富營養(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，江河湖庫水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，利用生物修復(fù)技術(shù)凈化富營養(yǎng)化水體是目前國內(nèi)外的研究熱點。本論文在國家高技術(shù)研究發(fā)展863計劃專項基金(2003AA601020)資助下，針對處于富營養(yǎng)化狀態(tài)的蘇州河支流——麗娃河水體，立題開展了富營養(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、原生動物、微型后生動物)為生態(tài)要素的生物柵集成技術(shù)，

2、治理富營養(yǎng)化水體，通過研究微生物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化與污染物降解轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，浮游植物和浮游動物的動態(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)在對氮、磷等污染物的去除效果也相對穩(wěn)定。 4.試驗期間共觀察到有8大門、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/L，體積生物量均值為9.27

5、mg/L，其中，綠藻門細(xì)胞密度和體積生物量最大，分別為2.48×106個/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)均值也超過了0.45，指示的污染程度為輕或無污染，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.試驗期間發(fā)現(xiàn)浮游動物59種，其中原生動物48種，占總種數(shù)的81.4％；輪蟲4種，占總種數(shù)的6.8％；浮游動物的個體數(shù)量主要以原生動物和輪蟲為主，且原生動物的數(shù)量明顯高于輪蟲，

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

8、蟲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)藻門細(xì)胞密度呈顯著的正相關(guān)；