【摘要】：水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響,甚至已成為許多國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素。因此,如何修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化的水體,降低其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量,恢復(fù)水體的綜合功能已成為當(dāng)前全球性環(huán)境問題的研究熱點(diǎn)。近年來,植物修復(fù)技術(shù)由于較物理、化學(xué)等修復(fù)方法具有投資少、處理效果好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化水體的凈化。不同學(xué)者分別利用挺水、沉水及漂浮植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體進(jìn)行了修復(fù)研究。但是,這些研究大多僅單純就植物體對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的凈化效果進(jìn)行探討,而同時(shí)就植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的凈化效果及其根系響應(yīng)的研究則相對(duì)較少。因此,本試驗(yàn)選取了四種本土常見的水生植物(鳳眼蓮、綠狐尾藻、空心菜、青萍)分別采用低度、中度、重度三個(gè)富營(yíng)養(yǎng)水平水體進(jìn)行了盆栽試驗(yàn)研究,比較了不同水生植物對(duì)不同水平水體的氮、磷凈化效果及根系活力、根系分泌物在不同水平水體下的變化,揭示了根系對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的響應(yīng)機(jī)理;同時(shí),采用自然水體進(jìn)行了靜態(tài)小區(qū)試驗(yàn),闡明了不同水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的氮、磷、COD等的凈化效果,以期為富營(yíng)養(yǎng)水體水生植物修復(fù)技術(shù)中植物的遴選以及推廣應(yīng)用提供科學(xué)的理論依據(jù)。研究結(jié)果表明:(1)盆栽試驗(yàn)表明,各植物處理對(duì)于水體全氮(TN)均有較好的的去除效果,且較對(duì)照(CK)差異顯著(P0.05)。三種富營(yíng)養(yǎng)水平下均以鳳眼蓮的去除效果最好,其余植物的去除率由大到小的順序?yàn)?空心菜綠狐尾藻青萍。對(duì)水體銨態(tài)氮(NH_4~+-N)的去除以鳳眼蓮去除效果最好,不同富營(yíng)養(yǎng)水平下其去除率分別達(dá):低度87.49%、中度95.68%、重度92.41%,其他三種植物為:空心菜(80.32%~93.74%)綠狐尾藻(76.61%~90.61%)青萍(54.77%~82.86%)。水體硝態(tài)氮(NO_3~--N)的去除則以空心菜處理的去除效果最好,水體中NO_3~--N濃度從初始的0.62~19.38 mg/L降至0.07~7.46 mg/L。隨著水體富營(yíng)養(yǎng)水平的提高,各處理氮素(TN、NH_4~+-N、NO_3~--N)去除率均表現(xiàn)出中促高抑的趨勢(shì),適宜濃度的氮素負(fù)荷能提升試驗(yàn)植物的吸收去除能力,但濃度過高則會(huì)抑制試驗(yàn)植物對(duì)于水體氮素的吸收,從而降低凈化效果。三種富營(yíng)養(yǎng)水平下,四種水生植物的全磷(TP)去除率均極顯著高于CK(P0.05),各植物處理去除率由大到小為:鳳眼蓮空心菜綠狐尾藻青萍;除CK外各植物處理TP去除率呈現(xiàn)出隨著水體富營(yíng)養(yǎng)水平的提高而逐漸升高的趨勢(shì)。(2)隨著盆栽試驗(yàn)的進(jìn)行,四種水生植物根系可溶性有機(jī)碳(DOC)分泌量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。