本文關鍵詞：三種植物對水體中苯酚的凈化作用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工農業(yè)的高速發(fā)展和生產規(guī)模的不斷擴大,越來越多的含苯酚廢水被排放到城市水環(huán)境當中,給我們的生存環(huán)境造成日趨嚴重的危害。含苯酚廢水帶有難聞的刺激性氣味,易與細胞原漿中的蛋白質反應,使細胞變性甚至凝固,對魚類、植物甚至人類具有三致(致畸、致癌、致死)效應,含苯酚廢水的凈化問題目前已經成為全世界關注的熱點問題。傳統(tǒng)的物理化學去酚方法往往造價高,耗能大,操作復雜,存在二次污染,而新型的生物修復技術在去苯酚領域主要集中在微生物的使用,許多有效的高等植物還沒有被開發(fā)利用起來,遠遠不能滿足現(xiàn)代水環(huán)境的綜合治理需要。本文以紅蓼、美人蕉和蘆葦三種具有觀賞價值的高等植物為主要的植物修復材料,從其對水體中苯酚的耐受濃度、苯酚脅迫下的生理響應、去酚效果和方式、最佳應用條件、最佳組合配植形式等方面進行了研究,主要結論如下：1.針對汾河周邊污染源排放的含苯酚廢水濃度范圍(0-80mgL-1),通過對汾河周邊常見的9種植物的篩選,確定紅蓼、美人蕉和蘆葦這三種兼具較強耐酚性和去酚高效性的植物作為后續(xù)研究對象,其它6種植物則被淘汰。因為香蒲、金娃娃萱草和羅布麻對苯酚雖然也具有一定程度的去酚效果,但葉片卻發(fā)黃而表現(xiàn)出受害狀態(tài),影響其觀賞價值；凬草對苯酚抗性較強,但對水體中苯酚的去除效果卻較差；灰綠藜和羅布麻在試驗濃度范圍內不能存活,去酚效果也最差。2.通過對紅蓼、美人蕉和蘆葦這三種植物在不同濃度苯酚脅迫下的生長表現(xiàn)和生理響應,分別確定了三者對苯酚的耐受濃度范圍：其中紅蓼為≤80mgL-1；美人蕉為≤20mgL-1；蘆葦為≤5mgL-1。在三種植物各自對苯酚的耐受濃度范圍之內,植物體可以正常生長,保持或恢復良好的生長狀態(tài),即便生長指標略有降低也不會影響其觀賞價值。3.本試驗中苯酚對三種植物的生理危害主要表現(xiàn)在：(1)促使自由基的過量產生和累積,細胞膜質過氧化程度加劇,電解質外滲；(2)體內抗氧化酶活性遭到抑制；(3)體內滲透調節(jié)物質的合成受到限制,蛋白質解體；(4)光合作用水平下降,葉綠素含量顯著降低。面對苯酚脅迫帶來的種種危害,植物通過自身多種有效機制對脅迫傷害進行抵抗。三種植物在其各自耐酚能力范圍之內,可以通過提高抗氧化酶活性來清除自由基,使得細胞膜免受傷害；通過提高滲透調節(jié)物質含量,降低滲透勢,從而防止電解質外滲；通過提高氣孔開放程度,增加類胡蘿卜素含量來維持光合水平,三種植物對苯酚脅迫的適應和抵御能力是多方面共同作用的結果。4.三種植物在其各自對苯酚的耐受濃度范圍之內,均可以將水體中的苯酚完全去除,且這一高效去酚范圍和植物的耐酚濃度范圍基本吻合,只是植物種類不同,去除苯酚的能力存在差別,其中紅蓼12d內可以將≤80mgL-1的苯酚去除,蘆葦16d內可以去除≤5mgL-1的苯酚,而美人蕉需要30d內才可以將≤20mgL-1苯酚去除掉。而當水體中苯酚濃度超過植物的耐受能力時,因其生理代謝活動受到干擾,植物對苯酚的去除率也顯著降低。5.接觸時間和苯酚初始濃度均對植物根部吸附水體中苯酚的效果具有顯著影響。通過熱力學和動力學模型對吸附試驗中的數(shù)據(jù)進行分析,得出紅蓼和蘆葦對蘆葦?shù)奈竭^程適合用Langmuir熱力學模型和一級動力學模型來描述,屬于單分子層的物理吸附；而美人蕉吸附苯酚的過程適合用Freundlich熱力學模型和二級動力學模型來描述,屬于具有化學反應的物理化學吸附。