论文部分内容阅读
水体污染已成为全球水资源短缺的一个重要因素。水体富营养化是水体污染中的最为普遍的现象,也是国内外水环境污染治理难题。水体富营养化发生机理和修复原理及技术的研究是国内外土壤植物营养、环境生态学科研究的前沿和热点。在富营养化水体修复的各种手段中,植物修复(生物修复的一种)是一种耗能低、效果好的新技术,已经引起国内外学术界的高度重视。
本研究通过野外考察与调查研究,分析了太湖地区水体富营养化发生的主要原因,总结了以往治理工作中的经验教训,并提出综合治理的对策和方法。采用人工模拟自然的方法,比较研究了伊乐藻(Elodea Canadensis Michx)、菹草(Potamogeton crispus Linn.)、微齿眼子菜(Potamogeton maaclaanus A.Benn)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus Miq.)、石菖蒲(Acorus tatarinowii Schott)和水芹菜(Oenanthe javanica(Bl.)DC.)等水生植物对不同营养状态(中营养浓度、中富营养浓度、重富营养浓度、超富营养浓度和胁迫浓度)的水体修复作用的差异及机理。重点研究了低温条件下水生植物净化富营养化水体的效果;不同种类的水生植物修复不同营养等级水体的差异;植物体内能反映其抗逆能力的生理生化指标对植物净化水体的影响;营养元素在基质—植物—水系统中的变化和转移等。取得的主要研究结果和结论包括:
1.通过对太湖流域野外调查与分析研究,明确了导致水体富营养化的主要原因,其中农业非点源污染、太湖流域工业污染和生活污染是引起湖水富营养化的关键因素。为了弄清流失的污染物中何种污染物对水环境影响最大,引入污染物等标排放量评价方法,对太湖流域流失进入水体的各类污染物CODcr、TN、TP进行评价,结果发现污染物中TP、TN对湖水的危害性相对较大。这要求我们根据以往治理太湖的经验教训制定新的适应社会发展现状的太湖水环境治理策略。
2.在冬季人工模拟太湖地区自然条件的试验中所选四种水生植物都能较
好地吸收水中的营养物质;对TN和NO<,3><->-N的吸收规律相似,吸收效果均显著:水芹菜>石菖蒲>伊乐藻>菹草;四种植物对NH<,4><+>-N和TP的去除也比较明显,相对而言挺水植物对NH<,4><+>-N的吸收效果更好,而沉水植物对磷的吸收效果更佳;植物对氮磷的吸收量随着营养浓度的升高而升高,但浓度超过一定值后,则会抑制植物的生长,导致植物对营养成分吸收急剧下降,最后甚至加速水质的恶化。因此要合理选择好植物修复水体的氮磷浓度,否则将达不到期望的效果。 3.经过了冬季试验的初步筛选,在随后初春季节开展的后续试验研究中挑选的五种植物生长良好,且都能较好吸收水中的营养物质。五种植物去氮除磷存在一些差异,总的看来,挺水植物去除氮效果要好于沉水植物,而沉水植物去除磷的效果好于挺水植物。从生物量的增长率可看出,除竹叶眼子菜外其它水生植物的生物量增长率在中营养条件下最高,并随水体营养浓度的增加呈下降趋势。同时水芹菜去污能力与生物量增长紧密相关,而其它植物无此明显规律。五种植物的脯氨酸含量随水体营养浓度增加而增加,同时植物体内脯氨酸积累倍数最高的水芹菜和微齿眼子菜,其去污能力也较强,这表明脯氨酸是植物体内一种抗逆调节物质。
4.为了更有效的揭示富营养化主要营养元素(氮、磷等)的迁移、变化规律,本文对植物在试验前后体内富集N、P的增长量及增长率作对比分析,结果证实植物体内氮磷浓度的增加规律与水体中氮磷浓度降低的规律一致。
综合研究结果表明,沉水植物中微齿眼子菜、挺水植物中水芹菜在低温环境下适应性强,两者的氮磷吸收效果也较突出。可以优选水芹菜和微齿眼子菜构成双层次群落结构(FAMS)用以修复太湖地区富营养化水体。