（植物学专业论文）槐叶萍对富营养化水体生态恢复的研究.pdf

槐叶萍对富营养化水体生态恢复的研究 摘要 本文农室蠹静态条终下磷究攘跨薄霹不嚣浓发謇营养亿农俸魏净纯效莱 不 同嫩物量的槐叶萍对氮磷去除的影响及其对水体中不同形态 比例和浓度的氮 素 不同慧磷浓爱和不同氨氮浓爱的耐受麓力 缮果如下 1 槐叶萍在不同浓度富营养化水体中都能正常生长 生物量的增长农轻度 富薷养纯水中高予在重度鬻营养化水中 槐叶萍在两种富营养化水中都能吸收 氮 磷元素 达到净化水体的作用 但对轻度富营棼化水体的净化效果远岗于对 重度富营养化水体的净化效果 不间生物鳖的槐叶萍对水体的净化效果没有显著 性麓异 2 槐叶萍在硝酸盐氮 n 0 3 培养液中擞长较好 其生物量的增长符合 s 墅鼗线 隧浓疫静苓阉 鬃长交纯不大 京氨氮 n 獍 培养液串生长均谩予硝酸 盐氮中 且生长有较大差别 在2 0 m g l 的氨氮培养液中生物量的增长曲线还具 有 s 型特点 当浓度达到4 0 m g l 时生物豢的增长刘呈现先升高詹下降的趋势 在两釉形式氮的混会培养滚中随氨氮比例增加生长受到的抑制作用也增大 3 槐时萍在不同总磷浓度的人工培养液中 其生物量的增长均符合 s 型藏线 虽隧总骥浓疫的增烟呈现鬼舞毫菇下降鹣趋势 到1 2 m g l 慰达到矮大 1 5 m g l 时 生长受刹抑制 4 援咛萍在氨氮 n 嚣 培养滚串 跨背逡瑗苓籀程度静棕色烂溅 淹浓度舞 高 叶片叶绿素的含量 可溶性蛋臼 游离脯氨酸含量先升厝降 生物量的增长 s 活性呈现下降趋势丽p o d c a t 质膜稠对透往和m d a 的产量呈税上升趋势 l o m g l 氨氮培养液是槐叶萍生长的最适浓发 丽3 0 m g l 的氨氮溶液是槐时薄所 能耐受的最高限度 氨氮对槐叶萍的毒害作用随着浓度的增加而逐渐加大 说明 槐时萍不逶会在较糍浓度懿氨氮污农中生长 在实鼯应用中应棂撂水中氮源类型 和浓度来选择其净化水体 同时槐叶萍也可作为高浓度氨氮污水的指示植物 关键潺 援野薄氮袋元素富营莽镬二承俸净亿零体玺态骖复 r e s e a r c ho fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o no fs a l v i n i an a t a n si n e u t r o p h i cw a t e r a b s t r a c t t h i sp a p e r i ns t a t i ce x p e r i m e n t si n d o o r s s t u d i e dp u r i f i c a t i o ne f f e c to f s a l v i n i a n a t a n si nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n e u t r o p h i c a t e w a t e ra n dt h ee f f e c to f d e c o n t a m i n a t i o no fn i t r o g e na n dp h o s p h o r u sb yd i f f e r e n tb i o m a s ss a l v i n i an a t a n s w ea l s or e s e a c h e dt h et o l e r a n c ea b i l i t yo fs a l v i n i an a t a n si nd i f f e r e n tt y p e s r a t i o a n dc o n c e n t r a t i o no f n i t r o g e ns o u r c e s i nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no f t o t a lp h o s p h o r u s a n di nd i f f e r e n ta m m o n i ac o n c e n t r a t i o n 1 1 l ef o l l o w i n gw e r et h er e s u l t s 1 t h es a l v i n i an a t a n c a l lg r o wn o r m a l l yi nt w od i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n e u t r o p h i c a t ew a t e ra n d i tg r o w e db e t t e ri nl o wd e g r e ee u t r o p h i c a t ew a t e rt h a nt h o s e 辆羲i g hd e g r e ee u t r o p h i c a t ew a t e r t h es a l v i n i an a t a n sc a na b s o r bn i t r o g e na n d p h o s p h o r u s f r o mt w od i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n