论文部分内容阅读
富营养化污染对水体的生态环境具有一定的危害,它是影响人民生产生活和经济发展的重大问题。采用人工湿地的方法能够有效去除水体中的氮、磷,具有经济节约、操作方便、去除效果好等特点。此外多种多样的湿地植物是湿地系统重要的组成部分,植物通过吸收可以有效地去除富营养化水体中的氮、磷。本研究采用静态人工湿地模拟装置,探讨薦草(Scirpus triquter)、芦苇(Phragmites australis)和茭白(Zizania latifolia)3种挺水植物在人工湿地中的生长状况,以及3种挺水植物对水体中氮、磷的去除能力;同时加入曝气因素,研究在水中曝气(上)、泥水界面曝气(中)和底泥中曝气(下)3种不同的曝气深度与无曝气(无)相比较,不同处理水体中氮、磷的浓度;通过将植物因素和曝气因素结合,研究不同的曝气深度对挺水植物生长的影响,以及综合评价植物和曝气共同作用对水体中氮、磷的去除效果。通过在2016年5月-2016年6月模拟研究,得到如下主要研究结果:(1)在本实验的富营养化条件下,茭白在人工湿地中生长最好,其次是薦草,芦苇生长较弱。薦草、芦苇和茭白3种挺水植物的单独种植处理以及3种挺水植物混合种植处理的相对生长速率(RGR)依次为0.0186、0.0145、0.0278、0.0229。曝气对正常生长的茭白和薦草的作用效果不显著,但是对于生长受到限制的芦苇作用效果显著,单独种植芦苇处理在水中曝气(上)、泥水界面曝气(中)、底泥曝气(下)、无曝气(无)4种曝气条件下的RGR依次为0.0163、0.0191、0.0216、0.0145,底泥曝气能够显著提高芦苇的生物量以及植株的高度(p<0.05)。(2)比较于无植物处理人工湿地水体中的总氮(TN)和总磷(TP)的浓度,植物处理能够显著削减水体中的TN和TP的浓度(p<0.05)。单独种植薦草、单独种植芦苇、单独种植茭白、3种植物混合种植和无植物组对水体中TN的削减率均值分别为 74.09%、75.27%、76.28%、70.34%、47.39%;对水体中 TP 削减率的均值依次为87.67%、88.22%、88.25%、85.44%、63.58%。4种不同类型的植物处理之间对水体中TN和TP的去除无显著差异,但是3种挺水植物每增加lg的干重,对水体中TN和TP的削减差异显著(p<0.05),芦苇效果最好。(3)水中曝气(上)、泥水界面曝气(中)、底泥曝气(下)以及无曝气(无)对水体TN的削减率均值分别为76.24%、74.53%、80.80%、47.38%,曝气能够显著削减水体中的TN(p<0.05),水中曝气、泥水界面曝气和底泥曝气没有显著的差异。在对水体TP削减的过程中,水中曝气效果最好,其次是泥水界面曝气,底泥曝气效果最差,差异显著(p<0.05)。(4)本实验通过测量芦苇和底泥曝气共同作用下水体中TN的浓度,水体中TN的削减达到了 89.09%,显著高于其它处理(p<0.05)。在底泥曝气处理下,无植物处理时,水体中TP的削减率为81.27%;有植物处理时,薦草、芦苇、茭白3种挺水植物单独种植和混合种植对水体中TP的削减率依次为94.17%、95.87%、91.61%和94.17%,显著高于无植物仅曝气处理(p<0.05)。在本研究中发现芦苇的单位生物量对水体中TN和TP的削减效果最好;底泥曝气显著促进芦苇的生长,提高了芦苇的生物量;芦苇和底泥曝气共同作用对水体中TN的去除效果最好;在水中曝气可以有效的削减水体中的TP;植物和底泥曝气结合可以促进底泥曝气对水体中TP的去除。本研究结果可为富营养化水体的治理提供科学依据。