不同水生植物對富營養(yǎng)化水體凈化效果和機理的比較.pdf

1、過量氮素輸入水體生態(tài)系統(tǒng)是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素之一。為了準(zhǔn)確、快速、精確地監(jiān)測水體富營養(yǎng)化狀況，首先需要在現(xiàn)有檢測方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)，建立快速分析各種形態(tài)氮的方法。硝酸鹽是富營養(yǎng)化湖泊、河流、水庫水體中氮的主要存在形態(tài)，論文首先建立了水體硝酸鹽氮連續(xù)流動分析儀的快速分析方法，期望為快速、精確測定水樣中的硝酸鹽提供技術(shù)支持，同時為監(jiān)測水生植物凈化富營養(yǎng)化水體的效果提供良好的檢測手段。然后，開展關(guān)于水生植物凈化富營養(yǎng)化水體效果和

2、機制的研究工作。選取4種不同生活型的水生植物（漂浮植物鳳眼蓮和水浮蓮、浮葉植物菱角、沉水植物輪葉黑藻）為供試植物，構(gòu)建富營養(yǎng)化水體微宇宙(microcosm)凈化系統(tǒng)，在植物生長初期（6-7月）、快速期（7-8月）和緩慢期（9月），綜合考察四種水生植物:1）吸收富集氮磷能力;2）去除上覆水體中氮磷的效率;3）調(diào)節(jié)水體生物代謝活動釋放氣體（包括微生物驅(qū)動的生物脫氮氣體N2O、N2釋放）過程的能力;4）調(diào)節(jié)反硝化微生物豐度和理化環(huán)境因素的能

3、力;5）調(diào)節(jié)底泥釋放與吸附氮磷的能力。在此基礎(chǔ)上，用穩(wěn)定性同位素N-15示蹤技術(shù)研究漂浮植物鳳眼蓮對水體氮遷移、轉(zhuǎn)化過程的影響。主要結(jié)果如下:
　　1)建立了富營養(yǎng)化水體中硝酸鹽氮流動分析儀快速分析方法:測定標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為y=8E-06x+0.012,相關(guān)系數(shù)R2=0.9999。檢出限0.02 mg/L，10次測定相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1％，加標(biāo)回收率97.24％-103.60％。
　　2)漂浮植物對上覆水體氮磷的凈化效率最高

4、、效果最好。其中鳳眼蓮對水體氮的效率最好，水浮蓮對水體磷的凈化最快。鳳眼蓮三個階段對水體TN的表觀去除率分別為99.67±0.27％、96.26±0.88％和63.86±3.77％，對水體TP的表觀去除率分別為92.67±3.77％、92.82±2.11％和98.04±0.45％，植物緩慢生長期水浮蓮對TP的表觀去除率最高，為98.79±0.35％;沉水植物黑藻去除上覆水體氮素的表觀去除率最低，浮葉植物菱角去除上覆水體磷的表觀去除率最低

5、。各類植物凈化水體氮的去除效率最快為快速生長期;除黑藻外，其他處理凈化磷去除效率最快為快速生長期，其次是生長初期。四種植物體內(nèi)富集氮能力的順序為:鳳眼蓮＞水浮蓮＞菱角＞黑藻，漂浮植物富集磷的能力大于菱角和黑藻。
　　3)種植沉水植物的水體釋放N2、 O2的通量以及氣體總量明顯高于其它類型水生植物。種植菱角的水體釋放N2O通量最高。水體中基因豐度相較，漂浮植物小于沉水植物和浮葉植物;菱角和對照水體基因豐度是生長初期階段大于快速階段，

6、其余處理則相反。四種植物調(diào)節(jié)水體反硝化基因nosZ、nirS、nirK豐度和理化環(huán)境因素的能力具有差異，這會導(dǎo)致其調(diào)節(jié)水體氮微生物轉(zhuǎn)化過程的程度具有差異。兩個生長階段相比，各處理根系基因豐度大小順序基本上是快速階段大于初期階段。
　　4)鳳眼蓮能夠從水體中同時吸取氨態(tài)氮和硝態(tài)氮，對氨態(tài)氮具有優(yōu)先吸收的偏好性。鳳眼蓮的存在可促進(jìn)水體硝化反硝化反應(yīng)的進(jìn)行。通過人為分隔葉室和根室的N-15示蹤實驗，葉室中檢測到反硝化氣體15N2O、15