e u t r o p h i c a t ew a t e ra n dt h e p u r i f i c a t i o ne f f e c ti nl o wd e g r e ee u t r o p h i e a t ew a t e ri sb e t t e rt h a nt h o s ei nh i 曲 d e g r e ee u t r o p h i c a t ew a t e r t h ep u r i f i c a t i o ne f f e c to fd i f f e r e n tb i o m a s so fs a l v i n i a n a t a n si ne u t r o p h i c a t ew a t e ri sn o ta p p a r e n td i f f e r e n c e 2 s a l v i n i an a t a n sg r o w e dw e l li nn i t r a t em e d i u m t h eg r o w t hc u r v eo f b i o m a s s h a dt h ec h a r a c t e r i s t i co f s i g m o i d a ls h a p ea n di tg r o w e dw i t hn oo b v i o u sv a r i a t i o ni n d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n s a t v i n i an a t a n sg r o w e ds l o w e ri na m m o n i am e d i u mt h a n t h o s ei nn i t r a t em e d i u m w h i l ei ta l s og r o w e dw i t h b i gd i f f e r e n c ei nd i f f e r e n t m e d i u m i n2 0 m g la m m o n i am e d i u m t h eg r o w t hc u r v eo fb i o m a s sh a dt h e c h a r a c t e r i s t i co fs i g m o i d a ls h a p e w h e nt h ec o n c e n t r a t i o nr e a c h e d4 0 m g l t h e g r o w t ho f b i o m a s si n c r e a s e df i r s ta n dd e c r e a s e da f t e r w a r d s i nt h em i x e dm e d i u mo f t w ot y p e sn i t r o g e n i tg r o w e du n d e ri n h i b i t i v ee f f e c tw i t ht h ei n c r e a s i n ga m m o n i a r a t i o 3 i nd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no ft o t a lp h o s p h o r u sm e d i u m a l lt h et h eg r o w t h c u r v eo f b i o m a s sh a dt h ec h a r a c t e r i s t i co fs i g m o i d a ls h a p e t h eg r o w t ho fb i o m a s s l i n c r e a s e df i r s ta n dd e c r e a s e da f t e r w a r d s w i t ht h ei n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o n i t r e a c h e dt h eh i g h e s ti n1 2 m g l w h i l ei tg r o w e di n k i b i t i v e l yi n1 5 m g l 4 t h el e a v e so fs a l v i n i an a t a n sh a v eb r o w ns p o i ls p o t si na n u n o u i am e d i u m w i t ht h ei n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o n t h ec h l o r o p h y l lc o n t e n t s o l u b l ep r o t e i nc o n t e n t d i s s o c i a t i v ep r o l i n ec o n t e n to ft h el e a v e si n c r e a s e df i r s ta n dd e c r e a s e da f t