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水生植物和微生物联合修复富营养化水体试验效果及机理研究

【摘要】:水问题是全球所面临的最热点环境问题之一,而其中氮磷污染与富营养化又是水体污染最为普遍的现象,也是国内外水污染治理的难题,随着人们对生态环境重视程度的提高,使用生态修复的方法来治理富营养化已经越来越受到人们的关注,因为该方法以低廉高效的太阳能为能源,保护并恢复了我们的生态系统。本论文以植物营养生态学的理论为基础,应用水体修复小试和中试等技术平台,较为系统地研究了水体植物—微生物联合作用对富营养化水体中氮磷的去除和修复效应及其机制。主要研究内容包括:夏季漂浮水生植物及冬季沉水植物与固定化氮循环细菌(INCB)联合修复富营养化水体的效应及技术基础;固定化光合细菌与不同水生植物联合作用对重富营养化水体修复效果及其机理的研究;探讨了水生植物对不同形态氮吸收动力学特性及其根系分泌有机酸组分特点以及根系粗分泌物对固定化氮循环细菌和光合细菌作用的研究。取得的主要研究结果和结论包括: 1.应用物理生态工程的技术和原理,在夏季利用漂浮植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)作为先锋植物并结合固定化氮循环菌可以起到对富营养化水体原位修复的目的。通过对接种固定化氮循环菌在水体中的定量分析,并且结合漂浮植物的修复方法,来评价它们对氮素等水质变化的影响和作用机理。研究表明:接种的固定化氮循环菌和漂浮植物凤眼莲都有较大的净化水质的潜能,并且两者相结合时表现出了最佳的净水效果:与处理前的水质相比较,试验期间总氮降低了70.21%,亚硝态氮和铵态氮分别降低了92.21%和50.91%;水体的透明度由修复前的0.5m提高到修复后的1.8m。此外,该系统中还具有较低含量的叶绿素a,COD_(Mn)和较低的pH值。当固定化氮循环微生物接种于漂浮植物系统中时,除了氨化菌变化不明显外,亚硝化菌,硝化菌,反硝化菌群数量与对照相比可以增加1-2个数量级,其中增加的微生物势必对氮素的去除和水质的提高产生作用。因此,我们可以得出夏季利用的漂浮植物—微生物(INCB)系统可以达到原位提高富营养化水体水质的目的。 2.由于沉水植物和漂浮植物栖息环境不同,因此它们对于水生态系统平衡所起的主要作用也各不相同。漂浮植物生长季节主要在夏秋季,而要取得周年的修复效果,就需要在冬春季节有维持和提高水体水质的体系来支持。以沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)和固定化氮循环微生物为主体的原位修复技术可以起

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