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沉水植物圆叶节节菜净化富营养化水体的效果及机制研究

李菲菲  
【摘要】:沉水植物是淡水湖泊、河流生态系统的主要成员,整株浸没于水中,其茎、叶、表皮和根一样均具有吸收作用,且皮层细胞中含有叶绿素,这种特殊的结构使得其对水体中的氮、磷具有良好的吸收作用。本研究于野外发现一种新的耐寒型沉水植物圆叶节节菜(Rotala rot undifolia)。为探明该植物的生长特性、对氮磷的净化效果及净化机制,本文研究了不同底质、pH、氮、磷初始浓度下,圆叶节节菜的生长特性、氮磷净化效果,讨论了氮、磷在水、植物、底质系统中的迁移转化,分析了圆叶节节菜对氮磷去除的贡献;模拟天然河道构建了圆叶节节菜生态槽系统,探讨了不同水力负荷下生态槽系统对富营养化水体的净化性能,旨在为圆叶节节菜在水体修复领域的推广应用提供依据。主要得到如下结论:(1)圆叶节节菜在淤泥底质、pH=7时生长最佳。淤泥底质组植物各项生长指标均高于砂子、石子组,其中生物量及株高增长率高出其它组19%以上;pH=7条件下生物量增长率、株高增长率分别高出其它处理14%、5%以上,pH=6时分蘖数最高但其它生长指标较低。(2)初始氨氮浓度1-10mg·L-1范围内,24d后水体总氮、总磷浓度分别降至1mg·L-1、O.1mg·L-1以下,可达《地表水环境质量标准》(G B3838-2002)Ⅲ类水标准;氨氮浓度15 mg·L-1会抑制圆叶节节菜生长,生物量增长率仅14.25%,且24d后总氮未达V类水标准;最终各处理圆叶节节菜吸收总氮含量占总氮去除的15.84%-38.82%。(3)初始总磷浓度0.5-2.5mg·L-1范围内,24d后水体总氮、总磷浓度分别降至1mg·L-1、O.1mg·L-1以下,可达Ⅲ类水标准;圆叶节节菜可耐受高磷浓度水体,磷浓度0.5mg·L-1时会阻碍植物生长,C1、C 5处理组生物量增长率分别为最低与最高;最终植株磷含量在1.519g-k g-1-4.319g·kg-1范围,与初始总磷浓度呈正相关。(4)圆叶节节菜生态槽可有效降低出水氮、磷浓度,且蛭石对圆叶节节菜生长及氮、磷去除有促进作用。水力负荷达100L·d-1·m-2时出水氨氮、总氮、总磷分别低于1.O1mg·L-1、1.64mg·L-1、0.039mg-L-1,满足V类水标准,水力负荷增至150L·d-1·m-2时平均出水总磷低于0.05mg·L-1,但总氮超过3mg·L-1,无法满足V类水标准;有蛭石组圆叶节节菜最终生物量高出对照组446.2g,各阶段出水氨氮、总氮、总磷浓度分别低于对照组0.46-1.27mg·L-1、0.53-1.5mg·L-1、0.004-0.009 mg.L-1。


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