e r w a r d s t h e 壤o m a s sg r o w t h s o da c t i v i t ya p p e a r e dd e e r e a s et r e n d w h i l et h ea c t i v i t i e so f p o da n dc a t m e m b r a n ep e r m e a b i l i t y m d ac o n t e n ta p p e a r e di n c r e a s et r e n d 1 0 m g la m m o n i am e d i u mi st h em o s ts u i t a b l eg r o w t hc o n c e n t r a t i o no fs a l v i n i a n a t a n w h i l e3 0 m g la n u n o n i am e d i u mi s t h em o s th i g hc o n c e n t r a t i o nt h a t s a l v i n i ar t a t a r t 渤t o l e r a n t t h et o x i ce f f e c to fa m m o u i a 幻s a l v i n i an a t a 掰 b e c o m e so b v i o u sw i t ht h ei n c r e a s i n gc o n c e n t r a t i o n i ti si n d i c a t e dt h a ts a l v i n i a n a l a r z i sn o t 矗tt ol i v ei nh i g h e rc o n c e n t r a t i o no fa m m o u i aw a s t e w a t e r s oi n p r a c t i c a la p p l i c a t i o n w es h o u l d 娃s ei tp u r i f yw a t e r 嚣c c 蟠抽gt ot h et y p ea n d c o n c e n t r a t i o no fn i t r o g e ns o u r c e m e a n w h i l es a l v i n i an a t a n si sa l s ot h ei n d i c a t e d p l a n to f h i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i a w a s t e w a t e r k e y w o r d s s a l v i n i an a t a n sn i t r o g e na n dp h o s p h o r u s e u t r o p h i c a t i o n w a t e r p u r i f i c a t i o n w a t e re c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n 硅l 1 绪论 文苏综述 水体窝营养化治理已成为当今世界性难题 富营养化不仅使水体变得腥臭难 两 大大降低了水体的透明度 熨重要豹怒降低水体中的溶解氧的含量 此外富 营养化还衾打破农生态系绞的平筏 从蠢使水生生物的稳定性和多样性降低 羼 志华 徐学良 2 0 0 5 近来年 随麓我国工农业生产和社会经济的迅猛发餍 排入 辽涎 潮濑豹废承移生活污水不瑟增加 露水处理设薤建设则严重涝磊 弓 麓了部 分水域环境的严重污染 富营养化水域日见增多 因此迫切需要采取有效措施净 纯受污染零钵 2 移 鐾纪6 0 年霞戳来各嚣瓣污染承薅静浍毽舔是鼙楚歇控铡努源 污染 减少外源养分负荷为主 全为民 沈新强 严力蛟 2 0 0 3 2 0 世纪8 0 年代敬来 入稍在治理永诲富营养纯时发珑 当菇箸减少矫源养分负荷以蕊 永 质并未得到明显改罄 水体中氮 磷浓度特别是磷浓度并来降低 原因在乎沉积 物已成为求体氮 磷的重要来源 即所谓 肉源负荷 c h a p i ne ta l 1 9 9 7 n e r b u g 1 9 9 1 为了寻找巍效低耗的水污染处理技术 离嚣承生棱物聂始受到人 f 黪关 注 并提出了生物操纵 b i o m a n i p u l a t i o n 这一名词 这种观点强调整个擞态系 统豹警理 铁营养臻警寒控裁富营券纯 骞镶零生壤物黠氮 磷瓣去豫其蠢臻显 的效果并鼠能抑制浮游植物的生长 提高水体的透明度 此外水生高等植物易于收 获并置鬟途广泛 是防止潮泊富营养纯静有皴措施 高等水生植物生长速度快 在邂宜生长环境下 能够在短时间内大量繁殖新 的个体 形成一定规模的种群及群落 植株生长繁簸过程中大量吸收利用水体中 的氮 磷等馥养物质 同时掇物体对霾金属嚣有毒鸯害物质墩有一定的富集传是 可以净化水体水质 高等水生植物对氮 磷的吸收特性和对污染物的富集特性越 来熊弓l 起环壤工终卷秘生态学家懿重视 a m u l f 1 9 9 9s t w a r d 1 9 7 0 r o g e r sa n d d a v i s 1 9 7 2 