始總Cu加入量時(shí)銅綠微囊藻和斜生柵藻的生長情況和72h后培養(yǎng)體系中不同形態(tài)Cu(溶解態(tài)Cu、細(xì)胞外Cu和細(xì)胞內(nèi)Cu)占總Cu的百分比分布及藻對(duì)金屬銅的

5、去除能力。結(jié)果表明，高pH條件下，藻的生長受到抑制較小。pH對(duì)培養(yǎng)體系中不同形態(tài)Cu的分布有明顯的影響，并且高pH條件下藻生長受到的抑制較小和高pH條件下藻細(xì)胞壁與金屬Cu結(jié)合程度高對(duì)三種不同形態(tài)的Cu在培養(yǎng)體系中相對(duì)百分比的影響是一致的。Cu與藻的作用主要發(fā)生在細(xì)胞壁上，溶解態(tài)Cu的濃度可能是評(píng)價(jià)藻的生物可利用性的良好指標(biāo)。 針對(duì)金屬Cu、高嶺土和藻類復(fù)合實(shí)驗(yàn)體系，實(shí)驗(yàn)研究了不同pH條件下高嶺土對(duì)金屬Cu的去除作用、高嶺土對(duì)