池塘养殖废水净化及池塘底泥的氮素迁移、转化研究

发布时间：2018-03-17 23:09

本文选题：池塘养殖废水　切入点：水生植物原位修复　出处：《南京农业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：太湖流域作为我国重点淡水渔业养殖基地,水产养殖的发展给当地居民带来巨大经济效益的同时,对太湖流域的水体环境也带来了巨大的压力。全国水环境质量报告指出,太湖全湖整体上处于轻度富营养化状态。其中农业面源污染是太湖水污染的重要来源,而太湖流域池塘水产养殖业较为发达,在农业面源污染中占据较高比例。因此,通过研究池塘养殖系统中养殖废水的净化方法以及养殖池塘底泥中污染物释放的规律,对改善养殖环境、缓解太湖水体富营养化程度都具有一定的理论和实践意义。本文以池塘养殖系统中养殖废水和底泥为研究对象,采用野外实地监测的方法,研究不同种植密度下水生植物原位修复和高密度水生植物强化净化对池塘养殖水体的净化效果;采用室外模拟的方法,研究养殖池塘底泥间隙水与上覆水之间营养盐含量变化与转移的规律及其影响因子;基于~(15)N示踪技术,研究池塘养殖系统中N的环境归趋。通过对试验水体和底泥等环境中各种理化指标的监测和分析,以期为实际养殖生产过程中找到合适的可以控制水体富营养化的方法提供理论参考和依据。(1)通过设置不同种植密度的伊乐藻和水花生,对比研究两种水生植物对池塘养殖水体的净化效果,以及池塘养殖尾水经过高密度水生植物强化净化后的达标情况,结果表明:养殖池塘水体的悬浮物浓度、化学需氧量、氨氮浓度、总氮浓度和总磷浓度与两种水生植物的生物量都有显著的负相关性。单位质量下水花生对悬浮物、化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的平均去除率要略高于伊乐藻,但单位质量下两种水生植物之间对悬浮物、化学需氧量和氨氮的平均去除率并无显著差异(P0.05),而对总氮和总磷的平均去除率都有显著差异(P0.05)。试验期间,不能达到《太湖流域池塘养殖水排放标准》中二级标准的池塘养殖尾水在经过高密度水生植物的强化净化后,水体中悬浮物浓度和化学需氧量可以达到二级排放标准,而氨氮、总氮和总磷浓度都可以达到一级排放标准。(2)通过对池塘底泥间隙水与上覆水之间营养物质迁移转化规律及其影响因子进行模拟研究,结果表明:芦苇组间隙水及上覆水的NOC3--N、NH_4~+-N、TN、TP平均浓度均低于空白组,且两处理间具有显著性差异(P0.05)。随着采样深度的增加,空白组间隙水的NO_3~--N浓度递减,NH_4~+-N、TN、TP浓度递增;芦苇组则没有明显的递变规律,而是中层间隙水的N3--N、NH_4~+-N、TN、TP浓度最低。无论芦苇组还是空白组,各层间隙水之间的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、TP平均浓度都没有显著性差异(P0.05),但NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、TP浓度在各个分层之间都有极显著的正相关性。芦苇组同一层间隙水的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN浓度之间都有极显著的正相关性;空白组同一层次间隙水的NO_3~--N与NH_4~+-N、TN之间浓度都有极显著的负相关性,NH_4~+-N与TN之间的浓度都有极显著的正相关性。芦苇组上覆水的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、TP浓度与各层间隙水之间都有极显著的正相关性;而空白组则相反,其上覆水的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN、TP浓度与各层间隙水之间都有极显著的负相关性。芦苇组上覆水的NO_3~--N、NH_4~+-N、TN之间都有极显著的正相关性;空白组上覆水的NO_3~--N与NH_4~+-N、TN都有极显著负相关性,NH_4~+-N与TN之间有极显著正相关性。NO_3~--N具有由上覆水向间隙水扩散的趋势,而NH_4~+-N、TN和TP则具有由间隙水向上覆水扩散的趋势。芦苇组的Eh值高于空白组,各层间隙水的Fe~(2+)平均浓度均低于空白组,且两处理之间的Eh值、Fe~(2+)都具有极显著性差异(P0.01)。芦苇组间隙水的N、P浓度与其Eh值都有不显著的负相关性,与其Fe~(2+)浓度都有不显著的正相关性。空白组间隙水的N03--N、TP浓度变化与其Eh值具有较显著的正相关性,NH_4~+-N、TN的浓度与其Eh值显著负相关;而空白组间隙水的NO_3~--N、TP浓度变化与其Fe~(2+)浓度具有较显著的负相关性,NH_4~+-N、TN的浓度与其Fe~(2+)浓度显著正相关。(3)利用稳定同位素~(15)N示踪技术模拟研究池塘养殖系统中N源的环境归趋,结果表明:试验结束时,芦苇组和空白组底泥全氮的含量都有所增长,芦苇组底泥全氮平均含量总体上低于空白组,但两处理间底泥全氮含量并无显著性差异(F=0.782,p0.05)。试验结束时,测得芦苇中~(15)N的δ值为63161.01‰,芦苇组和空白组底泥中~(15)N的δ值分别为266.53‰和7558‰,芦苇组和空白组间隙水中~(15)N的δ值分别为303.13‰和6292.94‰,芦苇组和空白组上覆水中~(15)N的δ值分别为8810.11‰和63555.44‰。经计算后得到:芦苇组的芦苇吸收了 75.97%、底泥中滞留了 9.83%、间隙水和上覆水中分别存留了 0.01%和0.22%,空白组底泥中滞留了 81.96%、间隙水和上覆水中分别存留了0.23%和6.11%。由此可知,养殖池塘系统中的营养物质,在有水生植物的环境中主要被植物吸利用,而在无水生植物的环境中主要被底泥截留,因此,在养殖池塘中种植适宜比例的水生植物,对于养殖水体的净化具有非常重要的实际意义。
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【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X714

【参考文献】