应用商等水生植物进行污染水体的生态修复的研究正在进行中 并 已经取褥一定豹藏莱 a o y a m a 1 9 9 0 b r a h r n a 1 9 9 1 g u l a t i 1 9 9 0 m o s s 1 9 9 0 聃l l i a l l 1 9 8 6 w o l v e r t o na n dm c d o n a l d 1 9 7 9 5 t f i p a t i l ie t a l 1 9 9 1 t 1 1 1 高等水生植物简介 毒簿水生援物戆定义 湿逸研究与灞建生态学的发袋 健遘了求生穗物 h y d r o p h y t e 定义的缎展 由于传统上一般主要依据穗物群藩的成分来划分滋地 因此h y d r o 蚰y t e 与滠地的 判定和分类密切相关 王德华 1 9 9 4 h y d r o p h y t e 并不是一个新术语 从前缀h y d r o 番 原意必檀物群落生活夜拳中或水分充足载巧境孛 h y d r o p h y t e 本意秀 蹩长在 水中或非常湿的土壤中的植物 这些种主隳指草本植物 有关涉及h y d r o p h y t e 的 定义懿下 植物群落学讲义 中定义 1 9 6 8 生长在由于水分充足而至少是周期性缺 氧豹基震上鲍植豹 美潮 f w s 湿毯和深承生辘分类 巾定义 1 9 7 9 艇长在 水中及周期性缺氧的基质上的植物 蠢程湿地联合描述手册 中定义 1 9 8 7 生长在永中或由予水分充足丽周期性缺氧的基质上的大型植物 圭耍是湿润生境 的植物 e p a 澎地鉴别积描述等鼹 中建义 1 9 8 8 生长在以承必主的域至少 魁幽于水分充足而周期性缺氧的基质上的大型植物 如苔类植物 大型藻类和维 警撩魏等 惫括承囊整甥移漫逑棱扬 美蓬 f i c w d 签裂帮缮述管理灞缝联 合簪册 中定义 1 9 8 9 生长在水中或至少是由于水分充足而周期性缺氧的基质 上麓经 霉大鳘疆耪 包括承奎獯貔或承奎大翟藻类 充其怒在湿蟪和其它永生生 境中的植物 高等永生植物对维持永生态系统豹结构和功能具有重隳作用 一方面怒水生 态系统中圭要的初级生产巍 是水生态系统的 扔始链节 为多种鱼类 水黛动物 及腐屑微擞物提供食物来源 另一方面又鼹水体的净化者 能降解多种污染物 改装溶氧状凝 提舞透疆发 越餐还袋增攘农生态系统懿奎淹生态位 是多穗拳 生动物的栖息地与产卵场地 从而有效的提高系统的生物多样性 毫簿永生蕊镪静静类 高等水生植物按生态类型可分为4 大类 种云霄 胡洪营 钱易 2 0 0 3 a g u l a t i 1 9 9 0 觅表1 1 表1 i 毫等求生疆彩瓣4 耱生活鍪 t a b l el 一1t h e4l i f ef o r mo f a d v a n c e dh y d r o p h y t e s 2 天津高等水生植物资源 逶过瓣天津嵩等零垒稳耪资源戆调骜 我稻貔够了瓣天津求体靛富营养耗程 度 了解天津市区生态条件状况 从而为利用高等水生植物 有效的控制水体富 营养他的发展提供参考 表1 2 天津常冕裹等东生整纺 t a b l ei 2t h ef a m i l i a ra d v a n c e dh y d r o p h y t e si nt i a n j i n 3 4 总结自 天津植物 占 中国水生杂草 中国水生维管束植物图谱 为避十年以来国内外研究较多的在净化承质方面的水生植物 朱斌 陈飞星 2 0 0 2 5 天津市区主要的高等水生植物共计3 3 科 7 0 余种 其中浮水植物8 种 挺 水植物9 种 沉水植物1 1 种 浮叶植物8 种 湿生植物3 4 种 市区水生植物可划分为以菹草为主的沉水植物群落 以芦苇为主的挺水植物 群落和以浮萍为主的浮水植物群落三种类型 高等水生植物能净化富营养化水体 过去对富营养化的防治措施都集中在理化方法和工程措施 但效果都不是很 显著 近几十年来不少学者注意到利用生态学方法即从生态系统结构和功能的调 整对富营养化进行治理 强调从整个生态系统的管理 从各个营养环节来控制富 营养化 水生高等植物和藻类在光能和营养物质上是竞争者 适当恢复水生高等 植物 从而抑制浮游植物的生长 对改进水质是有利的 而且水生高等植物易于收 获和利用 是防止湖泊富营养化的有效措施 实验证明 水生高等植物修复对去除 氮 磷具有明显的效果 可用于控制湖泊富营养化 应用水生高等植物和物理措 施相结合的方法能有效的净化富营养化水体 周志华 徐学良 2 0 0 5 高等净化植物选取的标准 净化能力 所选取的植物必须具有一定的净化能力 这是关键 亦是目的 之所在 抗逆性 包括耐污能力和抗虫害能力 引种及管理难易 所选取的植物应该是易于引种 最好是当地种 另外应 该是管理简单 方便 综合利用价值 资源化程度高 即植物便于再利用 如用作饲料 肥料 沼气 药材等 美化景观 特别是用于城镇污水处理 由于其地处城区或市郊 故美化景 观亦是相当重要的 贺锋 吴振斌 2 0 0 3 1 1 2 富营养化水体 水体富营养化的定义 水体富营养化 e u t r o p h i c a t i o n 是指在人类活动影响下 生物所需的氮 磷 等营养物质大量进入湖泊 河口 海湾等水体 引起藻类及其它浮游生物迅速繁 殖 使水体溶解氧下降 水质恶化 鱼类及其它生物大量死亡的现象 富营养化 是水体生态环境演变过程中的一个必经阶段 