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河北联合大学 毕业论文目录 目录目录 中文摘要 I 英文摘要 II 1 引言 1 2 综述 2 2 1 水体富营养化 2 2 2 富营养化水体的治理措施 5 3 试验设计与方法 11 3 1 试验内容 11 3 2 试验目的和意义 11 3 3 试验设计 11 3 4 技术路线 12 3 5 测定项目与方法 13 4 结果与分析 14 4 1 不同植物处理水体PH 值的变化 14 4 2 各种植物处理水体溶解氧 DO 的变化 14 4 3 水体化学需氧量 COD 的变化 15 4 4 各植物处理下水体氨氮的变化 16 4 5 不同植物处理水体中硝酸盐氮的差异 17 4 6 不同植物处理水体中总氮含量变化 18 5 结论与建议 19 5 1 结论 19 5 2 建议 19 参考文献 20 谢 辞 21 河北联合大学 毕业论文摘要 I 摘 要 本试验主要是对富营养化水体的修复进行探索性研究 采用室内盆栽模拟 的方法 以芦苇 菖蒲 苦草为试验植物 分别进行单种 两两混种和三者混 种来修复唐山南湖富营养化水 并设置空白对照 通过试验数据显示 所选的 3 种水生植物对富营养化水体都有净化效果 对总氮去除效果最佳的处理是菖 蒲单种 去除率可以达到 76 35 氨氮去除效果最好的是芦苇 苦草混种和芦 苇单种 去除效果都达到 53 36 硝酸盐氮去除效果最好的是单种菖蒲 去除 效果达到 82 16 试验中植物组合处理修复水体的过程中 植物之间的抵触作 用会影响水的质量 总之 所选水生植物对南湖富营养化水体中的氮均具有一 定的去除作用 其中总氮去除效果最佳的是单种菖蒲处理 可以用于水体氮素 的去除应用 关键词关键词 富营养化 水生植物 氮 水体修复 河北联合大学 毕业论文摘要 II Abstract This test is mainly to the eutrophication restoration exploratory research The indoor potted simulation reed calamus with bitter grass for test plants respectively two single two hybrid mix to repair and three of tangshan south lake eutrophication water and set the blank controls Through the test data show that the selected three kinds of aquatic plants eutrophication purification effect have to total nitrogen removal efficiency of the best treatment is a single calamus removal rate to 76 35 Removing ammonia nitrogen is the best reed bitter grass and reeds mixed single remove effects are up to 53 36 Nitrate nitrogen removal efficiency is the single best rhizoma removal efficiency at 82 16 Experiment with the water plant combination repair process plant the effects of conflict between the quality of the water In short the selected aquatic plants to south lake eutrophication water all have certain