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《浙江大学》 2012年
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高效净化富营养化水体能源植物的筛选及其生理生态基础

赵凤亮  
【摘要】:自20世纪50年代以来,全球生态系统退化、环境变化加剧,河流、湖泊、水库等水体不同程度地面临着营养盐增加和富营养化的威胁。氮和磷增多是引起水体富营养的两个主要因子。因此,减少水体中的氮和磷是防止和减轻水体富营养的有效措施。由于传统的污水处理方法不能有效的去除氮和磷,以营养盐去除为目的的生态工程以成本低、维护简单等特点,在世界各地得到越来越多的应用。人工湿地能够有效的去除营养盐和有机污染物,然而由于占用大量的土地,在土地资源有限、人口密度大的中国应用受到一定的限制。因此结合景观美化的浮床技术应用越来越广泛。构建和恢复水生态在富营养化的控制和治理措施中,通过种植水生植物来吸收和去除水中的营养盐是一种成本低、有效的植物修复方法。然而,为了保持其较高的净化效率,植物生物量必须定期进行移除;否则被植物吸收、同化的营养盐会通过降解重新返回水体。另一方面,人口快速增长、有限的土地资源导致资源供应不足,生态处理系统展示了良好的水净化效果和资源循环利用。工程修复植物生物量如果能够资源化利用,不仅能够有效控制水生植物的生长,又能够不占用土地进行资源持续生产。目前大多数研究将重点放在夏秋季节应用于生态修复水生植物的选择,对于能源植物的生态修复研究尚未开展。本文在野外试验条件下筛选能够在夏秋和冬春季节富营养水体中生长良好,并对富营养水体净化效率高的暖季高秆能源植物和冷季能源草,研究其在一定时间内所产生的生物质及对水体的氮磷削减量,通过室内试验研究植物生理生态特性与水体净化效率的关系,以期找到与水体营养盐去除相伴的植物性状,并对产生的生物量进行资源利用品质特性进行了研究,为其生态工程应用提供科学依据和技术指导。结果表明: 1.试验所选6种暖季高秆能源植物从2009年4月至2009年11月在富营养长塘中均能适应水生环境并快速生长,其中芒草(Miscanthus (sp.))和香根草(V. zizanioides)的生物量干重较大,分别是3.2kgm-2和2.34kgm-2,并且对富营养水体中磷提取以及固碳能力的表现优于茭草(Z. caduciflora)、再力花(T.dealbata)和菖蒲(Acorus calamus);绿苇(Phragmites (sp.))对富营养水体中硫提取接近芒草;芒草、茭草和再力花的氮提取能力较大。在16天的静态试验表明6种植物浮床对总氮、氨氨、氮氧化物和总磷浓度和处理时间呈负指数形式衰减,平均去除率分别为50.3%,59.4%,82.4%和86.5%,显著高于对照(P0.05)。 2.通过对4种冷季能源草从2009年12月至2010年4月在华家池长塘和临安尾水两种水环境中的生长情况分析,发现营养盐浓度较高的临安尾水环境中,能源草生物量比华家池长塘生物量高21.7%。在营养盐浓度低的华家池长塘中能源草根系长度增加18-66%、分蘖数增多40-75%。不同能源草种类间,高羊茅(Festuca arundinacea)生物量最高,显著高于高原(Lolium perenne Plateau),在华家池长塘中对水体氮、磷的提取量分别为43.32g m-2和6.15g m-2,在临安尾水中对氮、磷的提取量分别为48.55gm-2和7.94gm-2,是优良的富营养水体修复种质资源。通过高羊茅和固定化微生物(反硝化聚磷菌)相互作用对富营养水提的净化效应分析,结果表明接种固定化微生物增强了生态浮床对氨氮、硝态氮、总氮、总磷和正磷酸磷的去除,对氨氮、硝态氮、总氮、总磷和磷酸盐磷的去除率分别为86.32%、93.60%、90.12%、72.09%和84.29%。对氮和磷的去除速率分别为137mg m-2d-1、16.0mg m-2d-1,因此冷季能源草复合生态浮床在冬春季节具有良好的应用前景。 3.通过对5种高秆草本能源植物和4种木本柳树在1/4Hogland营养液90天的生物量积累的分析发现,柳枝稷(Panicum virgatum)、香根草和芒草的生物量显著高于绿苇和芦竹(Arundo donax),与旱柳、蒿柳、杞柳、杂交柳(簸萁柳×杞柳)4种柳树的生物量相当;经分析这三种草本能源植物具有较高的净光合速率、最大净光合速率、光饱和点。