【摘要】：水体富营养化对人们的生活环境产生了很大的负面影响,甚至已成为许多国家社会经济发展的制约因素。因此,如何修复富营养化的水体,降低其中的营养物质的含量,恢复水体的综合功能已成为当前全球性环境问题的研究热点。近年来,植物修复技术由于较物理、化学等修复方法具有投资少、处理效果好、操作简便等优点,被广泛应用于富营养化水体的净化。不同学者分别利用挺水、沉水及漂浮植物对富营养水体进行了修复研究。但是,这些研究大多仅单纯就植物体对富营养水体的净化效果进行探讨,而同时就植物对富营养水体的净化效果及其根系响应的研究则相对较少。因此,本试验选取了四种本土常见的水生植物(凤眼莲、绿狐尾藻、空心菜、青萍)分别采用低度、中度、重度三个富营养水平水体进行了盆栽试验研究,比较了不同水生植物对不同水平水体的氮、磷净化效果及根系活力、根系分泌物在不同水平水体下的变化,揭示了根系对富营养水体的响应机理;同时,采用自然水体进行了静态小区试验,阐明了不同水生植物对富营养水体的氮、磷、COD等的净化效果,以期为富营养水体水生植物修复技术中植物的遴选以及推广应用提供科学的理论依据。研究结果表明:(1)盆栽试验表明,各植物处理对于水体全氮(TN)均有较好的的去除效果,且较对照(CK)差异显著(P0.05)。三种富营养水平下均以凤眼莲的去除效果最好,其余植物的去除率由大到小的顺序为:空心菜绿狐尾藻青萍。对水体铵态氮(NH_4~+-N)的去除以凤眼莲去除效果最好,不同富营养水平下其去除率分别达:低度87.49%、中度95.68%、重度92.41%,其他三种植物为:空心菜(80.32%~93.74%)绿狐尾藻(76.61%~90.61%)青萍(54.77%~82.86%)。水体硝态氮(NO_3~--N)的去除则以空心菜处理的去除效果最好,水体中NO_3~--N浓度从初始的0.62~19.38 mg/L降至0.07~7.46 mg/L。随着水体富营养水平的提高,各处理氮素(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N)去除率均表现出中促高抑的趋势,适宜浓度的氮素负荷能提升试验植物的吸收去除能力,但浓度过高则会抑制试验植物对于水体氮素的吸收,从而降低净化效果。三种富营养水平下,四种水生植物的全磷(TP)去除率均极显著高于CK(P0.05),各植物处理去除率由大到小为:凤眼莲空心菜绿狐尾藻青萍;除CK外各植物处理TP去除率呈现出随着水体富营养水平的提高而逐渐升高的趋势。(2)随着盆栽试验的进行,四种水生植物根系可溶性有机碳(DOC)分泌量呈现逐渐上升的趋势。同一富营养水平下,不同植物处理根系分泌DOC差异较大(P0.05),均以凤眼莲和空心菜分泌能力最强,低度水平下最高分别达7.46和6.85 mg/(g·d),其次为绿狐尾藻,青萍最小;不同富营养水平下,同一植物根系DOC分泌随着营养水平的升高而逐渐降低,其根系分泌DOC与各养分间均达显著负相关,这说明养分负荷的降低能促进四种植物根系DOC的分泌;在同一富营养水平下,植物根系活力均以凤眼莲最大,分别为:低度富营养条件下69.56μg/(g·h)、中度富营养条件下85.63μg/(g·h)、重度富营养条件下61.78μg/(g·h),空心菜和绿狐尾藻次之,而青萍最小,表明就根系吸收净化能力而言凤眼莲空心菜绿狐尾藻青萍;在不同富营养水平下,各植物根系活力随着水体富营养水平的提升而降低;随着处理时间的延长,水体养分负荷的不断降低,各植物根系分泌有机酸呈现逐渐升高的趋势,而随着富营养水平的提高,各植物有机酸总量及各有机酸的量均呈逐渐下降的趋势,表明较低的养分负荷能够促进植物根系有机酸的分泌。不同富营养水平下,各植物间根系分泌有机酸种类与总量差异较大,就有机酸量来看,以凤眼莲最大,绿狐尾藻和空心菜次之,青萍最小,而就种类而言,凤眼莲和空心菜主要分泌草酸和苹果酸,绿狐尾藻为草酸和柠檬酸,而青萍分泌种类最多,包括草酸、柠檬酸、乳酸及乙酸,各植物分泌的有机酸中,均以草酸为主,且分泌量最大。(3)整个静态小区试验期间,不同植物处理均能很好的降低水体悬浮物(TSS),且与CK间差异显著(P0.05),其中以空心菜和凤眼莲的效果最好;整个试验过程中,各植物处理均表现为前期快速降低,后期缓慢下降并趋于稳定,而CK则表现为前期快速降低,后逐渐升高的趋势。在水体化学需氧量(COD_(cr))的去除上,空心菜处理效果最好,去除率最大达86.11%,其次为凤眼莲处理为82.35%,绿狐尾藻和青萍处理去除率分别为71.88%和50.75%,由此可知,各植物处理对于水体COD_(cr)均有一定的净化效果;四种水生植物对富营养水体氮、磷的去除均有一定的效果,其中,对TN的去除以凤眼莲和空心菜最佳,青萍最差;而对于无机态氮(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除,由于凤眼莲和空心菜的养分喜好不同,因此凤眼莲NH_4~+-N去除效果好于空心菜,而对于水体NO_3~--N的去除效果则恰好相反;就TP和SRP而言,各植物去除率由大到小的顺序为:凤眼莲空心菜绿狐尾藻青萍。(4)静态小区试验表明,四种植物均能大幅提高水体胞外酶(脲酶、碱性磷酸酶)活性,其中凤眼莲处理的效果最好,其脲酶活性(UA)峰值和极差值分别为19.73和11.38 ug/m L,碱性磷酸酶活性(APA)峰值和极差值分别为8.13和5.91ug/m L,空心菜处理次之;各植物处理水体UA和APA分别与水体NH_4~+-N和SRP浓度均存在显著的负相关关系,其相关系数r分别在-0.955~-0.990和-0.973~-0.995之间。综上可知,凤眼莲和空心菜对水体氮、磷的去除能力及根系对不同营养水平的适应能力较其他两种植物强,可更好的修复净化富营养水体。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;X173
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本文编号：
2448247