of the nitrogen removal function of which total nitrogen removal is the single best effect of rhizoma processing can be used for water to remove the nitrogen application Keywords Eutrophication Hydrophyte Nitrogen Water restoration 河北联合大学 毕业论文正文 1 1 引言 水是人类生存所必需的资源 地球表而约有 70 以上被水覆盖 总水量约 为 13 86 亿 km 3 但淡水储量仅 0 35 亿 km 3 仅占总水量的 2 53 而且 和 人类生活 生产关系密切的淡水储量为 400 多万 km 3 只占淡水总储量的 11 总水量的 0 3 1 不仅如此 全球人均水资源拥有量日益下降 全球共 有 100 多个国家缺水 严重的有 40 多个 发展中国家有 3 4 的农村和 1 5 的城 市得不到安全卫生的饮用水 80 的疾病和 1 3 的死亡率与水质污染有关 全 球每年向江河湖泊排放污水 4260 亿 km 3 造成 55000 亿 km 3水体的污染 占 全球径流量约 14 以上 全球河流稳定流量的 40 受到污染 并有恶化趋势 2 我国水资源总量约 28124 亿 m3 其中地下水 8000 亿 m3 居世界第六 而 人均水资源只有 2710m3 约为世界人均水资源量的 1 4 3 调查结果表明 全国 七大水系 部分湖泊和部分近岸海均受到不同程度污染 一些主要的淡水湖泊 受到富营养化的严重威肋 2001 年太湖和滇池外海均属中度富营养状态 滇池 草海更是处于重度富营养状态 巢湖属于轻度富营养状态 我国 95000km 的河 川有 19000km 受到污染 其中 4800km 受到严重污染 4 水利部统计 5 全国 600 多个城市有 300 多个缺水 特别严重的有 100 多个 农业灌水严重不足 2001 年全国工业和城镇生活废水排放总量为 428 4 亿吨 比上年增加了 3 2 废水中化学需氧量 COD 的排放量为 1406 5 万吨 比上年减少了 2 7 6 当前 水体富营养化的问题越来越受到社会的关注 生态治理技术已经成为修复富营 养化水体的主要方法 针对富营养化水样 我们选取了芦苇 菖蒲 苦草这三 种水生植物来进行探索性试验 探索这些水生植物对富营养化水样是否有修复 效果 并选出修复效果最好的处理 河北联合大学 毕业论文正文 2 河北联合大学 毕业论文正文 3 2 综述 2 1 水体富营养化 随着城市和工业的不断发展 以及农业化肥和含磷洗涤剂的大量使用 大 量未经处理的城市生活污水和工农业污水流入湖泊和江河中 使湖泊 江河中 的氮 磷等营养盐不断积累 水体生产力提高 促使部分藻类生物量以及其它 水生生物异常大量繁殖 造成水体溶解氧量和透明度下降 水质恶化 产生异 味 水体功能遭到破坏 进而导致水体的富营养化进程加速发展 富营养化是 水体有机污染的一种表现 严重的富营养化可造成合理水生生态结构的破坏 加快湖泊等水体的老化过程 20 世纪初 水体富营养化问题引起了生态学家的注意 同时也得到一些国 际组织 国家政府及社会各界人士的关注与重视 来自联合国环境规划署 UNEP 2004 的一项水体富营养化调查结果表明 在全球范围内 30 40 湖泊 和水库遭受不同程度的富营养化影响 各地区受影响的情况相差悬殊 在监测调查的 18 个国家的湖泊和水库中 65 为富营养型 18 为贫营养 型 同样 在美国有 70 为富营养型 7 为贫营养型 加拿大情况相反 12 为富营养型 73 为贫营养型 世界上大部分的大型湖泊未受影响水质良好 如贝尔加湖 苏必利湖 马拉维湖 坦噶尼喀湖 大熊湖 大奴湖等 气候干 燥地区水体富营养化情况相对严重 如西班牙 800 座水库中 至少有 1 3 是处 于重富营养化状态 在南美 南非 墨西哥及其它一些地方都有水库严重富营 