在自然状态下 水体的富营养化过 6 程极其缓慢 往往以地质年代来计算 它与水体本身的发育 发展 消亡的过程 密切相关 并且为地质 地理环境的演变所制约 是自然环境变化所引起的生态 过程 主要是水体中生物有机体自身生长消亡的代谢 造成营养物质的积累并促 进生物生产的发展而逐渐形成的 吴国琳 2 0 0 4 但在人类活动作用下 含营 养物质的工业废水 生活污水排入水体 可以加速这一过程的进行 称为人为富 营养化 水体富营养化形成的机制 藻类和一些光合细菌能利用无机盐类制造有机质 称为自养型生物 自然水 体中的磷和氮 特别是磷 等营养元素在一定程度上控制着浮游生物的数量 生活 污水 化肥和食品等工业的废水以及农田排水中都含有大量氮 磷及其他无机盐 类 这些废水进入水体后导致水体中营养物质增多 促使自养型生物 大型 绿色植物和微型藻类旺盛生长 藻类主要分布于水体上层 随着水体富营养化的 发展 藻类的个体数量迅速增加 而种类逐渐减少 水体本来以硅藻和绿藻为主 红 色颤藻的出现是富营养化的征兆 随着富营养化的发展 最后变为以蓝藻为主 藻 类繁殖迅速 生长周期短 有限的营养物质在短期内一再被重复利用 一遇适宜环 境就暴发性地繁殖 以致出现 水华 现象 死亡的水生生物在微生物作用下分解 消耗氧或在厌氧条件下分解 产生硫化氢臭气 使水质不断恶化 同时水体逐渐变 浅 直到成为沼泽 周志华 徐学良 2 0 0 5 吴国琳 2 0 0 4 水体富营养化的指标 水体富营养化从水质监测上大致可分为物理 化学和生物学三种指标 这些 指标是衡量富营养化的一个尺度 但富营养化现象是复杂的 必须对这些因子的复 杂性进行综合分析才能表示富营养化状态 目前判断水体富营养化通常采用的衡量标准是 氮含量超过0 2 o 3 m g l 磷 含量大于o 0 1 0 0 2 m g l b o d 5 大于1 0 m g l p h 值7 9 的淡水中细菌总数超过l o 万个 m l 叶绿素a 含量大于1 0 1 a g l 周志华 徐学良 2 0 0 5 富营养化的影晌和危害 富营养化不仅使水体变得腥臭难闻 大大降低了水体的透明度 更重要的是 影响水体中的溶解氧的含量 首先是水体藻类大量繁殖 水体生色 透明度降低 表层的密集藻类使阳光难以透射入水体深层 而且阳光在穿射过程中被藻类吸收 7 而衰减 所以深层水体的光合作用明显受到限制而减弱 使溶解氧来源减少 以致 处于缺氧状态 藻类本身使水道阻塞 鱼类生存空间减少 大量的藻类分泌物又 能引起水臭 水味 造成水中鱼类等窒息死亡 水产资源受到破坏 此外水中大 量的l q o f n 0 2 若经食物链进入人体 将危害人体健康 甚至有致癌作用 其 次 水体藻类死亡后不断向湖底沉积 不断地腐烂分解 也会消耗深层水体大量的 溶解氧 造成水体营养物质的高负荷 形成富营养水体的恶性循环 富营养化对水生生态也有很大的负面影响 在正常情况下 水体中各种生物 都处于相对平衡的状态 但是 一旦水体受到污染而呈现富营养状态时 水体的这 种正常的生态平衡就会被扰乱 某些种类的生物明显减少 而另外一些生物种类则 显著增加 这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低并破坏了生 态平衡 周志华 徐学良 2 0 0 5 吴国琳 2 0 0 4 由于人类的生产生活使水体及其周围环境遭到极大破坏 自净能力明显降 低 大量未经处理的生活污水 养殖废水 生产废水等直接排放 再加上农业生 产上化肥和农药的大量使用 使水体中的污染负荷大大加重 据调查 我国湖泊 中约有5 0 已经富营养化 还有l 5 的湖泊具有营养物质非常高的特性 即约有 7 0 的湖泊都亟待治理 金相灿 1 9 9 5 城市中的工业废水和生活污水中也有 相当部分不能进入污水处理厂进行处理 我国面临着相当严峻的水资源危机 富营养化水体的自净 水体自净作用是受到污染的水体 在水体本身和污染物自身的物理 化学和 生物等方面的作用下 使水中污染物浓度自然降低的过程 水体自净作用往往需 要一定的时间 一定范围的水域和适当的水文条件 另外也取决于污染物性质 浓度以及排放方式等 其自净过程包括物理 化学 生物自净过程 当工业废水和生活污水排入水体后大量含氮有机物 主要是蛋白质首先水解 成氨基酸 然后再分解成有机酸和氨 有机酸有时会完全氧化成水和二氧化碳 无氧时则发酵 氨在硝化细菌的作用下 再进一步分解成亚硝酸盐 硝酸盐给水 体带来新的污染 碳水化合物 脂肪 蛋白质在降解后期都生成低级有机酸类 在无氧条件下进行酸性发酵 这时最终产物未能完全氧化而停留在酸 醇 酮等 化合物状态 若条件适宜 可进一步发生甲烷发酵 最终生成甲烷 生活污水中的可溶性磷酸盐很容易与c a 2 f e a 1 3 等离子生成难溶物而 沉积于永体底泥串 沉积物中的磷可通过滴流扩散挥度释敝到水艨中 或者当沉 积物中可溶性磷火大超过水中磷浓度时 则可能嚣次释放到水层中 被各种水生 生物加以利用 吴国琳 2 0 0 4 当捧入东体申戆氮磷元素超过永体懿囊净能力时 裁会产生不同程度的富营 养化水体 对塞营养稼零蒋的净亿穷滚 目前 圈内外用于净化富营养化水体的工程技术 根据熊处理原理的不同 可 分为耱理净亿法 纯学净纯法 鳖i 物净纯法及自然净纯法4 类 物理净化法采用物理的 机械的方法对污染水体进彳亍人工净化 该类方法工 芑设备简肇 