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云南高原湖泊底泥堆积区生态条件下磷、氮等污染物的转化规律

作　者: 高天霞
导　师: 李毅；王琳
学　校: 昆明理工大学
专　业: 市政工程
关键词: 人工湿地底泥氮磷对比分析
分类号: X131.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着人口的急剧增加和经济的发展,以及对湿地的不合理开发利用,江河湖泊泥沙淤积,水质下降,富营养化程度严重,湿地生态环境退化,使湿地资源破坏,生态功能受损。修复退化生态系统、改善环境质量的研究与实践已经逐步得到广泛重视。本论文依托国家自然技术基金《高原湖泊湿地中植物-水沙-污染物交互作用机理研究项目》(项目编号：50769001),承担了入湖径流挟带磷、氮污染物迁移和归宿的作用及其与水的相互作用的研究部分。针对高原湖泊滇池湖区独特气候条件下,含磷、氮等污染物的径流进入湖泊后长期淤积形成的湖泊底泥堆积区域,对淤积区域特有的物化和生态条件对底泥、污染物之间的交互作用进行了大量的实验分析,论文主要开展了以下几个方面的研究：(1)湿地基质。①野外人工湿地原土空白田总磷、总氮的吸附研究。发现总磷、总氮的浓度曲线刚开始迅速上升,至较高点后均进入平缓变化阶段,吸附(16h～72h)后,原土空白田对总磷的吸附趋于平衡,对总氮的吸附有相当缓慢的减小,还是趋于平衡,随后都出现了少量的解析现象,总体以吸附为主。②人工湿地底泥空白田总磷、总氮释放研究。释放速率曲线在初期(0～5h)陡峭上升,释放速率较快；(0～7h)曲线减缓上升,到7h达到高峰,(7h～33h)释放速率迅速下降,(33h～48h)释放速率缓慢下降,在48h以后就趋于平衡。野外观测人工湿地实验能够在一定程度上反应实际运转的情况下吸附的平衡关系。从而为云南高原控制水体污染、进行已污染水体再生修复提供一定的参考依据。(2)植物种类、植物生长期。人工湿地系统的植物经过筛选,品种选定为水葱和菖蒲,经过2010年3月～2010年7月份的观测及记录,生长情况良好,说明本研究选用的植物品种具有很强的耐污性,可应用于云南高原人工湿地的构建。(3)种植植物的原土基质人工湿地和底泥基质人工湿地的研究。均发现在3月份,水葱、菖蒲处于生长初期,随着进入4月份,天气变暖两种植物生长速度加快,湿地系统对总磷、总氮的去除效果随着植物的生长逐渐的增强。在6～7月处于水质稳定期,这时的出水的水质较为理想,去除率的增幅也变缓,有下降波动,下降幅度不大。(4)空白田处理效果与有植物湿地系统的处理效果对比研究。①原土：有植物湿地系统处理率明显好于空白田湿地系统,这说明植物和微生物对湿地系统的作用不可以忽视,也是湿地的重要构组成部分。②底泥：底泥基质是以释放磷、氮为主,释放浓度很小,释放效果在一稳定的水平线上下波动,基本属于平稳状态,种植植物可以弥补底泥基质释放污染物的缺陷,缓解底泥基质的恶化。(5)水葱、菖蒲两种植物对比研究。不论是种植在原土基质上,还是底泥基质上,菖蒲植株在去除总磷、总氮两个方面都具有优势,可作为人工湿地种植植物的优选植株。(6)当地特点。通过示范研究了云南高原湖泊地区人工湿地系统的底泥基质的脱氮除磷处理率较低,体现了试验价值,具有实际参考意义。

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摘要 4-6ABSTRACT 6-10第一章绪论 10-20 1.1 课题来源 10 1.2 研究背景和意义 10-16 1.2.1 人工湿地的类型 12-13 1.2.2 湿地植物对沉积物的影响 13-14 1.2.3 国内外研究进展及现状 14-15 1.2.4 国内外生态工程的应用 15-16 1.3 云南高原人工湿地的特点 16-18 1.3.1 云南高原湿地的特点 16-18 1.3.2 人工湿地在云南高原的应用 18 1.4 本研究主要内容、意义及特色创新 18-20 1.4.1 本课题主要研究内容 18-19 1.4.2 本课题主要研究意义 19-20第二章实验系统的设计与建立 20-30 2.1 实验区概况 20 2.2 两种对比基质 20 2.3 植物的筛选 20-23 2.4 人工湿地的设计与建立 23-26 2.5 检测与分析方法 26-30 2.5.1 采样与样品处理 26 2.5.2 实验仪器 26-27 2.5.3 总磷检测与分析方法 27-28 2.5.4 总氮检测与分析方法 28-30第三章不同基质吸附与解析的野外实验研究 30-72 3.1 不同基质吸附与解析的野外实验研究 30-34 3.1.1 原土空白田对总磷和总氮吸附与解析的野外平衡实验 30-32 3.1.2 底泥基质对总磷和总氮释放的野外平衡实验 32-34 3.2 植物的栽种及系统的启动 34-36 3.3 原土基质人工湿地系统对总磷和总氮处理的实验研究 36-48 3.3.1 同种植物在不同时期对总磷和总氮处理的对比研究 36-45 3.3.2 两种植物在同一时期对总磷和总氮处理的对比研究 45-48 3.4 底泥基质人工湿地系统对总磷和总氮处理的实验研究 48-61 3.4.1 同种植物在不同时期对总磷和总氮处理的对比研究 48-58 3.4.2 两种植物在同一时期对总磷和总氮处理的对比研究 58-61 3.5 不同基质人工湿地系统对总磷和总氮处理的对比研究 61-69 3.5.1 植物在不同基质湿地中生长特性对比研究 61-63 3.5.2 两种基质人工湿地系统对总磷处理的对比研究 63-66 3.5.3 两种基质人工湿地系统对总氮处理的对比研究 66-69 3.6 本章小结 69-72第四章人工湿地对总磷、总氮处理的机理探讨 72-84 4.1 人工湿地不同组分的作用 72-74 4.1.1 植物的去污机理 72-73 4.1.2 微生物的净化作用 73-74 4.1.3 基质的净化作用 74 4.2 底泥基质对磷、氮吸附与脱附的实验室研究 74-84 4.2.1 实验原理 74-75 4.2.2 实验装置及流程 75 4.2.3 吸附等温线 75-84第五章研究成果与展望 84-87 5.1 研究成果 84-85 5.2 不足之处和展望 85-87攻读硕士期间发表的论文 87-88致谢 88-89参考文献 89-91

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