经过15天的污水处理,9种植物的PSII最大光化学量子效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ΦPSII)和叶绿素荧光的光化学猝灭系数(qP)均有所下降,但是没有达到显著水平(P0.05);而且柳枝稷、香根草和芒草ΦPSII下降幅度明显低于其它植物,说明它们对污水的耐性较强。对人工配制的污水的净化效果分析,发现柳枝稷、芒草对总氮和总磷的去除率均达到70%以上。经相关分析,总氮去除率与水体中细菌、反硝化菌数量以及植物生物量、植物叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用率、光饱和点和最大净光合速率显著相关。磷的去除率与水体中细菌数量、植物叶片净光合速率、光饱和点和最大净光合速率显著相关。因此,柳枝稷、香根草和芒草具有较高的光合能力,通过生物量的快速积累,以及促进水体中细菌特别是反硝化菌的生长,达到高效修复的目的。 4.通过对高羊茅和9种水生植物(凤眼莲、水浮莲、黄花水龙、钱币草、水鳖、狐尾藻、梭鱼草、美人蕉和再力花)化学组分分析表明,地上部粗蛋白含量在128-255g kg-1之间,达到于禾本科牧草干草质量特级标准(农业部行业标准NY/T728-2003);除锌元素之外,Ca、Mg、Fe、Mn均能满足禽类和牲畜的需求;痕量重金属元素植物的积累CuPbCrAs,低于美国国家研究委员会和我国饲料卫生标准,能够保证动物饲料的安全,是良好的动物饲料原料。 5.通过对生长于浮床之上6种暖季高秆能源植物生物质分析,发现香根草、芒草粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均超过330g kg-1、700g kg-1和380g kg-1;上部纤维素含量和半纤维素之和均在600g kg-1左右,均显著高于菖蒲和再力花;而且酸性洗涤木质素的含量与之相反,是良好的生物质原料,而且不占用耕地、不会引起粮食安全的风险。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X52;X173

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡彦春;魏铮;洪剑明;;低温下几种沉水植物对生活污水深度处理效果的研究[J];安徽农业科学;2008年04期
2 衣十妹;武鹏;张鹰;曹国军;;不同植物对富营养化水体净化效果的研究[J];安徽农业科学;2011年20期
3 史加达;谢贻发;柴夏;刘从玉;顾继光;;生态修复技术在富营养化水库水质改善中的应用研究[J];环境科学与管理;2008年04期
4 陈荷生;太湖生态修复治理工程[J];长江流域资源与环境;2001年02期
5 成水平,况琪军,夏宜琤;香蒲、灯心草人工湿地的研究──Ⅰ.净化污水的效果[J];湖泊科学;1997年04期
6 成水平,夏宜琤;香蒲、灯心草人工湿地的研究──Ⅱ.净化污水的空间[J];湖泊科学;1998年01期
7 成水平,夏宜琤;香蒲、灯心草人工湿地的研究──Ⅲ.净化污水的机理[J];湖泊科学;1998年02期
8 王圣瑞,年跃刚,侯文华,金相灿;人工湿地植物的选择[J];湖泊科学;2004年01期
9 陈开宁;包先明;史龙新;陈伟民;兰策介;许海;胡洪云;;太湖五里湖生态重建示范工程——大型围隔试验[J];湖泊科学;2006年02期
10 王建龙;核酸杂交技术用于废水处理的微生物学研究[J];中国给水排水;2003年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 卢晓明;植物净化槽处理城市黑臭河水的效果、机理及工程示范[D];华东师范大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘宇航;陆晓中;胡翔;赵明;孙晓民;;污水处理用高发泡E/VAC悬浮填料的研制与应用[J];工程塑料应用;2005年11期
2 蒯圣龙;尹程;;厌氧-复合人工湿地工艺处理农村生活污水研究[J];安徽广播电视大学学报;2012年02期
3 刘鹏,刘庆忠,王勇,李新华;喜温作物的低温损伤及其抗冷性的研究进展[J];山东农业科学;2004年02期
4 杨代金;张穗;王玉军;温广月;;一株氨氮降解菌的筛选及其降解特性的初步研究[J];山东农业科学;2009年03期