易予操作 处理效果十分明鬟 但往往治标不治本 化学净化法通过向污染水体投烟化学焚裁 使芬剡与污染物质发生化学反应 从而达到去除水体中污染物的目的 如治理湖泊酸化可投加生石灰 抑制藻类大 量繁生霹投热杀藻赛啦除磷霹投热铁慧等 佳学跨镬 法峦予授热戆怒凭学麓裁 嚣 此不仅治理费用较高 而且还易造成二次污染 由予该法单独使用效果不僚 故常 与葵蹙方法配合餐箱 霹蓊该方法主要焉予酸凭濑洎豹治理 天然水体中存在着大爨依靠有机物生活的微绒物 而这些微生物具有氧化分 解有视物的能力 生物净化法藏怒剩羽微叠三物的逸一功畿 通过人工措施涞创造 更有利于微生物生长和繁皴的环境 从两可提高对污染水体有机物的氧化踌鳃效 率 该法能逐渐恢复污染水体的自净能力 鑫然潦化法是凝摆傍生学基本原理并逶过恢笈水傣爨净珐熊去降解汾染锈 质的一种方法 由于该类方法强调人与自然的和谐统一 因而成为当前国内外水 俸震态穆复骚究舜发翡重燕 韩茂淼 1 9 9 2 黉锋 关叛斌 2 0 0 3 9 富营养 识采薅 的净化 技术 物理净化 法 引水冲污 匕底混筑浚 佳学洚纯 授热纯学骜裁 法 l 沉淀法 羹物净化丁鍪翕蒸法 l 海气法 塞 蹬辫术 窝i i 富营养纯东俸入工净纯技术的分炎 f i g a 一1c l a s s i f i c a t i o no f a r t i f i c i a lp u r i f i c a t i o nt e c h n i q u e s f o r e u t r o p h i c a t ew a t e rb o d i e s 1 1 3 毒等水生棱物对富营葬他水体的净他枧璞及效巢 暇收作用 塞营养纯承髂孛翡营养物蒺帮总氮疆n 蓉磷 糟 辩于高等承生植秘来说 营养物质鼹它们重要的生长基础 高等水生植物在生长过程中 需臻吸收大量的 n p 等营养元素 通过吸 芟将其转亿为自身的组织 许多水生维管植物的生长 速度很快能吸收犬爨的氮 磷 钾簿营养元素 如每公顷风眼莲每年可吸收氮 1 9 8 9 k g 磷3 2 2 k g 钾31 8 8 k g 香蒲每年每公顷可吸收氮2 6 3 0 k g 磷4 0 3 k g 钾4 5 7 0 k g 旋锋 吴振斌 2 0 0 3 p h i l i p 毂磺宠表嗳 在人王浸建孛褥溪对n 瓣吸 芟强 5 6 5 m g m 2 d 蔗草对n 的吸收为2 6 l m 烈m 2 d p h i l i pa n da l e x a n d e r 2 0 0 0 我国 太灌瘩嚣瑟季隧黪窳蘸芦 巍壤莲 鼹n p 豹寝牧麓秀努鬃为8 9 7 幂 1 0 1 3 t k m 2 国 濮培民 2 0 0 1 e i c h h o r n i ac r o s s i p e l e m n a m i n o r 和a z o l l a p i n n a t a 三种水生 植物对牟弱工盟疫承中n 去豫百分率分澍为7 1 8 0 2 0 6 2 5 土o 3 9 和6 0 1 3 0 4 8 p 去除百分率为6 3 2 0 9 8 5 8 8 士o 5 7 和5 6 3 0 5 1 t r i p a t h ia n du p a d h y a y 2 0 0 1 水生植物对营养物的去除 除暇收作用外 还靓括防止沉积物的再悬浮 水 生檬物床可减缓水体流动遥痍 促避沉积传用 减少水体澎浊度 m a d s e ne t a 2 0 0 1 lo 富集作用 高等水生植物对重金属去除主要是通j 建吸收富集作用 水中熏企属元素具有 危害性大 不可降鳃等特氘水生高等植物对重金鹪具有富集作用 可从水种吸收 墼衾属离予 之后多以金艨螯合物躲形式鬻积于植物体内豹某些部位 贺锋 吴 掇斌 2 0 0 3 当水生植物被运移出水生生态系统时 被吸收的物质随之从水体 孛鲶出 苁瑟达到净纯拳俸戆效粱 还戆对一些责熬金震逡 亍嚣牧裂瘸 大型水生植物中金属浓度受水质p h 假和土壤p h 值的影响 水生植物的金 矮釜兹裂麓率取决予环凌金属浓度 壤绒承豹p 辑篷 酝霞俸浓度 与葵它金 属对结合使点的巍争作用以及暴露方式等因素有关 s p a r l i n g 1 9 9 8 t h a e r l 1 9 9 7 发现永生植物对受污染掰水中的b i n 和z n 具有较高的富集能力 z a y c r 等 1 9 9 8 研究了浮薄对废水中微量惩素的积累 结果表明 浮萍是c d s e 和c l l 的庭 好累积物 c r 的中等累积物 对n i 和p b 则鼹箍的累积物 每 种微量元素对植物生 长瓣毒性效应 按援害降低程度接黟舞c u s c p b c d n i c r 求生攘魏水下摄茎 部分对重金属的富集能力大大高予其他部分 显示出植物潜在的阻此有毒物质大 量渗透裂窳主茎跨罄分 扶瑟送入食魏镰藏耱久类窝动耪德痰静一耱保护税铡 h o z h i n ae ta l 2 0 0 1 此外水生植物对冀金属的富集是肖一定限度的 水生植 物可蘧着羹金属污染程度的提高搿大量富集 僵当鬻集度超过一定隈度时将导致 植物的死亡 m i k r y a k o v a 2 0 0 0 除了对重金属有富集作用外 对放射性元素也裔吸收富集作用 s l a v i kd 等 1 9 9 7 j 用植物除去地下承孛的镶 星从承中除去黪镶郝是榘中在投部 摄攒根部 与水相中铀浓度比的生物累积系数达到3 