富营养化水体微生物生态修复技术研究

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富营养化问题使得水体的生态系统结构和功能受损并发生退化,受到世界范围内广大学者的普遍关注。近年来我国蓝、绿藻水华频发,不仅破坏生态景观效应,同时也直接影响水生动、植物的生存,威胁人类健康。水生态修复是治理水体富营养化的根本有效途径和未来的发展趋势。为了掌握富营养化藻种的生长规律和不同的微生物生态修复剂投加量下的修复效果,以作为指导生态修复富营养化藻华水体的理论依据,因此要对投加微生物修复剂后的富营养化指示藻种中藻种生物量和各水质指标进行连续监测,并深入研究其修复效果。本研究是通过实验室小试研究,确定三种富营养化指示藻种(铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和四尾栅藻)在两种不同培养基中的生长曲线和生物量变化,确定适合的富营养化水藻培养基。然后,利用实验室模拟富营养化水体实验装置中,分别对三种藻种进行纯培养,并向培养体系中投加不同剂量的微生物修复剂,较为系统的研究微生物修复剂对培养体系的水质和藻种生物量的影响,主要研究成果有:(1)实验藻种选择和培养基选择。鉴于我国蓝、绿藻水华频发,选择了蓝藻门中的铜绿微囊藻和绿藻门中的蛋白核小球藻和四尾栅藻作为实验藻种,选择了水生4号和M11两种培养基分别培养三种藻种,研究结果表明:铜绿微囊藻在水生4号培养基中生长情况不太稳定,蛋白核小球藻和四尾栅藻在水生4号中的生长速率和最大生物量均低于M11培养基。也就是说,M11培养基更适合用于实验室内培养藻种。(2)微生物生态修复剂效果评价和最佳投加量研究。分别向三种纯藻种投加0g/m3、1g/m3、2g/m3、5g/m3和8g/m3这五种剂量的微生物修复剂后,监测培养体系的藻种浓度、总氮和总磷的变化。研究结果显示:微生物修复剂对抑制藻类生长能够起到显著效果。同时,当水体暴发以铜绿微囊藻为主的蓝藻水华时,最佳投药量为2g/m3;当水体暴发以蛋白核小球藻、四尾栅藻等为主的绿藻水华时,最佳投药量为5g/m3。(3)微生物生态修复剂在最佳修复效果下对三种水藻培养体系的影响比较以及指标间相关性分析。比较三种藻种在最佳修复效果时的水体藻细胞浓度、pH值、叶绿素a、总氮和总磷含量以及去除效果。研究显示,微生物修复剂对铜绿微囊藻、蛋白核小球藻和四尾栅藻实验系统中总氮的平均去除率分别为14%、18%和28%,总磷的平均去除率分别为10%、15%和16%,但修复剂对各实验系统中pH值均影响甚微。同时,在实验条件下,三种水华藻的藻细胞浓度与实验体系中的叶绿素a的含量有较好的正相关关系;叶绿素a的含量与实验体系总磷的含量呈现较好的负相关性;叶绿素a与实验体系总氮的含量存在一定的负相关性。
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