5 詹婧;孙庆业;石先阳;;好氧颗粒污泥吸附孔雀绿研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年06期
6 石先阳;凌晨慧;鲍婷;谢继峰;周芬;盛雅琪;;Cu~(2+)与解偶联剂协同作用污泥减量化[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
7 孙力;荧光法与分光光度法测定叶绿素a的对比试验[J];安徽化工;2003年05期
8 汪海波;EDTA滴定法测定水中钙镁总量的测量不确定度评定[J];安徽化工;2005年04期
9 郭小慧,孙静月,赵中一;人工神经网络光度法同时测定水中Fe(II)、Fe(III)[J];安徽化工;2005年06期
10 陈林;涂春贤;张国珍;宋小山;;Fenton试剂氧化处理TNT废水的试验研究[J];安徽化工;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张耘;陶明清;成小峰;;水生植物复合生物膜法净化入江溢流污染的试验研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
2 王琳;孙国鼐;;Multi N/C 2100S总有机碳水质分析仪校准方法的建立[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
3 王惠娥;孙继林;颜事龙;张学才;;用白腐真菌-泥炭净化处理DDNP废水的研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
4 邓春华;李方;李俊;奚旦立;;膜生物反应器的脱氮性能[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
5 薛莉娉;张显球;杜明霞;;纳滤处理含镍、铜和锌废水的试验研究[A];膜分离技术在石油和化工行业中应用研讨会论文集[C];2006年
6 刘志阳;赵英;顾平;;采用MPE延缓MBR工艺中膜污染的研究[A];第二届全国膜分离技术在食品工业中应用研讨会论文集[C];2006年
7 胡锦英;张阳;王浩然;韩璐;易小祺;;纳滤膜在饮用水生产中的应用[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年
8 陈桂娥;李啸寰;许振良;;MBR处理偶氮染料废水的启动特性研究[A];2010年膜法市政水处理技术研讨会论文集[C];2010年
9 黄龙;韩春元;田娟;刘杰;;不同处理能力人工湿地净化效果的比较[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年
10 王永平;洪大林;;清淤对太湖水源地的生态环境影响研究[A];中国河道治理与生态修复技术专刊[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 程曦;淀山湖氮磷营养物与浮游藻类增长相互关系的研究[D];华东师范大学;2011年
2 刘绍根;城市污水生物絮凝吸附工艺的特性及模拟研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
4 胡安辉;高效短程硝化/厌氧氨氧化富集培养物的研究[D];浙江大学;2010年
5 李玲玲;有机废弃物CO_2施肥发酵过程中基质理化性状变化及残渣培肥土壤的作用[D];浙江大学;2010年
6 李淑兰;人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究[D];中南林业科技大学;2007年
7 戴兴安;长沙市湿地生态服务功能评估研究[D];中南林业科技大学;2010年
8 朱四喜;人工湿地中生物多样性与生态系统功能关系研究[D];浙江大学;2011年
9 席永清;离心式微流控法快速分析环境污染物的研究[D];东华大学;2011年
10 张增胜;农村分散式污水处理适用技术及机理研究[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 游力军;阳离子淀粉/壳聚糖交联共混絮凝剂(CATCS)的制备与应用研究[D];华中农业大学;2010年
2 武少伟;铁锰硅对凤眼莲生物质结构的影响[D];华中农业大学;2010年
3 毕磊;养分管理措施对丹江口库区橘园氮磷行为特征的影响[D];华中农业大学;2010年
