響應面法優化美人蕉凈化硝態氮條件的研究

吳文衛，武孔煥，周丹丹

(1.云南省生態環境科學研究院，昆明 650034；2.云南省重金屬污染控制工程技術研究中心，昆明 650034； 3.昆明理工大學環境科學與工程學院，昆明 650500)

前 言

1 材料與方法

1.1 材料培養

供試植物選用純葉紅色大花美人蕉(Cannageneralis)，在濕地床培養株高至25～30 cm時挖出，清洗干凈，放在蒸餾水中培養，每隔2d換一次水，培養7 d左右至新根長成后備用。選取長勢良好(萌發了一定新根)并且長勢均勻(鮮重株高一致)的美人蕉幼苗若干備用。試驗選定25℃恒定光照(100 mol/(m2·s))條件，將美人蕉幼苗按1株/杯分別置于1000 mL的培養杯中，且用塑料薄膜對培養杯進行封口，每組實驗設置五個重復。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因子實驗

1.2.2 響應面模型設計及驗證

1.3 測定內容及方法

1.4 數據處理

2 結果與討論

2.1 單因素對美人蕉凈化硝態氮的影響

圖1 不同甲醇濃度預處理對美人蕉吸收的影響Fig.1 Impact on absorption of by canna generalis through treatment with different concentrations of methanol

隨著甲醇預處理時間的増加，美人蕉對溶液中硝態氮的吸收效率隨甲醇預處理時間的增加呈現先增加后降低的趨勢(圖2)。如在短時間(<6 h)內，預處理時間的增加可明顯促進美人蕉對硝態氮的吸收；但處理6 h后，隨時間的増加反而抑制美人蕉對硝態氮的吸收。由此可知，6 h為甲醇最佳處理時間。

圖2 2mM甲醇溶液預處理不同時間 對美人蕉吸收的影響Fig.2 Impact on absorption of by canna generalis with different durations of pretreatment with 2mM methanol solution

圖3 不同KNO3濃度處理對美人蕉吸收的影響Fig.3 Impact on absorption of by canna generalis with different concentrations of potassium nitrate

2.2 中心組合設計和響應面分析

表1 中心組合實驗因子水平設計Tab.1 Factor level of central composite design

表吸收的響應面試驗結果Tab.2 Results of test with response surface methodology for absorption

y= 0.048+4.873×10-3A+2.43×10-4B+0.015C-1.375×10-3AB-1.25×10-4AC-3.75×10-4BC-4.437×10-3A2-3.553×10-3B2-1.255×10-3C2

表3 響應面二項式模型的方差分析(ANOVA)Tab.3 ANOVA for response surface quadratic model

圖4顯示響應面真實值和預測值散點的分布呈線性關系，表明此模型具有可用性。

圖4 響應面真實值和預測值散點分布圖Fig.4 Scatter plot of true value and predicted value of response surface

圖5 響應面3D分析圖和等高線圖Fig.5 3D analysis and contour map of response surface

2.3 模型驗證

表4 模型驗證結果Tab.4 Results of model validation

3 結 論