养化的报道 加拿大湖泊众多发生富营养化的湖泊则主要集中在加拿大南部人 口稠密地区 其大部分湖泊 约 3 4 处于贫营养状态 研究显示 欧洲面临的最大问题是湖泊富营养化问题 在统计的 96 个湖泊 中有 80 的湖泊不同程度地受到氮 磷的污染 呈现出富营养化状态 亚洲湖 泊水质南北差异较大 北部湖泊水质较好 而南部湖泊水质较差 南部大部分 湖泊富营养化问题突出 适宜的自然条件和湖中营养盐容易引起水华 此外 亚洲大部分城市湖泊接受生活污水较多 化学需氧量 COD 和生化需氧量 BOD 均超标严重 在北美洲最受人关注的五大湖泊中 苏必利湖水质最好 属贫营 养湖泊 体伦湖和密执安湖处于中营养状态 而伊利湖和安大略湖则水质相对 河北联合大学 毕业论文正文 4 较差 属富营养型湖 张维昊的调查表明 亚太地区有 54 的湖泊呈现富营养 化 欧洲 非洲 北美洲和南美洲的比例分别是 53 28 48 和 41 水 体富营养化加剧比较显著 我国是一个湖泊众多的国家之一 大于 1 km 2的天然湖泊有 2300 余个 湖泊面积为 70988 km 2 约占全国陆地总面积的 0 8 湖泊总贮水量为 7077 多亿立方米 7 目前 水体的富营养化己经成为我国较为突出的环境问题之一 许多大型湖泊 如巢湖 太湖 番尽阳湖 滇池 杭州西湖等 都己经处于富 营养或重富营养状态 而且一些河流在部分河段也出现了富营养化现象 如黄 浦江流域 珠江广州河段等 据统计 我国主要湖泊处于因氮磷污染而导致富 营养化的占统计湖泊的 56 8 在我国东部地区 调查的湖泊大部分己经进入富营养化合状态 在云南高 原地区 滇池 异龙湖 祀麓湖的营养状态也相当高 尤其是滇池 相对而言 东北 蒙新 青藏地区的湖泊营养状态相对较低 尚处于中营养状态 众多的 城市湖泊己经达到严重富营养化 根据 2007 年中国环境状况公报 全国地表水污染严重 七大水系总体 为中度污染 主要污染指标多为氨氮 五日生化需氧量 石油类 高锰酸盐指 数 而湖泊的富营养化问题十分突出 28 个国控重点湖 库 中 包括重点治理 的三湖 太湖 滇池 巢湖 10 个大型淡水湖 5 个城市内湖 北京昆明湖 杭 州西湖 武汉东湖 南京玄武湖 济南大明湖 10 个大型水库 其中 类水质 2 个 占 7 1 类的 6 个 占 21 4 类的 4 个 占 14 3 V 类的 5 个 占 17 9 劣 V 类的 11 个 39 3 主要污染指标为总氮和总磷 根据营养状态 指数 在监测的 26 个湖 库 中 重度富营养的 2 个 占 7 7 中度富营养的 3 个 占 11 5 轻度富营养的 9 个 占 34 6 达到富营养状态 营养状态指数 50 为以下包括 4 个城市内湖在内的 14 个湖 库 太湖 滇池 巢湖 白洋 淀等 我国是世界 13 个贫水国之一 水体污染严重威胁水资源质量 是使水资源 匾乏进一步加剧的重要原因 其中水体富营养化对水资源的威胁具有一定隐蔽 性 然而一旦水体富营养化带来藻类爆发 将严重危及公共供水安全 由于水 体一旦进入富营养阶段就会对人们的生活环境产生很大的负面影响 最终影响 河北联合大学 毕业论文正文 5 经济建设和社会发展 因此如何治理富营养化的水体 减少其中的营养物质的 含量 恢复水体的综合功能 己成为当前全球性的环境问题研究热点 水体富营养化的形成 富营养化 Eutrophication 是在湖泊 水库以及海湾等缓流水体的水生态系 统中 藻类通过与其它水生生物的生存竞争 逐渐取得优势并占据其它水生生 物的生存空间 同时也使自身种属减少 少数藻类恶性增殖 进而造成水中溶 解氧的急剧变化 使鱼类等水生生物因缺氧而死亡 最终导致水体老化和衰亡 的一种自然现象 一般认为 缓流水体中的自养型生物主要是藻类 通过光合 作用以太阳光能和无机物合成本身的原生质 这就是富营养化过程 水体氮磷污染源 水体氮磷等营养物质主要包括从外部进入水体的氮磷以及水体内部自身底 泥等沉积物释放进入水中的氮磷 外源氮磷主要通过而源污染和点源污染两种 方式进入水体 