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生态浮床改善水源地水质的效果研究

作 者: 王彦玲
导 师: 韩士群;占新华
学 校: 南京农业大学
专 业: 环境工程
关键词: 生态浮床 水源地水质净化 耦合效应 净化效果
分类号: X52
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


近年来我国湖泊富营养化问题十分严峻,因此以湖泊为水源地的水质改善研究成为热点。人工浮床技术作为当前备受国内外关注的水源地水质改善技术之一,具有易操作、无环境风险和无二次污染等优点,但是目前所应用的浮床多为单一的植物浮床。因此,研究动、植物的耦合浮床技术改善富营养化湖泊水源地水质具有重要的理论和实践意义。本文以模拟富营养化湖泊水源地水质为研究对象,通过室内模拟和室外模拟试验相结合的方法考察了植物浮床、植物与底栖动物环棱螺组合浮床及植物、环棱螺与滤食性鲢鱼组合的生态浮床对富营养化水源地水质的净化效果,监测和分析生态浮床系统各单元的生长特征、对水体理化指标的影响及生物间的耦合效应,为动植物组合生态浮床的应用提供理论和技术参考。主要研究结论如下:在凤眼莲、矮秆美人蕉、花叶芦竹3种植物浮床单独处理富营养化水体的研究中发现,总体上凤眼莲对氮、磷的去除效果最佳,其次是矮杆美人蕉,相对较差的是花叶芦竹,凤眼莲在增加水体溶解氧(DO)方面优于其他两种植物,研究表明凤眼莲是降低富营养化水体氮、磷的优选植物。将上述3种浮床植物分别与铜锈环棱螺搭配形成组合浮床并将其应用于富营养化水体的改善,研究发现凤眼莲与环棱螺的组合浮床对TN、NH4+-N、NO3--N的去除效果最好,对系统中TN、NH4+-N、NO3--N的去除率分别为71.94%(平均浓度从8.54 mg/L降低至2.34mg/L)、85.31%(平均浓度从4.56 mg/L降低至0.67 mg/L)和59.66%(平均浓度从3.52 mg/L降低至1.42 mg/L);凤眼莲与螺的组合和美人蕉与螺的组合对TP的净化效果相当,去除率均达85.29%(平均浓度从0.34 mg/L降低至0.05 mg/L);均优于相应单独种植浮床植物的净化效果。组合浮床系统对TN、TP的去除率与植物鲜重增加量之间呈极显著正相关关系,相关系数分别为r=0.895“(P<0.01)和r=0.954**(P<0.01),铜锈环棱螺对浮床植物的净化效果起到促进作用,浮床系统对TN浓度的降低与环棱螺增重之间具有显著正相关关系(r=0.785**,P<0.05)。组合浮床对富营养化水体净化效果好于单独种植植物的处理,由此证实螺与植物之间存在耦合效应。在应用植物、环棱螺和鲢鱼组成的生态浮床改善模拟巢湖水源地水质的研究中发现,不同处理对水体中叶绿素、TN、NH4+-N、NO3--N和TP浓度的降低均呈现极显著性差异(P<0.01)。其中凤眼莲+鲢鱼+螺组合生态浮床对叶绿素、TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除效果均最显著,去除效率也最高,分别为71.04%、51.17%、65.10%、57.26%和72.80%。本试验中系统氮、磷去除量与植物鲜重净增加量之间均呈显著正相关关系,其相关系数分别为r=0.973*(P<0.05)和r=0.979*(P<0.05);氮、磷去除量与鲢鱼的鲜重净增加量之间也呈现显著正相关关系,其相关系数分别为r=0.983’(P<0.05)和r=0.963*(P<0.05)。鲢鱼、环棱螺对氮、磷的去除具有一定的贡献(环棱螺的贡献率高于鲢鱼)且可有效去除浮游植物;凤眼莲对氮、磷的去除贡献最大,且明显优于水花生,同时,凤眼莲、水花生在与鲢鱼、环棱螺共生的系统中具有更高的生物量,对营养物质也具有更好的去除效果。所以构建植物、鲢鱼与环棱螺组合浮床能更好的去除营养物质,更好地发挥各自的生态功能以改善水体水质和优化生态系统的环境。根据试验结果初步认定三者之间存在耦合效应,利用生物生态组合处理富营养化水体不仅能得到更好的效果,而且是一种环境友好型的水质改善方法。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-11第一章 绪论  11-17  1.1 研究背景  11-15    1.1.1 水体富营养化与水源地污染现状  11-13    1.1.2 课题的提出  13-15  1.2 研究内容及技术路线  15-16    1.2.1 研究内容  15-16    1.2.2 技术路线  16  1.3 研究目的及意义  16-17第二章 文献综述  17-27  2.1 生态浮床的国内外研究进展  17-18  2.2 浮床植物净化富营养化水体的研究  18-19  2.3 水生动物与植物组合净化富营养化水体的研究  19-23    2.3.1 鱼类和植物耦合效应研究  19-21    2.3.2 底栖动物与植物耦合净化水质的研究  21-23  2.4 国内外生态浮床技术的应用现状  23-27第三章 植物对富营养化水体的净化效果研究  27-43  3.1 材料与方法  27-29    3.1.1 材料  27-28    3.1.2 方法  28-29  3.2 结果与分析  29-38    3.2.1 不同植物的生长特征  29-30    3.2.2 水体酸碱度的变化  30    3.2.3 水体溶解氧(DO)的变化  30-32    3.2.4 不同植物对营养盐的去除效果  32-37    3.2.5 生物量及氮磷去除的相关性分析  37-38  3.3 讨论  38-40    3.3.1 水体酸碱度、溶解氧的变化及其相关性  38-39    3.3.2 植物对富营养化水体营养因子的去除  39-40  3.4 本章小结  40-43第四章 植物与螺组合浮床对水体的净化效果研究  43-55  4.1 材料与方法  43-44    4.1.1 材料  43    4.1.2 方法  43-44  4.2 结果与分析  44-52    4.2.1 植物与螺的生长特征  44-45    4.2.2 水体酸碱度的变化  45    4.2.3 水体溶解氧(DO)的变化  45-46    4.2.4 不同组合浮床对营养盐的净化效果  46-51    4.2.5 生物量与氮磷去除的相关性分析  51-52  4.3 讨论  52-54    4.3.1 水体溶解氧的变化  52-53    4.3.2 对水体氮磷的去除  53-54  4.4 本章小结  54-55第五章 植物与鲢、螺组合改善水源地水质的效果研究  55-75  5.1 材料与方法  55-57    5.1.1 材料  55-56    5.1.2 方法  56-57  5.2 结果与分析  57-70    5.2.1 供试生物在水体中的生长状况  57-60    5.2.2 不同处理中溶解氧的变化  60    5.2.3 不同处理对叶绿素含量的影响  60-62    5.2.4 不同处理对水体营养盐的影响  62-68    5.2.5 各处理系统中的氮磷物料平衡  68-69    5.2.6 氮磷去除量与生物量之间的相关性分析  69-70  5.3 讨论  70-72  5.4 本章小结  72-75第六章 全文总结与研究展望  75-77  6.1 全文总结  75  6.2 研究特色  75-76  6.3 研究展望  76-77参考文献  77-85攻读硕士期间发表的学术论文  85-87致谢  87

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 水体污染及其防治
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