0 0 0 0 因此 利用水生植物有希望成为一 耱投资少 旋耗甄 管理麓擎豹瓣低零平敖射瘥承戆生锈处理方法 降解作用 高等承奎接彩群落静存在 为微生褥耨徽墅垒貔提供了辩着蔟质帮獭惹场 所 这些生物能大大加速截霉在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解矿化 如 芽孢秆菌畿将有机磷 不溶解磷降解为无枫的 可溶解的磷酸盐 从而使崭等植 物能直接吸收移利用 许靛 1 9 9 9 此外 高等水生植物的根系还能分泌促进 嗜磷 氮细菌生长的物质 从而间接提高净化率 有贱学者 j a m e s 2 0 0 0 s h e r w o o d e t a 1 9 9 5 g e r s g e r g e t a 1 9 8 6 th a r b e r t a n d p e r f l e r 1 9 9 1 r e e d e t a 1 9 8 8 逶过 大量的物质平衡计算 认为在氮的去除机制上占主导作用的是细菌的降解作用 如氨氮的主要去除途径是硝化 反硝化作用 而非高等水生植物的吸收作用 高等水生植物的枝条和根系的气体传输和释放作用将光合作用产生的氧气 或大气中的氧气输送至根区 改变了根区的氧化还原状况 在还原性的底泥中形 成了氧化态的微环境 w o o l h o u s e 1 9 7 9 这种有氧和无氧区域的共同存在为微生 物的生长提供了不同的生存环境 加强了根区微生物的生长和繁殖 增强了微生 物的降解作用 成水平 吴振斌等 2 0 0 3 水中有机氮化物等可被氧化状态区 域的硝化细菌所硝化 而在还原状态区域则经过厌氧细菌的发酵作用 将有机物 分解 而有机磷及溶解性较差的无机磷酸赫都必须经过磷细菌的代谢活动把有机 磷 不溶解磷降解为无机的 溶解的磷酸盐从而使植物体吸收利用 梁威 吴振 斌 2 0 0 0 植物根系分泌物可促进某些嗜磷 氮细菌的生长 促进磷 氮释放 转化 从而间接提高净化率 有植物区以上细菌数量显著高于无植物系统 且植 物根部的细菌数比介质中高1 2 个数量级 张鸿 陈光荣 吴振斌 1 9 9 9 将无 水生植被的沉积物中的地下水和有挺水草本水生植物灯芯草j u n c u se f f l l s u sl 的 湿地生态系统中沉积物地下水的可溶性有机物聚集度进行比较 发现最初细菌生 产力在有植被地区明显高于无植被地区 c a r r o l la n dr o b e r t 2 0 0 0 吸附 过滤 沉淀作用 浮水植物发达的根系与水体接触面积很大 能形成一道密集的过滤层 当水 流经过时 不溶性胶体会被根系黏附或吸附而沉降下来 特别是将其中的有机碎 屑沉降下来 挺水植物可通过对水流的阻尼或减小风浪扰动 降低了水流速度 s o m e se la 1 1 9 9 6 并减小了水面风速 h a n s 1 9 9 7 使悬浮物质沉降 在易 受风浪涡流及底层鱼类扰动影响的浅水湖泊底层 沉水植物有利于形成一道屏 障 使底泥中营养物质溶出速度明显受到抑制 濮培民 2 0 0 1 有学者认为 内 源污染的主要贡献者是水体中的有机碎屑 与此同时 附着于根系的细菌体在进 入内源生长阶段后会发生凝集 部分为根系所吸附 部分凝集的菌胶团则把悬浮 性的有机物和新陈代谢产物沉降下来 朱斌 陈飞星 2 0 0 2 高等水生植物还能通过植物残体的沉积将部分生物营养元素埋入沉积物中 使其脱离湖泊内的营养循环 进入地球化学循环过程 这对于防止富营养化有积 极的意义 李文朝 1 9 9 7 湖边以挺水植物为主的水陆交错带 有利于对面源 l2 褥染物韵去除和沉瀛等 受海珍 际德辉等 2 0 0 2 辫藻类翳攒凝往霸 高等水嫩植物和浮游藻类在鬻养物质和光能的萃u 用上髓竞争糟 前澍个体 丈 生翕鬻麓长 镦数裁撩窿营势靛篷魏力强 爨穰好粒辩寒 浮游藻类骛袋装 某贱高等水缴植物根系还熊分泌出赢藻物臌 达到抑制藻擞生长的作用 m a r t e n t 9 9 9 寝滚麓 裁熊 簸爨禚等 1 9 9 5 唐萍档人 唐萍 吴翻浆 陆长梅等 2 0 0 1 研究了太潮水域巾嫩花嫩 菱 蠢熊藻帮浮萍霹辩一零钵孛褥藻警妖浆箨露 作篱 实验蕞褥了掰蠢鬣试禳镌翰麓 在不同程发上减少水体中藻缨胞数燮 促避漾鳃照巾时绿豢馥斡破坏与鼹豢过氧 纯产物丙二糖 m d a 古鼹的升商 抑帝4 怒氧纯物媛纯酶 s o d 的活雠 弼 慰麓遥供试拣携翁零迄表现感裎蟹懿簿漂效痰 瀵骥零叟毯秘薅藻类辫势赣 佟薅 其肖普遍能 何池众等人 何池全 肺居新 1 9 9 9 研究了石蘸蒲抑制藻类的机制 器鏊藩羧系纛寒辖分泌筵擎耱囊竟餐藻类熬裳长 臻莽磊蘩蒲熬熬窳嚣霉舆鸯竞 藻效应 同时他还研究了稽越蒲整株 根和根状茎觉藻效威的比较 结果袭明石 蓄蒲獭帮鬏妆茎楚溪藻渡与整豫穗钫 释 舔骞壳滚绍爱 菇是露舞l 速率藕褥子 整株植貔 说明克制藻类的物质主辫l 蠡搬及掇状茎释放 透觅零鹩研究箴现承熬穰物豫了邋过释教壳藻物质瓣藻类进行榔箭伟掰矫 送避蘩竣饕器条棒对浮游藻类产盆强熬愁润接熬攀酶 郯在n 0 遂裂瓣 e a l l i s n e r t aa m e r i c a n a 通过释放总肖机碳 d o c 或磷 p 辩乏抑制浮游藻炎的生 羲 h u s sa n dw e h r 2 0 0 4 甓终 蕊等零熏臻餐鬏袭逐会囊蕊菜璧夸篷蘩黪 舞 水蜗牛 能以藻类为食 