常见的而污染源主要有 农业而源污染 城市雨水径流污染 气 载污染物污染 水土流失以及水产养殖的残饵及排泄物等造成的污染 点污染 源主要来自于生活污水及工业废水的直接排放或经处理后的尾水排放等两方而 造成的污染 内源氮磷也是水体污染并导致富营养化不可忽视的潜在二次污染 源 富营养化对水质的影响和危害 在富营养化水体中 生长着以蓝藻 绿藻为优势种的大量藻类 这些水藻 在水面上形成一层 绿色浮渣 大大降低了水体的透明度 而水体的色度增加 水质也变得浑浊 从而使湖水的感官性下降 同时 有部分藻类能够散发腥味 异臭 直接影响了人们的日常生活 而且也使水味难闻 降低了水质质量 某 些藻类还能分泌 释放有毒性的物质 这些物质进入水体后若被牲畜或者人饮 入会引起消化道炎症 有害人畜的健康 在富营养化湖泊表而 藻类可以获得足够的阳光和二氧化碳进行光合作用 放出的氧气使表层水具有充足的溶解氧 有时甚至达到过饱和状态 但在水体 下层 由于富营养化导致的透明度降低和密集生长的水藻层使阳光很难透入 而且光线在穿射过程中也会被藻类部分吸收 深层水体的光合作用减弱 使得 溶解氧来源减少 大量藻类生长在湖水中 死亡后的藻类及微生物不断沉积于 河北联合大学 毕业论文正文 6 湖底 其腐烂分解过程也会消耗深层水体中的溶解氧 甚至耗尽溶解氧使水体 处于厌氧状态 促发和加速底泥中营养物的释放 形成了富营养化水体的恶性 循环 在缺氧条件下 N03 一 N 被还原为 N02一 N 而 N02一 N 被怀疑是致癌物 质 8 可能会威胁水生生物的生存 从而直接或间接地影响人类健康 造成可 利用水资源的进一步减少 在正常的情况下 水体中的各种生物处于相对平衡状态 当水体进入富营 养化状态后 某些种类生物明显减少 而另一些生物则显著增加 这种生物种 类的演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低 从而破坏了湖泊的生态平衡 处于富营养化污染的水体作为供水水源时 会给净水厂的正常运行带来一 系列问题 如增加水处理费用 降低处理效果和产水率等 另外 遭受富营养 化污染的水体在给水处理过程中增加相当的技术难度 同时 富营养化的水体 会由于藻类释放的毒素和溶解氧稀缺减少鱼类种类和数量 并直接影响鱼类质 量 从而导致经济效益大大降低 2 2 富营养化水体的治理措施 2 2 1 工程性措施 截污 外源污染是湖泊营养盐的重要来源 因此 截污是控制富营养化湖泊营养 盐的首要步骤 但是 对湖水营养盐浓度较高的富营养化湖泊 外源污染的影 响己经不是十分明显 以南京玄武湖为例 近十年来入湖的氮磷总量逐年增加 但湖水中的氮磷浓度并未见明显升高 反而略呈下降趋势 理论上 即使外源 污染能完全截除 湖水中的营养盐依然存在 而实际上 如降水 地表径流等 外源污染也不可能截除 南京玄武湖曾于 1990 年完成了对唯一点污染源的截污 工程 截污后 尽管湖区水体氮磷有所下降 但 Chl a 反而呈上升趋势 而且 截污前后藻类种群也未见明显变化 仍以蓝藻和绿藻为优势种群 王国祥等在 杭州西湖所进行的围隔模拟截污实验也表明 截污后水体的 Chl a 不但未见明 显下降反而有所上升 同时 围区内以微囊藻为优势种 并出现 水华 而同 期围区外未见微囊藻及 水华 优势种为平裂藻 小球藻和直链藻 由此可见 河北联合大学 毕业论文正文 7 对于富营养化严重的湖泊 单纯依靠截污难以有效控制富营养化水体中的藻类 暴发 清淤挖泥 挖掘底泥对改善那些底泥营养物质含量高的水体是一种有效的手段 但需 注意挖掘底泥的地点和深度 因为水体深层底泥中的可溶性磷以及氨氮可能反 而高于表面底泥 当挖掘表层底泥后 正好暴露出深层底泥高含量的可溶性磷 和氨氮 使更多的磷和氮从底泥中释放出来 使水质进一步恶化 从总体和长 远的观点来看 挖掘底泥减少了己经积累在表层底泥中的总氮和总磷量 减少 了潜在性内部污染源 而且 通过挖掘底泥可以加深湖泊水体的深度 实际增 加了湖泊环境容量 最终仍能起到降低湖泊水体营养负荷的作用 