不同季节条件下植物多样性配置对人工湿地功能的影响研究

发布时间：2017-12-24 09:33

本文关键词：不同季节条件下植物多样性配置对人工湿地功能的影响研究　出处：《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：城镇快速发展的同时伴随着城镇工业、生产、生活用水量的急剧增加,大量未经处理的生活与生产废水未经处理或处理不当,即通过小城镇非点源方式排放至周边环境,造成湖泊河流富营养化以及生态破坏。人工湿地是一种廉价的水处理技术,适合发展中小城镇推广与建设。然而大规模使用人工湿地技术在我国北方发展中小城镇仍面临着许多难题,其中低温运行与湿地植物生态稳定性低下是较突出的问题。本文以东北地区土著植物作为人工湿地植物,利用不同种类植物搭配种植方式,分析其对于人工湿地在不同温度季节功能的影响,同时解析在常温条件下不同植物配置下人工湿地根系微生物群落组成;针对不同进水浓度,考察植物多样性配置在不同温度季节的生态稳定性,为实现人工湿地在北方地区大范围推广与技术改进提供一定的理论基础。常温下不同植物配置方案对于人工湿地微宇宙功能的影响发现,连续流状态下,混种方式对于COD的去除稳定性下降,对于NH4+-N去除稳定性更好但菖蒲单种组去除率最高(69.44%),鸢尾-菖蒲组的NO3--N去除率最高(91.88%),鸢尾-菖蒲-香蒲组对于TN去除稳定且去除率最高(61.77%);鸢尾-香蒲组对于TP去除率最高。常温下间歇流人工湿地微宇宙中,污染物出水浓度随时间进行曲线拟合:COD为四项多项式拟合,NH4+-N、NO3--N、TN、TP均为指数函数曲线拟合,COD的降解波动较大,混种方式能够减少HRT,中浓度和低浓度进水混种组对于NH4+-N降解速率明显高于单种组,低浓度进水混种组NO3--N的降解速率与单种组没有明显的差距,且单种组出现了明显的NO3--N积累现象,鸢尾-菖蒲-香蒲组与鸢尾-菖蒲组具有最高的TN降解速率(9.50mg/d·L,7.06mg/d·L),低浓度进水单种与混种对于TP的降解速率差距不明显,鸢尾-香蒲组降解速率最高(1.21mg/d·L)。分析根系微生物时,对于Shannon多样性指数(H)、Simpson多样性指数(D)、Pielou均匀度指数(J)三种指数比较发现,单种方式多样性程度更高;混种方式G+/G-比值均大于1,且鸢尾-菖蒲与鸢尾-菖蒲-香蒲组好氧/厌氧达到了1.53与2.22,根系微生物的耐受度更强,微生物生态环境更加稳定。主成分分析结果表明,香蒲、菖蒲单种与鸢尾-香蒲组三组较相似,鸢尾单种组、鸢尾-菖蒲组与鸢尾-菖蒲-香蒲组较相似,真菌、革兰氏阳性菌、好氧细菌三种微生物是鸢尾单种组、鸢尾-菖蒲组与鸢尾-菖蒲-香蒲组三组的代表微生物,而厌氧细菌是香蒲、菖蒲单种与鸢尾-香蒲组三组的代表微生物。单种方式下植物在强光照条件下的光饱和光合速率普遍高于混种方式,然而在弱光下,混种方式植物的光合速率普遍高于单种方式,植物多样性配置减少了植物由于蒸腾作用而散失的水分,同时提高了植物对于水分的利用效率,间接地提高了对于营养物质的转运,除此之外,混种方式,特别是三种植物的混种很大程度上提高了植物的气孔导度,即提高了植物本身的呼吸作用及其他气体的吸收排放。植物多样性配置一定程度上提高了植物的生物量,除菖蒲外,混种组N元素含量均高于单种组,香蒲与鸢尾在混种组在不同程度上提高了植物体内的P元素浓度,鸢尾-菖蒲-香蒲种植方式能够明显提高植物体内对于氮磷污染物的积累状况。在中、低浓度进水下,混种方式中植物的POD与NR含量明显增加,说明混种植物在中低浓度进水中适应能力更强。低温胁迫状态下,6组种植方式均出现了严重的硝酸根积累,鸢尾单种组对于有机物去除率所受到影响最小(降低1.85%),除菖蒲单种外,氨氮的去除率并未受影响,鸢尾-菖蒲组TN去除率影响最小(0.46%),鸢尾-菖蒲-香蒲组TP去除率影响最小(16.78%);此时植物体内MDA含量,菖蒲与香蒲在鸢尾-菖蒲-香蒲组内达到最低(18.8、12.4nmol/g),混种方式下的植物对于低温胁迫的抗性更强,同时一定程度上提高了人工湿地微宇宙系统的生态稳定性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703.1;X173

【参考文献】