通過植物吸附去除和代謝去除兩種方式對總去除率貢獻的比較,證明植物對苯酚的代謝去除需要有一定時間的適應階段,這段時間的去除貢獻主要來自于根部吸附,而隨著植物對苯酚脅迫的適應和各項生理活動的恢復,來自代謝方式的去酚貢獻開始上升,并在耐受濃度范圍內成為植物去酚的主導方式。當水體中苯酚濃度超過植物耐受限度時,植物代謝去酚貢獻顯著下降,僅僅是吸附去除方式貢獻出較少的去除率。因此,要想保證植物的去酚效果,建議在植物耐受濃度范圍內進行苯酚的植物修復。6.通過正交優(yōu)化試驗,確定了紅蓼、美人蕉和蘆葦去除苯酚的最佳應用條件,其中紅蓼的最佳去酚條件為：苯酚初始濃度5mgL-1,100%自然光照,并且處理時間要達到12天；美人蕉的最佳去酚條件為：初始濃度2.5mgL-1,100%自然光照,并且處理時間要達到30天；蘆葦?shù)淖罴讶シ訔l件為：苯酚初始濃度1mgL-1,100%自然光照,并且處理時間要達到16天。苯酚濃度、光照水平和處理時間這三個因素對三種植物去酚效果影響的規(guī)律不同,對紅蓼影響的強弱順序為苯酚濃度光照條件處理時間；對美人蕉影響的強弱順序為處理時間光照條件苯酚濃度；對蘆葦影響的強弱順序為光照條件苯酚濃度處理時間。在使用以上三種植物作為苯酚的植物修復材料時,建議在實際應用中首先通過各種物理化學方法使得排放廢水中苯酚的濃度降到各植物的最佳應用濃度,注意避開周圍建筑或高大樹木的蔭蔽,保證充足的處理時間,從而得到最佳去酚效果。7.以植物去酚浮床的形式進行水體中的苯酚去除,可以更好地達到去酚和景觀的雙重目標。試驗得出三種植物去除苯酚的最佳組合配植形式為每0.5m2浮床使用紅蓼2株,美人蕉1株,蘆葦1株。考慮交互作用時,三種植物的混合配植形式與紅蓼單一栽植形式對苯酚的去除效果具有顯著的影響。因此,在使用去苯酚浮床進行水體中苯酚的植物修復時,建議首先選擇三種植物的混合搭配的形式,其次可以選擇以紅蓼為主的植物配植形式,美人蕉和蘆葦作為搭配,以豐富景觀效果。綜上所述,本研究找到了三種有效的去除苯酚的植物修復材料,它們在其各自的苯酚耐受濃度范圍之內,通過抗氧化酶體系、滲透調節(jié)和色素調節(jié)等多種機制抵御苯酚帶來的傷害,維持正常的生命活動,保持良好的外部觀賞特征；它們通過吸附和代謝兩種主要的去酚方式可以有效地去除水體中的苯酚。為了更好地將其應用于實踐,對其去酚的影響因素進行了約束,找到了三種植物各自的最佳去酚條件,同時對于植物修復浮床的植物配植進行了探討,找到了三種植物的最佳配植組合。本研究可以彌補長期以來苯酚植物修復材料的不足,為研究苯酚的植物修復技術提供了科學參考,相信這三種美麗的去酚能手可以在汾河污水治理方面做出貢獻。
【關鍵詞】：紅蓼 美人蕉 蘆葦 苯酚 植物修復 吸附 正交優(yōu)化
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X52;X173
【目錄】：

• 中文摘要10-13
• ABSTRACT13-17
• 第一章 文獻綜述17-26
• 1 含苯酚廢水的危害及主要來源17-18
• 1.1 苯酚的理化性質17
• 1.2 含苯酚廢水的危害17
• 1.3 含苯酚廢水的主要來源17-18
• 2 含苯酚廢水的處理方法18-24
• 2.1 物理去苯酚方法18
• 2.2 化學去苯酚方法18-19
• 2.3 生物去苯酚方法19-24
• 3 立題依據(jù)、研究內容及技術路線24-26
• 第二章 可凈化苯酚植物的篩選26-33
• 1 引言26
• 2 實驗材料與方法26-29
• 2.1 材料的采集與培養(yǎng)26-28
• 2.2 篩選試驗28-29