在杭州西湖进行的实验表明 在有无底泥的情况下 水体中 TN NH3 N 等 主要化学指标没有显著差异 藻类种群也基本一致 均以微囊藻为优势种 并 且都出现 水华 现象 而且 在无底泥情况下水体的 Chl a 还要高一些 这说 明在实验中湖底泥对水体营养盐的影响较小 去除底泥并不能控制藻类及 水华 的暴发 韩伟明研究了清淤挖泥对杭州西湖水质的影响 指出目前每年疏浚底 泥对改善西湖水质效果不明显 湖水中的 Chl a 依然呈上升趋势 南京玄武湖 也曾大规模清淤 但湖中原有的水生植被及底栖生物群落被彻底破坏 湖水自 净能力急剧下降 湖水逐年递增 富营养化愈演愈烈 可见 单纯的清淤挖泥 对控制富营养化藻类种群暴发尚未见明显的效果 即使在无底泥情况下 藻类 依然会暴发 就底泥对湖水营养盐浓度的影响 存在着争议 一些学者认为湖 泊底泥有明显的磷释放现象 但根据实际检测结果及质量平衡原理 目前一些 湖泊的底泥是磷的沉积汇 而不是释放源 实验室模拟研究发现底泥中的氮存 在着明显的 负释放 现象 挖泥对 TN 的影响有时甚至可能呈相反的情况 因此 清除底泥是否能降低湖水中氮浓度还需要深入的研究 引水冲污 引水冲污能够稀释营养盐和藻类浓度较高的湖水 但其稀释能力受引水方 式 引水量 引水水质等因素影响 由于稀释作用同时也减缓了藻类生长的密 度制约压力 引水冲污后藻类生长往往呈现加剧趋势 根据实际检测可知 南 京玄武湖进行引水冲污 水体中氮磷浓度 Chl a 等都有所下降 缓解了该湖严 河北联合大学 毕业论文正文 8 重的富营养化状况 但换水之后 湖内藻类数量和生物量急剧回升 引钱塘江 水冲洗西湖后 水中 TN TP 有所下降 但湖区内 Chl a 较引水前有所上升 停止引水 10 天后 湖水 TP 几乎恢复到原水平 同时 根据陆开宏等人所做的 研究可知 引水冲污后杭州西湖的浮游藻类量很高并且仍以蓝藻为周年优势类 群 这种藻量高且以蓝藻占绝对优势的群落结构标志着西湖引水冲污后依然存 在高度富营养化 但是 和引水前相比 引水后 西湖浮游藻类的种类增加 其中一部分在引水源一钱塘江中发现 蓝藻个体数量有所减少 以单一或少数 蓝藻藻种大量生长并控制整个水生生态系统的现象有所缓和 但西湖内源污染 严重 引水效益维持不长 引水可在短期内降低湖内营养盐浓度 提高藻类组 成质量 但不能达到抑制藻类生长的效果 仅靠引水不能根本上改观西湖水质 由此可见 单纯用引水冲污的办法控制富营养化藻类的过度生长繁殖 往往难 以奏效 充其量也只是一项治表的应急措施 水库型湖泊的调度 对于深的湖泊或水库来说 由于太阳辐射等作用导致水体中温度分层 随 着温跃层的出现 这种竖向的密度梯度能抑制动量 悬浮物 溶解物 营养物 以及生物体的垂向输移 从而也影响到水库型湖泊中的水动力特征以及生化过 程 进而引起水质的竖向分层 但是 这种分层会随着季节的不同而不同 营 养物浓度在竖向存在明显的分层 深层的营养物浓度明显的高于表层 而且 在汛前 下层的无机磷和总磷浓度明显大于表层 浮游植物可以直接利用的无 机磷浓度明显大于汛期和汛后 有关资料显示 在汛前结合水库的防洪调度 利用排放底层水 可有效地去除水库中的营养物 根据有关研究 当水库分层 放水时 受竖向密度分布的限制 水库内水的流动会形成流动层和静止层两部 分 从而保证了排放底层水时 排放的水基本上均为污染物浓度相对较高的底 层水 在汛前排放底层水 与排放表层水相比 将使无机磷的排放量增加 1 倍 左右 从而做到防洪调度兼顾富营养化控制 2 2 2 化学方法 化学方法包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻等 对那些溶解性营养物质如正 磷酸盐等 采用往湖中投加化学物质使其生成沉淀而沉降 铁 钙 铝的盐类 能够吸收或钝化水中的有机磷 或者将含磷颗粒物质以絮体的方式除去 由于 河北联合大学 毕业论文正文 9 磷能在广泛的生态条件下 包括在溶解氧低 甚至为零的情况下与铝盐紧密结 合 所以最常被选用的是铝盐 实践中 多采用硫酸铝 