4 费云舟;污泥污染土壤中接种AM真菌对紫云英生长及重金属吸收的影响[D];华中农业大学;2010年
5 曾毅;基于植物群落分析的武汉城市湖泊湿地植被恢复典型模式研究[D];华中农业大学;2010年
6 宋俊英;芸薹属植物对砷胁迫的反应及其机理研究[D];华中农业大学;2010年
7 贝亦江;动物废弃物培养蕹菜、蝇蛆的研究[D];华中农业大学;2010年
8 赵巧玲;植物浮床对精养池塘水质及浮游藻类群落结构的效应[D];华中农业大学;2010年
9 陈静颖;双能场/生物法降解废水中苯酚的研究[D];安徽工程大学;2010年
10 金洪洙;浊点萃取光度法测定铬及萃取剂回收方法研究[D];长春理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张秋禹;侯振宇;袁定重;李丹;;绿色水处理剂的研究与应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年01期
2 胡明秀;农业废弃物资源化综合利用途径探讨[J];安徽农业科学;2004年04期
3 刘松岩;何涛;周本翔;;水生植物净化受污染水体研究进展[J];安徽农业科学;2006年19期
4 张保安;李晖;钱公望;刘志强;;多级曝气-微生物制剂强化固定生物膜处理度假村综合废水[J];环境科学与管理;2008年01期
5 陈梅;朱艳蕾;柳红东;;微污染地表水的植物净化试验研究[J];环境科学与管理;2008年08期
6 刘淑媛,任久长,由文辉;利用人工基质无土栽培经济植物净化富营养化水体的研究[J];北京大学学报(自然科学版);1999年04期
7 高甲荣;近自然治理——以景观生态学为基础的荒溪治理工程[J];北京林业大学学报;1999年01期
8 井艳文,胡秀琳,许志兰,刘虎城;利用生物浮床技术进行水体修复研究与示范[J];北京水利;2003年06期
9 曾昭鹏;我国的农业生态环境问题及其治理对策[J];商业研究;2003年15期
10 曹萃禾;四种生态类型的水生维管束植物净化能力的研究[J];水产科学;1990年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 林艳;利用高等植物修复富营养化水体试验研究[D];重庆大学;2002年
2 周真明;扬水曝气+原位生物接触氧化组合技术改善水源水质的试验研究[D];西安建筑科技大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡细全;李兆华;;生物沸石滤池处理富营养化水体的挂膜实验[J];环境工程学报;2010年03期
2 衣十妹;武鹏;张鹰;曹国军;;不同植物对富营养化水体净化效果的研究[J];安徽农业科学;2011年20期
3 章诗芳;;饮用水源藻类污染及其防治对策[J];生态科学;2002年03期
4 杨旻;吴小刚;周连凤;张维昊;;菖蒲对不同程度富营养化水体的净化作用研究[J];环境科学与管理;2007年10期
5 张志勇;刘海琴;严少华;郑建初;常志州;陈留根;;水葫芦去除不同富营养化水体中氮、磷能力的比较[J];江苏农业学报;2009年05期
6 许景文;;富营养化水体的脱磷脱氮技术[J];环境污染与防治;1983年06期
7 谢建华;杨华;;不同植物对富营养化水体净化的静态试验研究[J];工业安全与环保;2006年06期
8 于学珍;李秀艳;黄民生;徐亚同;;生物栅净化富营养化水体的试验[J];工业用水与废水;2006年05期
9 汪小将;邓晓育;刘飞;刘旭昊;;3种水培蔬菜对水质净化效果的研究[J];安徽农业科学;2011年10期
10 郑广宏;夏邦天;乔俊莲;宗兵年;韦联平;;混凝气浮工艺处理富营养化景观水的试验研究[J];中国给水排水;2008年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝虎林;俞宁;丁盼;杨肖娥;;修复植物的基因型差异对富营养化水体净化效果的影响[A];中国原水论坛专辑[C];2010年
2 谭佑铭;罗启芳;王萌;王琳;;固定化反硝化菌对富营养化水体脱氮的试验研究[A];新世纪预防医学面临的挑战——中华预防医学会首届学术年会论文摘要集[C];2002年
3 李晶晶;裘巧俊;邹朝望;;富营养化水体水生植被恢复和重建研究[A];河湖水生态水环境专题论坛论文集[C];2011年