• 3 試驗結果29-30
• 3.1 從苯酚去除率對植物進行篩選的結果29
• 3.2 從外部形態(tài)的毒害癥狀表現(xiàn)對植物進行篩選的結果29-30
• 4 討論30-32
• 5 小結32-33
• 第三章 三種植物對苯酚的耐受濃度及生理響應33-72
• 1 引言33
• 2 試驗設置與方法33-37
• 2.1 苯酚脅迫下三種植物生長指標的測定33-34
• 2.2 苯酚脅迫下三種植物生理指標的測定34-37
• 2.3 數(shù)據(jù)的分析與處理37
• 3 試驗結果37-64
• 3.1 苯酚脅迫下三種植物的生長狀況37-44
• 3.2 苯酚脅迫下三種植物細胞傷害指標的變化44-48
• 3.3 苯酚脅迫下三種植物抗氧化酶活性的變化48-52
• 3.4 苯酚脅迫下三種植物體內滲透調節(jié)物質含量的變化52-56
• 3.5 苯酚脅迫下三種植物光合指標及色素含量的變化56-64
• 4 討論64-71
• 4.1 苯酚脅迫對三種植物生長狀況的影響64-65
• 4.2 苯酚脅迫下三種植物細胞傷害相關指標的分析65-66
• 4.3 苯酚脅迫對三種植物抗氧化酶活性的影響66-68
• 4.4 苯酚脅迫對三種植物體內滲透調節(jié)物質的影響68-69
• 4.5 苯酚脅迫對三種植物光合作用的影響69-71
• 5 小結71-72
• 第四章 三種植物對水體中苯酚韻去除作用研究72-91
• 1 引言72
• 2 試驗設置與方法72-75
• 2.1 苯酚去除率的測定72
• 2.2 苯酚吸附試驗72-75
• 2.3 不同去酚方式的作用比較75
• 2.4 數(shù)據(jù)的分析與處理75
• 3 結果與分析75-85
• 3.1 三種植物對苯酚的去除效果75-77
• 3.2 三種植物對苯酚的吸附試驗結果77-84
• 3.3 不同去酚方式對總去酚效果的貢獻84-85
• 4 討論85-90
• 4.1 三種植物對苯酚的去除效果85-86
• 4.2 三種植物根系對苯酚的吸附作用86-89
• 4.3 不同去酚方式對總去酚效果貢獻的比較89-90
• 5 小結90-91
• 第五章 三種植物去除苯酚的條件優(yōu)化91-111
• 1 引言91
• 2 試驗方法91-96
• 2.1 紅蓼去除苯酚的條件優(yōu)化試驗91-93
• 2.2 美人蕉去除苯酚的條件優(yōu)化試驗93-95
• 2.3 蘆葦去除苯酚條件的優(yōu)化試驗95-96
• 3 試驗結果96-108
• 3.1 紅蓼去除苯酚的優(yōu)化條件96-100
• 3.2 美人蕉去除苯酚的優(yōu)化條件100-104
• 3.3 蘆葦去除苯酚的優(yōu)化條件104-108
• 4 討論108-110
• 5 小結110-111
• 第六章 基于去酚浮床的三種植物組合配植研究111-117
• 1 引言111
• 2 試驗方法111-114
• 2.1 浮床模型的制作111-112
• 2.2 植物配植組合的正交試驗安排112-113
• 2.3 數(shù)據(jù)分析與處理113-114
• 3 試驗結果114-115
• 4 討論115-116
• 5 小結116-117
• 第七章 結論117-120
• 參考文獻120-138
• 攻讀學位期間取得的研究成果138-139
• 致謝139-140
• 個人簡介及聯(lián)系方式140-141
• 承諾書141-142

  本文關鍵詞：三種植物對水體中苯酚的凈化作用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：280456