响应面法优化美人蕉净化硝态氮条件的研究

吴文卫，武孔焕，周丹丹

(1.云南省生态环境科学研究院，昆明 650034；2.云南省重金属污染控制工程技术研究中心，昆明 650034； 3.昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明 650500)

前 言

1 材料与方法

1.1 材料培养

供试植物选用纯叶红色大花美人蕉(Cannageneralis)，在湿地床培养株高至25～30 cm时挖出，清洗干净，放在蒸馏水中培养，每隔2d换一次水，培养7 d左右至新根长成后备用。选取长势良好(萌发了一定新根)并且长势均匀(鲜重株高一致)的美人蕉幼苗若干备用。试验选定25℃恒定光照(100 mol/(m2·s))条件，将美人蕉幼苗按1株/杯分别置于1000 mL的培养杯中，且用塑料薄膜对培养杯进行封口，每组实验设置五个重复。

1.2 实验方法

1.2.1 单因子实验

1.2.2 响应面模型设计及验证

1.3 测定内容及方法

1.4 数据处理

2 结果与讨论

2.1 单因素对美人蕉净化硝态氮的影响

图1 不同甲醇浓度预处理对美人蕉吸收的影响Fig.1 Impact on absorption of by canna generalis through treatment with different concentrations of methanol

随着甲醇预处理时间的増加，美人蕉对溶液中硝态氮的吸收效率随甲醇预处理时间的增加呈现先增加后降低的趋势(图2)。如在短时间(<6 h)内，预处理时间的增加可明显促进美人蕉对硝态氮的吸收；但处理6 h后，随时间的増加反而抑制美人蕉对硝态氮的吸收。由此可知，6 h为甲醇最佳处理时间。

图2 2mM甲醇溶液预处理不同时间 对美人蕉吸收的影响Fig.2 Impact on absorption of by canna generalis with different durations of pretreatment with 2mM methanol solution

图3 不同KNO3浓度处理对美人蕉吸收的影响Fig.3 Impact on absorption of by canna generalis with different concentrations of potassium nitrate

2.2 中心组合设计和响应面分析

表1 中心组合实验因子水平设计Tab.1 Factor level of central composite design

表吸收的响应面试验结果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 响应面二项式模型的方差分析(ANOVA)Tab.3 ANOVA for response surface quadratic model

图4显示响应面真实值和预测值散点的分布呈线性关系，表明此模型具有可用性。

图4 响应面真实值和预测值散点分布图Fig.4 Scatter plot of true value and predicted value of response surface

图5 响应面3D分析图和等高线图Fig.5 3D analysis and contour map of response surface

2.3 模型验证

表4 模型验证结果Tab.4 Results of model validation

3 结 论