川蔓藻對濱海景觀再生水河道水質(zhì)富營養(yǎng)化的控制機(jī)制研究.pdf

1、本文主要研究了北方濱海城市含鹽再生水景觀河道中典型沉水植物川蔓藻(Ruppia maritima)控制再生水發(fā)生富營養(yǎng)化的機(jī)制.通過野外調(diào)查與現(xiàn)場監(jiān)測研究以及實驗室內(nèi)人工模擬自然的方法,重點研究了川蔓藻在再生水景觀河道中的季節(jié)生長變化與水質(zhì)的關(guān)系、川蔓藻對再生水中營養(yǎng)鹽的去除效果、川蔓藻對再生水河道中優(yōu)勢藻類小球藻的克藻效應(yīng)與克藻機(jī)理,并開發(fā)出一種與膜技術(shù)結(jié)合的生態(tài)凈水裝置-沉水植物反應(yīng)器.取得的主要研究結(jié)果與結(jié)論包括: 在天津

2、濱海濕地中,隨著水體鹽度下降,沉水植物的分布趨勢為川蔓藻群落→篦齒眼子菜(Potamogeton pectinatus)群落→狐尾藻(Myriophyllum spicatum)群落→金魚藻(Ceratophyllum demersum)群落→菹草(Potamogeton crispus)群落.野外調(diào)查和實驗室耐鹽性篩選表明:耐鹽性依次為:川蔓藻>蓖齒眼子菜>狐尾藻>金魚藻>菹草>線葉眼子菜(Potamogeton pusillus)>

3、馬來眼子菜(Potamogeton malainus)>黑藻(Hydrilla verticillata)>苦草(Vallisneriaasiatica). 川蔓藻在再生水河道中每年有兩個季節(jié)生長高峰.川蔓藻組織中氮和磷的含量隨季節(jié)變化而變化,組織中氮的含量最高達(dá)5.042﹪,磷是0.956﹪.2004年4月至2005年10月,受水體鹽度變化的影響,再生水河道中的沉水植物發(fā)生了明顯的演替,即川蔓藻種群逐漸被篦齒眼子菜種群取代；河

4、道中沉水植物生物量的大小對浮游藻類的生長具有顯著影響. 實驗室水族缸靜態(tài)實驗研究表明:川蔓藻對再生水體中的營養(yǎng)鹽具有顯著的去除效果.當(dāng)水力停留時問為5天時,對再生水中氨氮、硝酸鹽氮和磷酸鹽的凈去除率分別為51.84﹪、28.88﹪和79.86﹪.對營養(yǎng)鹽的去除效率達(dá)到每天每千克鮮重川蔓藻去除再生水中的總氮205.25mg,總磷65.36mg. 川蔓藻對再生水中營養(yǎng)鹽的響應(yīng)研究表明:河道中再生水的營養(yǎng)鹽濃度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過川蔓藻

5、正常生長所需要的濃度.對川蔓藻的營養(yǎng)動力學(xué)研究表明:在再生水體中,川蔓藻的葉比根對營養(yǎng)鹽的吸收速度快.川蔓藻的葉和根對再生水中營養(yǎng)鹽的利用有交互影響.川蔓藻能夠同時吸收兩種氮源,對氨氮的富集度δ<'15>NH<,4>-N隨時間呈對數(shù)增加,對硝酸鹽氮的富集度δ<'15>NO<,3>-N則隨時間呈指數(shù)增加. 在再生水中,川蔓藻對普通小球藻具有顯著的抑制作用.共培養(yǎng)在96h的抑制率為88.86﹪.川蔓藻對小球藻的化感作用能夠破壞藻細(xì)胞

6、外化合物并阻礙小球藻對營養(yǎng)鹽的吸收.使用川蔓藻的葉和根的種植水培養(yǎng)普通小球藻,96h的抑制率為葉34.71﹪,根14.12﹪.他感作用系數(shù)葉為-0.1317,根為-0.0901.川蔓藻的水浸提液對普通小球藻的抑制作用顯著并具有濃度效應(yīng),96h的抑制率與浸提液濃度的對數(shù)成線性相關(guān).川蔓藻的水浸提液對小球藻的細(xì)胞膜具有過氧化作用,能改變它的通透性,破壞光合系統(tǒng),繼而使膜破裂,胞內(nèi)蛋白核和淀粉核釋放,這些物質(zhì)又使未解體的小球藻表面疏水性降低,

7、最終使藻細(xì)胞絮凝沉降死亡. 使用川蔓藻和金魚藻兩種沉水植物檢驗了開發(fā)出的沉水植物反應(yīng)器對來自CMF和MBR兩種再生水的凈化效果.結(jié)果表明:隨著水力停留時間延長,兩種沉水植物反應(yīng)器對再生水中營養(yǎng)鹽的去除率升高.沉水植物反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)鹽的去除符合一級反應(yīng)動力學(xué)模式.通過接種小球藻和銅綠微囊藻檢驗了經(jīng)沉水植物反應(yīng)器深度凈化的再生水對藻類的抑制效果.沉水植物對營養(yǎng)鹽的吸收并同時向水體釋放抑制藻類生長的化感物質(zhì)是沉水植物反應(yīng)器凈化再生水的主