明矾 此方法适用于 底泥有较高磷释放量和湖泊外源营养物己被截住的 缓冲能力强的硬水型湖泊 水库 操作前 要测定湖水中的 pH 值 以掌握铝盐的用量 防止有毒形态铝 的出现 而使用杀藻剂可杀死藻类 这适合于水华盈湖的水体 常用作杀藻剂 的化学药剂有硫酸铜和西玛三嗓 采用药物 数天内对杀藻会起到效果 但长 期使用会造成湖泊老化 藻类被杀死后 水藻腐败分解仍旧会释放出磷 因此 死藻应及时捞出 或者再投加适当的化学药品 将藻类腐烂分解释放出的磷酸 盐沉降 2 2 3 生物方法 生物性措施是指利用水生生物吸收利用氮 磷营养元素进行代谢活动这一 自然过程达到去除水体中氮 磷营养物质目的的方法 它的最大特点是投资省 有利于建立合理的水生态循环 生物性治理措施是截污等工程性措施不能替代 的一项去除湖泊内源性营养物负荷的有效措施 利用藻类治理富营养化水体 以前主要是利用单细胞藻类 虽然单细胞藻类对氮磷的吸收很好 但其体 积微小 不利于收集 因此不适于在湖泊 水库等大型水体中应用 水网藻是 一种大型的网片状或网袋状绿藻 肉眼可见 广泛分布于池塘沟渠等处 其繁 殖能力很强 在生长过程中能吸收大量的氨氮 硝氮及无机磷等 从而降低富 营养化水体中的氮磷水平 使蓝绿藻由于失去赖以生存的高营养条件而无法在 水体中大量繁殖 以达到以藻治藻的目的 有试验结果表明 水网藻在冬季仍能正常生长 只是生长率降低 但对氨 氮 总磷仍有一定的去除效果 由此可见 水网藻在一年四季均可正常生长 对氮磷尤其是磷有较好的去除效果 并且可较有效的抑制水体中藻类的过度繁 殖 从而防止藻类水华的发生 利用微生物群控制富营养化水体 所谓有效微生物群 effective microorganisms 是从自然界筛选出各种有益微 生物 用特定的方法混合培养所形成的微生物复合体系 其微生物组合以光合 细菌 放线菌 酵母菌和乳酸菌为主 我国的富营养化湖泊类型中 以藻类富 河北联合大学 毕业论文正文 10 营养化为典型代表 如五大淡水湖之一的巢湖 南京的玄武湖 广州的流花湖 等 因此应用有效微生物群对于治理我国众多的藻型富营养化湖泊是可行而有 效的 生物操纵法治理富营养化湖泊 淡水生态系统中鱼类种群生物量和年龄组成的变动 可以使系统的营养结 构和水质状况发生显著的变化 即所谓的 下行 top down 效应 这是相对于 上行 bottom up 效应 即传统的湖沼学研究思想 物理 化学因素 浮游植物 浮游动物 鱼类 而言 有关 下行效应 的研究促使了 生物操纵 biomanipulation 技术的提出 生物操纵又称 食物网操纵 food web manipulation 原意指通过对湖泊生物群及其栖息地的一系列调节 以增加其 中的某些相互作用 促使浮游植物 尤其是蓝藻 生物量下降 高等水生植物对富营养化水体的净化 高等水生植物包括挺水植物 漂浮植物 根生浮叶植物和沉水植物 水生 植物对富营养化水体的净化中和了吸附沉淀 吸收代谢 富集浓缩等各种作用 一方面 水生植物自身能吸收一部分营养物质以满足植物体本身的生长发育需 要 同时 植物根区的存在为微型生物的生存及其对营养物质的降解提供了必 要的场所和好氧 厌氧的条件 水生植物由于长期生活在缺氧和弱光环境中 在形态结构上形成了一系列特殊的性状 在根 茎内形成一套完整的通气组织 以保证器官和组织对氧气的需要 并可减轻体重 增加吸收二氧化碳 无机盐 和光的表面积 植物根系常形成一个网络样的结构 其不仅能直接吸附和沉降 水体中的氮 磷等一部分营养物质 而且还为微生物的吸附和代谢提供了良好 的生物物化环境条件 根系附近的微生物通过代谢 消耗了水体中的溶解氧 使之呈现厌氧状态 而这种厌氧状态有利于反硝化过程 从而能最大限度地除 去水体中的 N03 一 目前国内外学者对高等水生植物修复富营养化水体进行了诸多研究 并取 得了一定的成就 筛选出了一些优势种 现在国际上公认的淡水水生修复植物 有 宽叶香蒲 Typha latifolia 芦苇 Phragmites communis 苦草 Vallisneria