4 巨鹏;邱凌;刘娟娟;许卫娜;;能源植物种植与能源转化研究进展[A];“建设资源节约型、环境友好型社会”高层论坛论文集[C];2007年
5 李方敏;于广超;高绣纺;;污染物不同浓度对倾斜土槽污水净化的影响[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
6 邱凌;雷彦宁;巨鹏;王晓超;刘洋;;能源植物资源与能源转化技术研究进展[A];中国作物学会2007年学术年会论文集[C];2007年
7 解新明;周峰;卢小良;;多年生禾草能源植物研究进展[A];2006中国草业发展论坛论文集[C];2006年
8 何海英;邱凌;冯佰利;;我国能源植物资源及其研发进展[A];中国作物学会2007年学术年会论文集[C];2007年
9 刘玉;李适宇;李耀初;黄少峰;黄齐欣;;红树植物净化海岸富营养化水体的生物修复技术研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年
10 隆小华;刘兆普;刘玲;王琳;严一诺;;盐生能源植物-菊芋研究进展[A];中国海洋学会海洋生物工程2005年学术年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宋春云;生物能源植物研讨会在合肥召开[N];中国花卉报;2011年
2 陈欢欢;我国能源植物摸底工作完成[N];中国花卉报;2011年
3 刘洋;为有源头活水来[N];中国信息报;2009年
4 记者徐洁净;市污水净化公司蝉联“省先进”[N];平顶山日报;2009年
5 李永玺 本报记者 徐凯;小城市污水净化新招 沼气池[N];四川日报;2004年
6 本报记者 文斌王敏;问渠哪得清如许[N];常德日报;2008年
7 广州中环万代环境工程有限公司 桂琪;柔性复合污水净化技术在印染废水中的应用[N];中国环境报;2004年
8 记者 宋馨 通讯员 李恺;外国专家应聘来我市治污[N];周口日报;2006年
9 朱珠;污水净化有了新技术[N];人民日报;2008年
10 张开虎 李春;东海利用湿地植物过滤污水[N];农民日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵凤亮;高效净化富营养化水体能源植物的筛选及其生理生态基础[D];浙江大学;2012年
2 胡绵好;水生经济植物浮床技术改善富营养化水体水质的研究[D];上海交通大学;2008年
3 王骥;生物湿地床处理富营养化水体的试验研究[D];吉林大学;2012年
4 寇艳秋;吉林西部盐碱湿地对农田退水的净化研究[D];东北师范大学;2012年
5 付融冰;强化人工湿地对富营养化水体的修复及作用机理研究[D];同济大学;2007年
6 吴志庄;木本能源植物黄连木单株选择、类型划分与群落调查研究[D];中国林业科学研究院;2008年
7 李艳蔷;植物浮床改善城市污染水体水质的试验研究[D];武汉理工大学;2012年
8 厉月桥;木本能源植物蒙古栎与辽东栎资源调查与优良种质资源筛选[D];中国林业科学研究院;2011年
9 梁丽华;藻菌共生生物膜系统修复煤炭矿区污染水体的研究[D];西北大学;2012年
10 方云英;不同水生植物吸收去除水体氮效果及机理研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹程;植物对富营养化水体氮磷净化效应的研究[D];安徽农业大学;2012年
2 简韬;六种花卉植物修复富营养化水体的效果研究[D];湖南农业大学;2011年
3 张春雨;水葫芦对富营养化水体净化能力的研究[D];南京农业大学;2010年
4 黄文婕;鄂尔多斯高原能源植物筛选与利用研究[D];内蒙古大学;2010年
5 白鹏莉;能源植物曼陀罗耐盐性的初步研究[D];辽宁师范大学;2011年
6 梁晶晶;复合微生物和水生植物联合修复富营养化水体的研究[D];宁波大学;2009年
7 曹银珠;白洋淀水质评价及藕田富营养化水体的净化技术研究[D];河北农业大学;2012年
8 姜培霞;近海富营养化水体综合生物修复技术研究[D];中国海洋大学;2012年
9 张帆;白洋淀优势沉水植物对富营养化水体净化规律及影响效应的研究[D];河北农业大学;2012年
10 凌辉;两种水生植物净化富营养化水体中氮磷的作用研究[D];扬州大学;2012年
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