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随着社会经济的不断发展和城市现代化进程的加快,大量的工业废水和生活污水排入河流、湖泊,导致水体富营养化。进入水体的绝大部分有机污染物最终沉积到底泥中,成为底泥的组成部分,然而在一定条件下,通过物理或生物作用又从底泥中释放至上覆水,造成水体的再次污染,因此对污染底泥的修复显得尤为重要。当前在污染严重的底泥治理技术中,底泥原位修复在控制内源性污染方面所发挥的作用已经引起水环境工作者的高度关注。本文在前人研究的基础上,依托国家十一五水专项课题“重污染区湖滨区生态建设成套技术研究及示范”,提出了物理-生物联合底泥修复方法,共开展了以下研究:
(1)选取有孔控释片、无孔控释片、彩条布、塑胶布等理覆盖材料作为研究对象,通过室内静态实验比较其对污染底泥营养盐释放的控制效果。
(2)通过探讨所选覆盖材料的可行性和生态风险性,分析该覆盖材料的实际应用性,为后面的实验做准备,同时也为相关工程的应用提供技术参数。
(3)以有孔控释片作为底泥覆盖材料,以沉水植物(常绿苦草、黑藻、马来眼子菜、苦草)为研究对象,两者按照3:2进行覆盖,通过室内静态实验,从水质指标、藻类抑制效应和生物多样性角度综合分析四种沉水植物对水质的净化作用,进而得出理想的底泥生物修复材料。
通过上述研究,得出以下结论:
(1)4种不同覆盖材料对污染底泥的营养盐的释放都有不同程度的控释效果,在控制底泥总磷和有机物方面,营养盐控释效果最好的材料为有孔控释片,其控释率分别为:26.1%和11.0%。对总氮控释效果最好的材料为彩条布和有孔控释片,控释率分别为24.1%和20.7%。在水环境治理和生态修复过程中,从实际工程铺设难易程度和可操作性等方面综合考虑选用有孔控释片作为覆盖材料较合适;
(2)选用有孔控释片作为覆盖材料不会增加底泥的重金属和有毒物质的积累,不会对底泥造成负面影响,无生态风险。
(3)受不同处理对底泥修复效果的影响,马来眼子菜处理组对TN的净化效果较好,净化率为65.8%;常绿苦草的综合净化效能较强,尤其对NO3-N、TP的净化率较高,分别为:89.4%和57.7%;苦草、黑藻对水质的净化效果不理想;
(4)各处理中浮游植物主要为隐藻门,其次为蓝藻门和硅藻门。不同处理组对浮游植物的抑制效果存在差异,常绿苦草处理组对藻类的抑制效果最明显,水体的浮游植物密度最低;马来眼子菜处理组次之;苦草组对藻类的抑制效果最差;
(5)不同处理组水体生物多样性存在差异。常绿苦草处理组水体的浮游植物总体数目较少,多样性较高,其Shannon-Wiener指数为1.65;其他处理组生物多样性指数较低。从全部研究结果来看,本研究最终认为在进行底泥原位修复实际工程操作时可利用有孔控释片对底泥进行覆盖,同时结合常绿苦草和马来眼子菜对氮磷去除的各自优势构成复合群落结构来修复底泥,净化水体。