富營(yíng)養(yǎng)化水體生物柵修復(fù)技術(shù)中微生態(tài)種群結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著城市化和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，江河湖庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，利用生物修復(fù)技術(shù)凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本論文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展863計(jì)劃專項(xiàng)基金(2003AA601020)資助下，針對(duì)處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)的蘇州河支流——麗娃河水體，立題開(kāi)展了富營(yíng)養(yǎng)化水體生物柵修復(fù)技術(shù)中微生態(tài)種群結(jié)構(gòu)研究，采用以微生物載體填料和水生植物為主要構(gòu)件，以水生植物、微生物(功能細(xì)菌、浮游藻類、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物)為生態(tài)要素的生物柵集成技術(shù)，

2、治理富營(yíng)養(yǎng)化水體，通過(guò)研究微生物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化與污染物降解轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，浮游植物和浮游動(dòng)物的動(dòng)態(tài)變化與污染物降解轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，以及微生態(tài)系統(tǒng)要素的協(xié)同作用關(guān)系，為生物柵強(qiáng)化凈化技術(shù)在治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的工程化應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文結(jié)論如下： 1.采用生物柵技術(shù)的凈化池的CODCr、總氮、氨氮、總磷的去除率較對(duì)照池分別提高了47.6％～53.4％、24.9％～48.3％、63.5％～74.3％和57.7％～76.4％，表明生物

3、柵技術(shù)在污染物去除方面起到重要作用；植物在總氮、總磷的去除中起到重要作用，設(shè)置水生植物的凈化池比未設(shè)置水生植物的凈化池在總氮的去除上提高了17.2％～30.1％，總磷的去除率提高了8.81％～26.3％。 2.ERIC-PCR遺傳指紋圖分析表明，設(shè)置水生植物的凈化池微生物群落結(jié)構(gòu)相似性大于未設(shè)置植物的凈化池，且微生物多樣性也較未設(shè)置植物的凈化池高。設(shè)置曝氣的反應(yīng)池中微生物條帶數(shù)量比未曝氣的多，HRT為7.5h的反應(yīng)池填料生物膜E

4、RIC-PCR指紋圖條帶數(shù)比HRT為4h的要多，而根系生物膜上的微生物群落結(jié)構(gòu)受HRT的影響小。 3.從ERIC-PCR條帶多樣性指數(shù)看出，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，各反應(yīng)池中微生物多樣性指數(shù)增加，微生物種群趨于豐富，相似性指數(shù)增高，系統(tǒng)處于良好的穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)在對(duì)氮、磷等污染物的去除效果也相對(duì)穩(wěn)定。 4.試驗(yàn)期間共觀察到有8大門(mén)、48屬、91種浮游植物；浮游植物的平均細(xì)胞密度達(dá)到了5.13×106個(gè)/L，體積生物量均值為9.27

5、mg/L，其中，綠藻門(mén)細(xì)胞密度和體積生物量最大，分別為2.48×106個(gè)/L和2.73mg/L。 5.浮游植物的Shannon-Weaver指數(shù)均值都在2.0以上，Pielou均勻度指數(shù)均值也超過(guò)了0.45，指示的污染程度為輕或無(wú)污染，Simpson指數(shù)和Margalef多樣性指數(shù)指示系統(tǒng)出水水質(zhì)較進(jìn)水的水質(zhì)有較大改善。 6.浮游植物的細(xì)胞密度和種類數(shù)與水溫有明顯的正相關(guān)，而浮游植物的種數(shù)、屬數(shù)、細(xì)胞密度和生物量與溶解氧

6、呈負(fù)相關(guān)；浮游植物種數(shù)與水體的氨氮濃度有顯著的負(fù)相關(guān)，而總細(xì)胞密度與氨氮濃度呈顯著的正相關(guān)；浮游植物的密度和生物量與亞硝酸鹽濃度均呈現(xiàn)非常顯著的正相關(guān)關(guān)系，而浮游植物的種數(shù)與硝酸鹽濃度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)；藍(lán)藻門(mén)細(xì)胞密度和生物量與總磷濃度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)。 7.試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物59種，其中原生動(dòng)物48種，占總種數(shù)的81.4％；輪蟲(chóng)4種，占總種數(shù)的6.8％；浮游動(dòng)物的個(gè)體數(shù)量主要以原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)為主，且原生動(dòng)物的數(shù)量明顯高于輪蟲(chóng)，

7、但生物量是輪蟲(chóng)高于原生動(dòng)物。 8.系統(tǒng)中浮游動(dòng)物總數(shù)與水溫呈正相關(guān)，匍匐類纖毛蟲(chóng)的種類數(shù)和豐度的變化對(duì)系統(tǒng)中硝化作用的指示作用非常明顯，呈顯著負(fù)相關(guān)，游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)與CODCr濃度呈正相關(guān)，固著型纖毛蟲(chóng)與CODCr濃度呈負(fù)相關(guān)；輪蟲(chóng)和線蟲(chóng)的多樣性值與出水的氨氮濃度都呈負(fù)相關(guān)，與硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮濃度呈正相關(guān)；固著類纖毛蟲(chóng)的多樣性值和游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)的多樣性值與出水的氨氮濃度呈負(fù)相關(guān)，匍匐型纖毛蟲(chóng)的多樣性值與出水的硝態(tài)氮濃度呈正相關(guān)，鞭毛

8、蟲(chóng)的多樣性與出水的氨氮濃度呈正相關(guān)。 9.應(yīng)用FISH技術(shù)對(duì)生物柵強(qiáng)化凈化系統(tǒng)中生物膜硝化細(xì)菌進(jìn)行研究表明，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，硝化細(xì)菌數(shù)量明顯增加，在一定的曝氣條件下，系統(tǒng)硝化細(xì)菌數(shù)量明顯高于未曝氣的反應(yīng)池，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的培養(yǎng)方法所得到的結(jié)果相一致。 10.浮游植物的屬數(shù)和種數(shù)與異養(yǎng)細(xì)菌、硝酸細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān)；異養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量與浮游植物的總細(xì)胞密度和總生物量呈正相關(guān)，且與藍(lán)藻門(mén)細(xì)胞密度呈顯著的正相關(guān)；