一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法技术

本发明专利技术属于水生能源植物环境修复领域，具体涉及一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法。本发明专利技术在白光的基础上，去掉了不必要的光谱，只使用特定波长和光量子通量密度下R：B＝4:1的红‑蓝混合光培养浮萍，有效减少了光能的消耗，节省了电力资源，且效果明显优于白光、单一光及其它组合的红‑蓝混合光。这种净水方法无毒无害，对环境友好，可快速净化水中的氮、磷等污染物。在净化水体的同时，培养的浮萍还能快速生长并积累淀粉，在微污染水体处理结束后，可进一步加工做为药材、食物、饲料等，综合利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法
本专利技术属于水生能源植物环境修复领域，具体涉及一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法。
技术介绍
地表水是人类生活用水的重要来源之一，但当前污染形势严峻。《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)规定，Ⅰ-Ⅲ类水可作为人类饮用水，而Ⅳ-Ⅴ类水属于微污染水体，仅能作为工业或农业用水。随着人口持续增长，人水关系日趋紧张，微污染地表水体的治理迫在眉睫。目前，净化微污染地表水体的主要方法包括：生物活性炭吸附、离子交换、膜过滤处理、电去离子、电渗析等。上述方法虽都能起到一定的作用，但同时也都存在局限性。其中，生物活性炭吸附周期较长，受水温影响较大，且可能会造成生物泄露，水体中致病微生物将直接危害人类健康；离子交换处理中树脂的再生还原需要酸碱液的处理，后续再生液难以处理；膜过滤处理技术虽效果较好，但其建设及运营成本高，而且在微污染水体处理中，容易出现膜堵塞和反冲洗等问题，同时还会去除某些对人体有益的微量元素；电去离子及电渗析会增加电能投入，耗电量过高，经济性不好。因此，寻找新的环境友好型微污染地表水体处理方法非常重要。近年来，浮萍因能显著去除水体中氮、磷等物质而逐渐受到重视，其在治理水体污染时，具有低能耗、低成本、环境友好等特点，表现出良好的微污染水体治理前景。但依然存在自身的局限性：一般来说，浮萍只能在大面积的浅水域内繁殖，在光照不适宜、开阔地较少的山区及城市等地，繁殖速度明显减缓，无法满足微污染水体净化需求。光强、光周期、光质或光谱能量分布等，是影响植物生长发育的重要因素。现有研究表明，单一的红光、蓝光、绿光、黄光，及红-蓝组合光，红-蓝-绿组合光等，对某些植物的生长表现出明显促进作用。如一篇名为“不同光质对番茄幼苗生长和生理特性的影响”的报道中提出，单一的红光可提高番茄幼苗中碳水化合物含量。但不同植物上，不同光的作用不尽相同，甚至可能抑制生长。如一篇名为“Bluelightdose-responsesofleafphotosynthesis,morphology,andchemicalcompositionofCucumissativusgrownunderdifferentcombinationsofredandbluelight”的报道中指出，单一红光下生长的黄瓜会产生光合作用紊乱，而7％的蓝光可以逆转这种现象，且其光合能力在蓝光比例为50％时最高。但不同光质或光谱能量分布对浮萍生长影响的相关研究还未见报道，探讨何种单一光或以适当比例混合的混合光对浮萍生长的影响，对提高浮萍生存能力、有效进行微污染水体处理，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法：将浮萍接种于待处理的微污染水体中，置于红光：蓝光＝1:1～7:1的红-蓝混合光下培养，所述红、蓝光比值为光量子通量密度比；所述红光的峰值波长为660nm；所述蓝光的峰值波长为450nm。优选的，所述红光：蓝光＝4:1。优选的，所述红-蓝混合光的光量子通量密度为80～200μmol/m2/s。优选的，所述红-蓝混合光的光量子通量密度为110μmol/m2/s。优选的，所述红光的半高峰宽不高于为15nm；所述蓝光的半高峰宽不高于20nm。优选的，所述培养的温度为25℃。优选的，所述培养的时间为2～7天。优选的，所述浮萍的接种量为80％～100％。优选的，所述红-蓝混合光由红光LED灯和蓝光LED灯组合提供。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的净化微污染地表水的方法，无毒无害，对环境友好，可快速净化水中的氮、磷等污染物。2、本专利技术培养浮萍时，在白光的基础上，去除不必要的光谱，只使用了红-蓝混合光，有效减少了浮萍培养过程中光能的消耗，节省了电力资源，且达到了极显著优于白光的效果。