朱斌 陈飞星 2 0 0 2 1 4 不弱离等零熊猹耪巍承傣垒恣穆鬟串翡藏溺 挺零挺键 挺水植物璃予多年生犬溅永生檎物 个体较大 能大壁吸收水体中和麻质中 熬簧i 臻元素 憩癸 艇零攘爨还霹戳夫璧鞭辫蜜集羹袅嚣黎 些蠢辫骞害耪震 挺水植物庞太的根隧生长有大量的微生物 并通过根系为好筑微生物输送瓴气 莠麓徽窆麓 筵覆羧 降簿窳俸孛瀚蓠葬戆震 交予蒸皇彀满麓长 净毽效率嵩 近年浓已经撇很多学瀵研究 王旭明等 童旭暇 嚣鼎 1 9 9 9 研究发现水羚菜 黯游承串抟n p c o d 最海萌嚣豹去除教滚 蠢净仡率隧潞疫静静崮赢增糯 t 嚣 作用后的水质变清 悬浮物减少 透明度增加 p h i l i p 研究在人工湿地中香蒲对 n 的吸收为5 6 5 m g 时 d 麓草对n 的吸收为2 6 1 m g m 2 d p h i l i p a n d a l e x a n d e r 2 0 0 0 但由于挺水植物个体较大 占地面积较广 管理起来十分繁杂 收割时会耗 费大量的人力物力 而且需要开发植物体的后期经济用途 漂浮植物 漂浮植物的生长速度快 初级生产力仅次于浮游藻类 而且漂浮植物的收割 十分容易 简单的工具就能否将其从水面捞起 对整个水体不会造成过多影响 从而能将氮磷等营养物从水中彻底去除 降低水体富营养化程度 漂浮植物应用 于水体生态修复系统 不需要很多的前期投入和辅助手段 投入运行非常简便 蒋艾青等 蒋艾青 2 0 0 3 研究了风眼莲对城郊污水鱼塘的净化效果发现其对鱼 塘中的n h 4 一n n 0 2 3 n t n 去除率分别为7 0 8 8 1 7 3 1 邵林广等 邵 林广 2 0 0 1 发现水浮莲对富营养化湖泊中t n t p 的去除率分别为6 0 和7 0 以上 但是 漂浮植物繁殖能力强 能够在很短时间里占领整个水域 将其他植物 种类排挤掉 沉水植物 沉水植物属于多年生大型水生植物 个体较大 对氮磷等营养元素的生物积 累量大 能大量吸收水体中和底质中的氮磷元素 净化周期长 是治理调节和抑 制水体富营养化的有效途径之一 在水体生态修复研究中已被很多学者采用 吴 振斌等 吴振斌 邱东茹 贺锋 2 0 0 1 利用富营养浅水湖泊武汉东湖中所建立的 大型实验围隔系统 对沉水植物的水质净化作用作了现场实验研究 重建后的沉 水植物可以显著改善水质 水体透明度显著提高 水色降低 童昌华等 童昌华 杨肖娥 濮培民 2 0 0 3 对金鱼藻 c e r a t o p h y l l u md e m e r s u m l 狐尾藻 m y r i o p h y l l u m v e r t i c i l l a t u m l 微齿 禾叶 眼子菜 p o t a m o g e t o n m a a c k i a n u s a b e n n e t o 马来眼子菜 p o t a m g e t o nm a l a i a n u sm i q 凤眼莲 e i c h h o r n n i ac r a s s i p e s 苦草 v a l l i s n e r i as p i r a l i s l 6 种植物在低温季节对污染 水体的净化效果进行研究 6 种植物对t n t p 和硝态氮有较好的吸收效果 对氨 态氮的吸收效果稍差 处理4 8 天后能显著提高水体透明度 改善水质 l4 沉承植物能献底质沉积物中补充不足的营养 在永生穰物群落中占据营养竞 争优势 假在光照蹙争中处于不利地位 当水体透明度较低时光线不能穿避水体 影响其光裔作用效率 而殿 它们艇长较缓慢 生长周期长 不易从水体巾去除 将其连投拔除会皴坯水体生态系统的结梅 有悖予承体生态修复的识衷 如果不 将植物体从水中取出 其腐败后 氮磷等稽养物会重新释放入水体 造成二次污 浆 农钵塞营养纯没有缮翻缓大改善 嚣瓣还形成强燕懿震懿筵淤作鼹 麴速承 体沼泽化进程 如果考虑只收割植物体 疑操作过程也相当复杂 还要开发植物 俸豹后麓经济用途 陆生和湿生植物 不少学者探索将陆生植物和瀑生植物应用子水体生态修复系统中 采用泡沫 塑辩 铁熊等载体 开发浮床静檬技术 将其人工艘养子水亟或邋岸浅水处 利 用植物的搬长吸收水体中的营养物质 大爨开发对水体污染物吸收能力强同时具 鸯经济份壤靛檀物拳孛类 霹友斌等 司友斌 蔻零杰 营德楚 2 0 0 3 硬突褡摄摹 v e t i v e r i a z i z a n i o i d s 对甯营养化水体的净化效果 结果证实香根草对水体中的 t n n 盯 n t p p 0 4 3 都蠢极强懿净往能力 净豫籍豹承体交清 悬浮物大量减 少 透明度增加 水体中溶解氧升商 c o d e r b o d 5 降低 杨丹菁等 杨丹篱 靖 元孝 陈熬平等 2 0 0 1 研究了承翁瑟承体总氮 总磷的去除效栗及规律 永翕 对总氮 总磷的去除速率分别为7 4 5 4 m g n k g d 和1 3 3 8 m g p k g d 采用水域浮床无土种植技术 在富营养化水域表面种植适窘的湿生陆生植 物 在收获和美纯零域景痰豹嗣孵 通过棱物撮系数吸收耱吸隧弦月 去羧永体 中氮磷营养元素 由于是人工放养 也会定期收割 将污染物带出水体 减轻富 营莠证程度 缳妒窳域骂麓 镬求俸产生嶷牲矮环 采瘸这秘方法时 浮臻不宣 覆箍过大水面 否则隔绝水体与空气的界酾影响水体自然簸氧作用 不利