同一富營(yíng)養(yǎng)水平下,不同植物處理根系分泌DOC差異較大(P0.05),均以鳳眼蓮和空心菜分泌能力最強(qiáng),低度水平下最高分別達(dá)7.46和6.85 mg/(g·d),其次為綠狐尾藻,青萍最小;不同富營(yíng)養(yǎng)水平下,同一植物根系DOC分泌隨著營(yíng)養(yǎng)水平的升高而逐漸降低,其根系分泌DOC與各養(yǎng)分間均達(dá)顯著負(fù)相關(guān),這說明養(yǎng)分負(fù)荷的降低能促進(jìn)四種植物根系DOC的分泌;在同一富營(yíng)養(yǎng)水平下,植物根系活力均以鳳眼蓮最大,分別為:低度富營(yíng)養(yǎng)條件下69.56μg/(g·h)、中度富營(yíng)養(yǎng)條件下85.63μg/(g·h)、重度富營(yíng)養(yǎng)條件下61.78μg/(g·h),空心菜和綠狐尾藻次之,而青萍最小,表明就根系吸收凈化能力而言鳳眼蓮空心菜綠狐尾藻青萍;在不同富營(yíng)養(yǎng)水平下,各植物根系活力隨著水體富營(yíng)養(yǎng)水平的提升而降低;隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),水體養(yǎng)分負(fù)荷的不斷降低,各植物根系分泌有機(jī)酸呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),而隨著富營(yíng)養(yǎng)水平的提高,各植物有機(jī)酸總量及各有機(jī)酸的量均呈逐漸下降的趨勢(shì),表明較低的養(yǎng)分負(fù)荷能夠促進(jìn)植物根系有機(jī)酸的分泌。不同富營(yíng)養(yǎng)水平下,各植物間根系分泌有機(jī)酸種類與總量差異較大,就有機(jī)酸量來看,以鳳眼蓮最大,綠狐尾藻和空心菜次之,青萍最小,而就種類而言,鳳眼蓮和空心菜主要分泌草酸和蘋果酸,綠狐尾藻為草酸和檸檬酸,而青萍分泌種類最多,包括草酸、檸檬酸、乳酸及乙酸,各植物分泌的有機(jī)酸中,均以草酸為主,且分泌量最大。(3)整個(gè)靜態(tài)小區(qū)試驗(yàn)期間,不同植物處理均能很好的降低水體懸浮物(TSS),且與CK間差異顯著(P0.05),其中以空心菜和鳳眼蓮的效果最好;整個(gè)試驗(yàn)過程中,各植物處理均表現(xiàn)為前期快速降低,后期緩慢下降并趨于穩(wěn)定,而CK則表現(xiàn)為前期快速降低,后逐漸升高的趨勢(shì)。在水體化學(xué)需氧量(COD_(cr))的去除上,空心菜處理效果最好,去除率最大達(dá)86.11%,其次為鳳眼蓮處理為82.35%,綠狐尾藻和青萍處理去除率分別為71.88%和50.75%,由此可知,各植物處理對(duì)于水體COD_(cr)均有一定的凈化效果;四種水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體氮、磷的去除均有一定的效果,其中,對(duì)TN的去除以鳳眼蓮和空心菜最佳,青萍最差;而對(duì)于無機(jī)態(tài)氮(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除,由于鳳眼蓮和空心菜的養(yǎng)分喜好不同,因此鳳眼蓮NH_4~+-N去除效果好于空心菜,而對(duì)于水體NO_3~--N的去除效果則恰好相反;就TP和SRP而言,各植物去除率由大到小的順序?yàn)?鳳眼蓮空心菜綠狐尾藻青萍。(4)靜態(tài)小區(qū)試驗(yàn)表明,四種植物均能大幅提高水體胞外酶(脲酶、堿性磷酸酶)活性,其中鳳眼蓮處理的效果最好,其脲酶活性(UA)峰值和極差值分別為19.73和11.38 ug/m L,堿性磷酸酶活性(APA)峰值和極差值分別為8.13和5.91ug/m L,空心菜處理次之;各植物處理水體UA和APA分別與水體NH_4~+-N和SRP濃度均存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)r分別在-0.955~-0.990和-0.973~-0.995之間。綜上可知,鳳眼蓮和空心菜對(duì)水體氮、磷的去除能力及根系對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)水平的適應(yīng)能力較其他兩種植物強(qiáng),可更好的修復(fù)凈化富營(yíng)養(yǎng)水體。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;X173

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本文編號(hào)：2448247