富营养化河道沉水植物网床生态修复工程研究

发布时间：2018-06-03 13:39

本文选题：富营养化 + 可调式网床　；参考：《上海海洋大学》2015年硕士论文

【摘要】：水环境污染依然是最严重的全球性问题之一。在我国许多河道、湖泊水体富营养化现象依然普遍,严重影响了人们的生活与生产。因此,就如何消减河道湖泊的富营养化水平,恢复健康的水生态系统已成为亟待解决的重要课题。2010年,我们研发了网床引导沉水植物的河道生态修复技术,并在河道治理工程取得了很好的生态修复效果。但沉水网床技术尚未完善,存在诸多问题,比如如何保证网床上的沉水植物高存活率、网床的最适种植密度,以及网床的上下调控及沉底细节等问题未能很好解决。因此,本文则通过野外河道现场试验,针对上述存在问题,对调式网床生态修复工程关键技术进行改进,并运用改进后的可调式沉水网床技术对芦潮港里塘河河网进行生态修复试验,同时对生态修复效果进行了营养水平的评估。主要研究结果如下:(1)芦潮港河网富营养化评价与等级分划2012丰水期及2013年枯水期对芦潮港河网的水质进行调查。从水生态系统健康评结果可以得出,芦潮港河网水生态系统健康状况处于中下水平。其中,1~9站点除了第6站点外,其余健康综合指标(I)值范围均在0.2~0.4之间,健康等级为差。而10~24站点的健康评价结果为一般或良。(2)沉水植物网床种植关键技术改进基于可调式沉水网床修复富营养化水体,沉水植被存活率低的问题,试验设置捆绑式网床、粘扣式网床、网箱3种种植方式下对苦草(Vallisneria spiralis)、水盾草(Cabomba.sp)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)3种沉水植物进行室外培养。捆绑式网床种植的3种沉水植物在15d均出现了负增长,△W值(每100g沉水植物生物量的增长量)为分别为-0.0117g·100g-1、-6.615g·100g-1、-13.095g·100g-1,随着时间的推移,△W负值逐渐扩大,而粘扣式网床除了第60d的H-2,其余与网箱种植的三种沉水植物均是正增长。到了30d,粘扣式网床中的苦草、水盾草、轮叶黑藻三种沉水植物的△W值与15d相比均有提高,而到45d时,△W值却均明显下降,与30d相比分别降低了95.1%、98.3%、99.9%。此外,60d时,9组试验中的沉水植被对TP、TN、CODMn均有很好的净化效果,但不同种植方式,其净化效果又有所差异,且与之对应的沉水植被生长势及生物量的试验结果规律相一致:捆绑式网床粘扣式网床网箱。考虑到网箱的成本费要远高于网床,是网床成本的2倍多,故粘扣式网床更适用于生态修复工程上,但使用粘扣式网床时,悬挂时间不宜过长,最好在30d前网床沉底,这样能保证沉水植物一直生长良好,从而提高了沉水植物对水质的净化效率。(3)沉水植物网床沉底关键技术改进对沉水植物网床沉底研究发现,网床种植密度与沉底时间密切相关。在池塘同时对苦草、水盾草采用粘扣式种植法分别设置了300g·m-2、700g·m-2、1000g·m-2、1500g·m-2不同种植密度及空白对照组。试验结果发现,种植密度越高其水体氮磷去除速率越快。然而水草种植密度为1000g·m-2、1500g·m-2的实验组水体浊度净化速率虽然相差不大,但远快于密度为300g·m-2、700g·m-2实验组。现场试验中,当种植水草密度为1500g·m-2时,由于悬浮于水中的沉水网床受的浮力过大,不宜实现对网床的上下自由调控,需要在四边网床悬挂一定重量,控制悬浮高度,增加了一定的工作难度。10天后,种植水草密度为1000g·m-2、1500g·m-2的实验组网床率先沉底,而种植密度为700g·m-2在13天沉底,沉底所需时间最慢的是密度为300g·m-2的实验组,为21天,且呈现网床沉底时间越慢,则网床上的生物量损失率越大的规律。网床沉底后,苦草的长出新根的能力要强于水盾草。(4)金墅港沉水植物网床生态修复工程效果评价基于可调式沉水植物网床技术,对江苏苏州贡湖金墅港一断头浜进行了净化水质的生态工程修复实验。跟踪监测了常用水质指标NO3--N、NO2--N、PO43--P、DO、NH4+-N、TN、TP、CODMn及透明度修复前后变化,并采用综合水质标识指数法对沉水植物网床生态修复效果进行了评价。结果表明:沉水植物网床工程实施后,沉水植物损失率仅为20%,4-5d网床中的水盾草开始生根分蘖,且20-25d后长满整个网床,两个月后河道沉水植物覆盖率达95%,其中优势种水盾草所占比例达70%,透明度由原来0.45m提高到1.27m,河道已清澈见底。修复6个月后,水质NO3--N、NO2--N、PO43--P、NH4+-N、TN、TP、CODMn浓度分别下降了74.1%、82.8%、90.1%、92.6%、71.8%、95.6%、48.6%,DO提高了65.3%;且河道综合水质标识指数X1.X2值由原来5.1下降至2.7,降低了47%,与对照区(X1.X2=4.7)相比差异显著(P0.05)。表明可调控网床对沉水植物群落恢复有很好的引导作用,恢复的沉水植物群落能快速改善水质。但是网床上的沉水植物存活率不高。(5)改进后的沉水植物网床技术对芦潮港河道沉水植物群落的构建及水质净化效果采用改进后沉水植物网床技术对1、2、3、4四条河道分别以苦草、混合水草(苦草+水盾草+金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.))、水盾草、轮叶黑藻进行沉水植物的群落构建。经过2个月的生态工程修复,4条河道形成了不同草场的特色河道,其中4条草场河道的优势种苦草、混合水草、水盾草、轮叶黑藻的覆盖率分别提高了87.5%、82.7%、88.3%、72.9%,TP、TN和CODMn浓度均降低明显,与对照组相比差异显著(p0.05)。此外,4条草场河道的透明度均提高显著,且均清澈见底,并形成了水下森林‖的景观效果。(6)沉水植物网床对芦潮港河道生态修复工程前后的富营养状态变化情况2014年6月,运用改进后的粘扣式可调控网床技术对芦潮港河网中的里塘河河网(4条)进行生态修复。修复前,4条河道及对照组的TP、TN和CODMn浓度均为Ⅴ类或劣5类,透明度均在45~60cm之间,且均为重度富营养化。经2个月的生态修复,4条河道TP、TN和CODMn浓度降低明显,与对照组相比差异显著(p0.05)4条河道均已清澈见底,并形成了不同草场的水下森林‖的景观效果。至2015年3月,4条河道的TN、TP、CODMn均维持在Ⅲ、Ⅳ类水之间,且4条河道的营养状态均维持在中度营养及轻度富营养状态。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52;X171.4

【参考文献】