试验表明，同样采用光量子通量密度为110μmol/m2/s的光照条件培养浮萍，与传统白光LED灯作为光源相比，采用的红-蓝混合光LED灯可减少12.56％电能消耗。3、本专利技术惊喜地发现，在R：B＝4:1这一特定比例的组合光下培养时，浮萍的生长效率及去微污染水体效果达到最佳，效果远优于白光、单一光或其它比例的红-蓝光。4、本专利技术所述方法培养的浮萍，在净化水体的同时，还能快速生长并积累淀粉，在微污染水体处理结束后，可进一步加工为药材、食物、饲料等，综合利用率高。附图说明图1为不同光质下浮萍对Ⅳ类水中氮去除效果对比图；图2为不同光质下浮萍对Ⅴ类水中氮去除效果对比图；图3为不同光质下浮萍对Ⅳ类水中磷去除效果对比图；图4为不同光质下浮萍对Ⅴ类水中磷去除效果对比图；图5为不同光质下浮萍在Ⅳ类水中生物量积累对比图；图6为不同光质下浮萍在Ⅴ类水中生物量积累对比图；图7为不同光质下浮萍在Ⅳ类水中干基增长率对比图；图8为不同光质下浮萍在Ⅴ类水中干基增长率对比图；图9为不同光质下浮萍在Ⅳ类水中淀粉含量增长对比图；图10为不同光质下浮萍在Ⅴ类水中淀粉含量增长对比图；图11为不同光质下浮萍在Ⅳ类水中淀粉积累速率对比图；图12为不同光质下浮萍在Ⅴ类水中淀粉积累速率对比图；图13为不同光质下浮萍在Ⅳ类水中淀粉重量对比图；图14为不同光质下浮萍在Ⅴ类水中淀粉重量对比图。具体实施方式下面通过各实施例及对比例，对本专利技术利用优质光源促进浮萍快速净化微污染地表水的方法做进一步说明。1、浮萍准备下述实施例和对比例中，少根紫萍(Landoltia.punctata0202)，简称L.punctata0202，采集自中国四川省成都市新津县，上述品种的浮萍保存于中国科学院成都生物研究所的浮萍种质数据库。2、微污染水体准备下述实施例和对比例中，微污染水体分别依照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中规定的Ⅳ、Ⅴ类水质，向自来水中添加硫酸铵和硝酸钾，使配制后的水体中氨氮和磷含量达到理论地表Ⅳ、Ⅴ类水质标准。调整后的Ⅳ类水体中NH4+-N为1.65mg/L、TP为0.32mg/L、pH＝7.2，Ⅴ类水体中NH4+-N为2.01mg/L、TP为0.47mg/L、pH＝7.1。3、浮萍淀粉含量、微污染水体处理效果的测定与计算方法下述各实施例及对比例中，浮萍淀粉含量的测定方法为：分别将干燥的浮萍粉碎成粉末，称取0.03～0.06g浮萍干粉置于250mL磨口锥形瓶中，加入30mL6mol/L的HCl溶液和100mL蒸馏水，装上冷凝管，置沸水浴中回流2h。回流完毕，立即用流动水冷却，待浮萍样品水解液冷却至室温后，加入NaOH调节水解液的pH＝7。然后加入20mL20wt％醋酸铅溶液，摇匀后放置10min，转移至500mL容量瓶中，加蒸馏水定容至500mL，过滤，弃去初滤液，收集5mL滤液，过预活化好的反相C18固相萃取小柱，弃去最初的1～2mL，收集后面的3～4mL，再用0.22μm的水系滤膜过滤，得滤液。(1)利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定水中实时的磷含量；用德国WTW多功能水质分析仪(TheSpectroquantAnalysisSystemPhotoLab6100)及德国默克公司(Me本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进浮萍快速净化微污染水的方法，其特征在于：将浮萍接种于待处理的微污染水体中，置于红光：蓝光＝1:1～7:1的红‑蓝混合光下培养，所述红、蓝光的比值为光量子通量密度比；所述红光的峰值波长为660nm；所述蓝光的峰值波长为450nm。

【技术特征摘要】
1.一种促进浮萍快速净化微污染水的方法，其特征在于：将浮萍接种于待处理的微污染水体中，置于红光：蓝光＝1:1～7:1的红-蓝混合光下培养，所述红、蓝光的比值为光量子通量密度比；所述红光的峰值波长为660nm；所述蓝光的峰值波长为450nm。2.根据权利要求1所述的促进浮萍快速净化微污染水的方法，其特征在于：红光：蓝光＝4:1。3.根据权利要求1所述的促进浮萍快速净化微污染水的方法，其特征在于：所述红-蓝混合光的光量子通量密度为80～200μmol/m2/s。4.根据权利要求1所述的促进浮萍快速净化微污染水的方法，其特征在于：所述红-蓝混合光的光量子通量密度为11...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海，方扬，靳艳玲，李琪，许亚良，杨贵利，赖烦，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51