【摘 要】
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钠、钙盐会破坏人工湿地根区的渗透平衡,从而抑制植物的生长、致使微生物脱水失活,影响人工湿地对污染物的去除效果。种植不同植物、不同深度的湿地具有不同的根区环境,在面对钠、钙盐胁迫时的优劣势尚不清晰,机理也尚未充分阐明。为此,以菖蒲和白掌为湿地栽培植物,通过比较钠、钙盐胁迫下,2种深度湿地中菖蒲和白掌的生理应激、根区环境的特性及湿地污染物去除效果之间的相关性,探讨湿地深度和湿地植物的改变对湿地处理钠、
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51878537）“人工湿地植物根系生长空间胁迫诱导的适应性跃变与污染物强化去除机制研究”； 陕西省重点研发计划（2018ZDCXL-SF-31-6）“汉江流域经济带水环境保护技术创新与示范链—沿江及滨河湿地保护和修复技术研究与工程示范”；
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钠、钙盐会破坏人工湿地根区的渗透平衡,从而抑制植物的生长、致使微生物脱水失活,影响人工湿地对污染物的去除效果。种植不同植物、不同深度的湿地具有不同的根区环境,在面对钠、钙盐胁迫时的优劣势尚不清晰,机理也尚未充分阐明。为此,以菖蒲和白掌为湿地栽培植物,通过比较钠、钙盐胁迫下,2种深度湿地中菖蒲和白掌的生理应激、根区环境的特性及湿地污染物去除效果之间的相关性,探讨湿地深度和湿地植物的改变对湿地处理钠、钙盐废水的影响,以便为优化处理含盐废水的潜流湿地的设计与运行提供理论支撑。主要结论如下:（1）钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的应激为:外观形态的恶化,叶绿素含量显著降低,地上部分生长缓慢,高渗透压下根系的黑变,并且胁迫后期通过茎向外泌盐的方式维持植株的生长。0.6-CW（深度为0.6m的潜流人工湿地）中植物的外观恶化情况要弱于0.1-CW（深度为0.1m的潜流人工湿地）;白掌的根系量更多,外观恶化情况也弱于菖蒲,即从植物生长的角度,0.6-CW中植物更耐钠、钙盐的胁迫,白掌更耐钠、钙盐的胁迫。（2）钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的叶绿素含量降低,FAS（脯氨酸）含量、MDA（丙二醛）含量均升高,即钠、钙盐影响了植物的光合作用、打破了植物体内的渗透平衡、造成植物细胞内膜脂过氧化现象;但0.5%NaCl或50 mmol/LCaCl2在菖蒲和白掌的耐受范围内,未对菖蒲和白掌造成严重的损害,而1%NaCl或100mmol/LCaCl2超出了菖蒲和白掌的耐受阈值,对菖蒲和白掌都造成了不可逆的影响。（3）钠、钙盐胁迫下,菖蒲和白掌的总抗氧化能力随时间升高,但白掌的总抗氧化能力多高于菖蒲,即白掌植物内的抗氧化系统更敏感也更强于菖蒲。（4）0.1-CW中DO（溶解氧）略高,ORP（氧化还原电位）更低,兼性异养-变形菌门的丰度更高,对有机物的去除效果优于0.6-CW。钠、钙盐抑制了植物的生长,降低了环境中DO含量及微生物的多样性,造成对TOC的去除效果变差。（5）0.1-CW的溶解氧含量高于0.6-CW,与课题组前人的研究一致,白掌由于根系量更大,白掌湿地的DO含量也更高,所以0.1-CW中的好氧硝化反应进行的更彻底。钠、钙盐胁迫下,植物的生长被抑制,最高浓度下植物出现根系发黑坏死现象,导致湿地的DO含量也降低,从而抑制了湿地的好氧硝化过程。（6）0.6-CW中DO值小于0.1-CW,即0.6-CW为厌氧反硝化提供了更好的厌氧环境,但0.1-CW中ORP值小于0.6-CW,致使0.1-CW中更适宜厌氧反硝化菌的生长,所以0.1-CW中对NO3--N的去除效果虽不及0.6-CW,但二者对NO3--N的去除率基本达到90%以上。0.6-CW中的ORP大多处于100 m V～200 m V,好氧微生物可生长;0.1-CW中的ORP大多处于-200 m V～0 m V,兼性厌氧微生物可生长。（7）不同植物的湿地对P的去除机制有差异,菖蒲为湿地除磷过程的优势物种,且菖蒲湿地中0.1-CW的除磷效果优于0.6-CW;还原性强的条件不利于P的去除,NaCl浓度越高,环境中还原性越强,对湿地除磷的抑制随时间越发严重,而CaCl2浓度越高,环境中的还原性减弱,所以长时间的CaCl2处理能促进湿地对P的去除。论文也间接说明基质的吸附并不是所有湿地中除磷的主要途径。
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