發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 10:50

【摘要】：基于恢復(fù)濕地去除氮磷是水環(huán)境修復(fù)的前沿領(lǐng)域。在景觀尺度上,深入理解生物與環(huán)境相互作用的氮磷去除機(jī)制,在水體富營(yíng)養(yǎng)化控制和濕地恢復(fù)工程設(shè)計(jì)中具有重要意義。本研究以南四湖流域七星湖濕地為研究對(duì)象,基于野外取樣分析和統(tǒng)計(jì)方法,分析了不同時(shí)間尺度下氮磷去除率的變化規(guī)律,確定了主導(dǎo)環(huán)境要素和空間要素；研究了植物對(duì)氮磷去除率的影響,揭示了植被演替與氮磷去除的相互作用關(guān)系；探索了恢復(fù)濕地氮磷去除的動(dòng)力學(xué)過(guò)程和等溫過(guò)程,分析了景觀要素對(duì)模型參數(shù)的影響。研究結(jié)果如下：(1)在不同時(shí)間尺度上,恢復(fù)濕地氮磷去除率呈現(xiàn)以下規(guī)律：1)恢復(fù)濕地氮磷去除效果顯著,在水體高氮磷濃度壓力下,多年平均去除率在70%以上；2)氮磷去除率在春夏秋三季差異不大,冬季顯著降低,但仍高于50%；3)氮磷去除率在年際間沒(méi)有顯著差異,恢復(fù)濕地功能可持續(xù)。(2)環(huán)境要素和空間要素對(duì)恢復(fù)濕地氮磷去除率的影響如下：1)系統(tǒng)尺度上,各形態(tài)氮及總磷和顆粒態(tài)磷去除率與溫度顯著正相關(guān),總氮去除率與溶解氧和進(jìn)水濃度顯著負(fù)相關(guān),溶解性磷去除率則與水力停留時(shí)間顯著負(fù)相關(guān)；主導(dǎo)景觀要素包括4個(gè),其中溫度和水力停留時(shí)間影響最大。2)綴塊尺度上,氮磷去除率隨水力停留時(shí)間、進(jìn)水濃度、周長(zhǎng)、面積、容積、庫(kù)長(zhǎng)和形狀指數(shù)的增大而增大,隨最大綴塊指數(shù)的增大而減小,其中進(jìn)水濃度和最大綴塊指數(shù)的顯著性在季節(jié)上有差異；主導(dǎo)景觀要素中包括2個(gè)環(huán)境要素和8個(gè)空間要素,其中庫(kù)長(zhǎng)影響最大。(3)植被要素對(duì)恢復(fù)濕地氮磷去除率的影響為：1)植被綴塊面積和形狀指數(shù)在春夏秋與各形態(tài)氮磷去除率都顯著正相關(guān),植被綴塊密度、邊界密度和香濃多樣性等指數(shù)的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關(guān)；主導(dǎo)植被格局指數(shù)包括4個(gè),其中植被面積和最大綴塊指數(shù)影響最大。2)明水的比例和形狀指數(shù)在各季節(jié)與各形態(tài)氮磷去除率顯著負(fù)相關(guān),最大綴塊指數(shù)與其顯著正相關(guān),面積和邊界密度等指數(shù)的影響與季節(jié)和氮磷形態(tài)有關(guān)；蘆葦+香蒲的面積、比例和形狀指數(shù)在各季節(jié)與多個(gè)形態(tài)氮磷去除率正相關(guān),綴塊密度在春秋與其正相關(guān)；荷花的面積和形狀指數(shù)在各季節(jié)與多個(gè)形態(tài)氮磷去除率正相關(guān),綴塊密度在春夏對(duì)磷去除率影響較大。主導(dǎo)植物群落格局指數(shù)在明水中有3個(gè),蘆葦+香蒲中有5個(gè),荷花中有3個(gè),其中明水的最大綴塊指數(shù)和蘆葦+香蒲的形狀指數(shù)影響最大。(4)氮磷脅迫下恢復(fù)濕地植物群落演替規(guī)律為：1)隨時(shí)間增加,植被面積增大、綴塊數(shù)減少,綴塊形狀趨向不規(guī)則；2)在所有氮磷濃度范圍,蘆葦+香蒲群落的面積都增大,是恢復(fù)濕地的優(yōu)勢(shì)群落類型,有利于氮磷去除；3)在高氮磷濃度區(qū)域,荷花由單一群落逐漸演變?yōu)閺?fù)雜群落,而在低氮磷濃度區(qū)域,荷花長(zhǎng)勢(shì)良好且一直為單一群落。(5)景觀要素影響恢復(fù)濕地氮磷背景濃度和k-C*降解常數(shù)：1)環(huán)境要素主要影響氮背景濃度和氮磷降解常數(shù),其中溶解氧和pH與其負(fù)相關(guān),水力負(fù)荷則與其正相關(guān),此外C*與氮降解常數(shù)正相關(guān)；2)綴塊密度在春夏秋、邊界密度在春夏與多個(gè)形態(tài)氮背景濃度顯著正相關(guān),平均綴塊面積在春季與各形態(tài)氮背景濃度顯著負(fù)相關(guān),綴塊密度在春季與各形態(tài)氮磷的降解常數(shù)顯著正相關(guān),容積在冬季與各形態(tài)磷降解常數(shù)顯著負(fù)相關(guān)；3)植被綴塊密度與多個(gè)氮磷背景濃度和降解常數(shù)正相關(guān),尤其在春夏兩季。(6)基于吸附理論的污染物反應(yīng)模型研究表明：1)Langmuir和Freundlich模型都能較好的模擬恢復(fù)濕地氮磷去除的去除過(guò)程,其中Langmuir模型的解釋力更好；2)提高濕地氮磷進(jìn)水濃度,延長(zhǎng)水力停留時(shí)間,增大面積、容積和邊界復(fù)雜度都會(huì)使?jié)竦氐兹コ^(guò)程更符合Langmuir模型；3)準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型都能較好的模擬恢復(fù)濕地氮磷去除過(guò)程,其中準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果更好。恢復(fù)濕地去除氮磷是一個(gè)生物與環(huán)境之間相互作用的復(fù)雜過(guò)程。本研究在景觀尺度上明確了恢復(fù)濕地氮磷去除率與景觀要素的關(guān)系,揭示了氮磷脅迫下的植物群落演替特征,提出了從吸附角度分析濕地氮磷去除過(guò)程,為濕地生態(tài)恢復(fù)和綜合利用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
【圖文】：

七星湖濕地工程是南四湖流域＂截蓄導(dǎo)＂生態(tài)工程的一部分，主要目的是削減逡逑城河水中的氮a惻ǘ齲繁Ｄ纖鋇鞫叩乇恚桑桑衫嗨９こ絳藿ㄍ瓿捎冢玻埃埃鼓輳�，辶x獻(xiàn)苊婊叮常耄恚玻杓拼砟芰Γ保保埃埃埃恚常�，共包括５各c擁ピ繽跡玻彼盡Ｊ義系賾校哺黿叢�；一蕼\嗆鈾貌糠擲醚罡諳鸞呵繕嫌緯嗆幼蟀兌豢�，辶x希保沖義

本文編號(hào)：2660099