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《武汉理工大学》 2012年
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植物浮床改善城市污染水体水质的试验研究

李艳蔷  
【摘要】:水体富营养化和黑臭现象是当今城市水环境面临的普遍问题。植物浮床技术作为有效的、经济的以及符合可持续发展要求的技术之一,已成为目前水环境综合治理领域的研究和应用热点。植物是植物浮床技术中净化污染水体的重点。植物对污染水体生长适应性是影响植物浮床净化效果的关键因素。因此,在提高植物浮床技术修复污染水体的效率方面,很重要的内容是选择合适的植物种类和创造植物合适的生长条件。本论文以浮床植物为研究对象,采用室内静态盆栽试验,研究了适合秋冬季节用于富营养化水体修复应用的经济植物品种,改善植物生长的浮床载体及植物适宜的污染水质特点。采用室外现场试验,从植物抗逆境生理响应和植物组织氮、磷累积量,探讨了木本植物(柳树和杨树)作为浮床植物的技术可行性。选择几种常用草本景观植物,研究了其在试验周期内的净增生物量以及组织内的氮、磷累积规律,提出了草本植物浮床应用中植物对污染物的去除负荷。通过对蕹菜进行室外污水水培和土壤栽培,分析比较了两种种植模式下蕹菜的产量和品质,为蕹菜浮床技术的经济效益分析和食品安全性提供有力依据。 室内静态盆栽试验研究结果表明:秋冬季节芹菜(白芹和青芹)和茼蒿在富营养化水体上旺盛生长,对水中TN和TP去除效果显著,可作为植物浮床技术应用的备选植物。以陶粒为浮床载体不仅优化了芹菜的生长形态,使植株的生物量向水上部分转移,有利于提高污水中营养物质的转出效率,而且还可以一定程度地提高水质净化效果。芹菜在富营养化水体中生长时生物量增加倍数与受试水样中营养物质浓度的高低没有相关性,根系生长与其呈负相关。芹菜植株的含氮、磷率随受试水样中营养物质浓度的增加而增加。同时,当受试水样水质在劣V类以上时,芹菜组织中氮、磷分配受水样中氮、磷浓度的影响不大,约70%的氮和60%的磷分配在茎叶中。芹菜在劣V类水质环境中生长良好,水质净化效果稳定。蕹菜、白芹、青芹、茼蒿、韭菜、大蒜等6种经济植物根系对氮、磷的吸收动力学参数差异较大,各种植物适宜的污染水质条件不同。 植物浮床室外现场试验结果表明,蕹菜通过提高叶片组织内抗氧化酶活性、脯氨酸和可溶解性蛋白含量,以适应低氧的污染水体水培环境,表现出良好的低氧耐受性。与蕹菜相同的生理响应机制,柳树和杨树也在低氧的污染水体中生长状况正常,且杨树更能较好地适应低氧的水培环境。 植物浮床室外现场试验表明,经过90天的生长,4种草本植物的干物质净增量在802~2840g/m2之间,吸收的氮、磷累积总量在15.95~42.63N g/m2和2.26~7.94P g/m2之间,其中75%的氮、磷向水面上部组织迁移和累积,这有利于通过收割植物去除氮、磷。木本植物(杨树和柳树)的干物质净增长量分别为252g/m2和277g/m2,远远小于草本植物。柳树和杨树的氮、磷累积量分别为3.08N g/m2和4.18N g/m2,0.28P g/m2和0.40P g/m2。柳树和杨树水面上部氮、磷累积量分别为总累计量的49.20%和65.41%,也有利于水中氮、磷的带出。 在受生活污水污染的池塘中种植蕹菜,不用施加任何肥料和杀虫剂,与土壤栽培相比,污水水培促进了蕹菜产量提高,食用部分品质优良,符合国家卫生标准,而且达到了无公害蔬菜的质量要求。同时,蕹菜成熟期时对污染水体有一定的净化效果。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X52

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