natans 凤眼莲 Eichhornia crassipes 软水草 Hydrilla verticillata 和狐尾 草 Alopecurus pratensis L 9 11 经验证它们对水中的营养物质和污染物都具 河北联合大学 毕业论文正文 11 有很好的吸收作用 英国的David Holland 利用柳树桩 柳枝扦插以及椰子纤维等植物对德温郡 的Coly 河进行生物改造 经过2 年的时间 河水被净化 河岸上能生长其他园 林植被并且初步呈现出植物的多样性 12 美国佛罗里达州大型浅水湖 Apopka 湖 利用湿地植物美洲苦草 V americana 去除湖中的悬浮物 氮 磷等 取 得了很好的效果 13 张兰在新沂河污水治理试验工程 重点从植物修复角度去 探讨水生植物廊道净化污水的实际效果 研究发现水生植物廊道使COD 降低 和硝态氮的去除率在50 60 左右 对氨态氮的去除率可达90 14 成水平 等在进行城镇污水处理试验中发现 种植水烛 T angustifolia 和灯心草 Juncus effuses 的人工湿地基质中 氮的含量比无植物的对照基质中的含量低18 28 可见水烛和灯心草吸收利用了污水中部分的氮物质 15 戴全裕采用 种植芦苇对水池进行污水处理 发现其水中悬浮物减少30 氯化物减少 90 有机氮减少60 氨氮减少66 16 Hosokawa等发现金鱼藻属 Ceratophyllum 植物也能直接从水中吸收营养物质 17 吴献花在海涂植物修复 中发现 芦苇湿地系统是削减进入海洋过量营养物质的强有力手段之一 18 黎 慧娟通过对栽培于不同光照和营养条件下的苦草 V natans L 的生长 生化指 标的研究 探讨了富营养水体中光照和营养对沉水植物的影响及长江中下游富 营养湖泊中沉水植物的衰退机理 19 刘淑媛等利用富营养化水体营养盐营养 源 使用泡沫板 蛭石两种人工基质无土栽培水 Oenanthe javanica 水蕹菜 Ipomoea aquatica 和多花黑麦草 Lolium multifolorum 进行净化污水效果的 研究 结果表明 3 种植物均表现出良好的生长状况 其叶长 株高 根长与 对照相比有显著增长 且富营养化水体中N P 等的去除率可达80 以上 20 河北联合大学 毕业论文正文 12 3 试验设计与方法 3 1 试验内容 设计试验方案来研究水生植物对富营养化水体中氮的去除 本次试验选取 3 种水生植物在富营养化水体中进行栽培 并设置不同梯度进行对照试验 通 过试验过程中各种指标的监测来研究水生植物对富营养化水体中氮的去除效果 3 2 试验目的和意义 在社会迅速发展的同时 水体富营养化的现象越来越严重 通过现实操作 试验对设计进行检验和分析 进一步了解水生植物对富营养化水体中氮的去除 效果 并得出所选植物对水体中氮的去除效果最佳搭配 生活中通过生态生物 方法对富营养化水体进行修复 既保护了环境 又促进了经济的发展 对环境 恢复和资源可持续发展做出了很多的贡献 3 3 试验设计 本试验采取室内模拟栽培方法 于 2011 年 4 月 18 日 2011 年 5 月 20 日在 河北联合大学矿业工程学院环境实验室进行 取南湖富营养化水样 然后以每 份水样 8L 分别种上所选水生植物 单种苦草 芦苇 菖蒲 然后两两混种 最后三种一起种植 并做空白对照 采用泡沫板挖洞来使植物直立并固定 用 供氧机来向水中提供氧气 考虑到水的蒸发和植物蒸腾作用均会使水体积减少 故每日通过补充蒸馏水来保持水体积不变 实验进行 31 天 栽入植物起 分别 在 15 天 25 天 31 天时对试验水样进行各指标测定 其中原水样的各项指标 如下 pH 值为 8 15 DO 为 3 94mg l COD 为 83 80mg l 总氮为 39 87mg l 氨氮为 5 36mg l 硝酸盐氮为 2 59mg l 对试验样品做如下安排 1 不栽培水生植物 空白对照 标号 CK 2 栽培芦苇 LW 菖蒲 CP 苦草 KC 标号 LCK 3 栽培芦苇 LW 菖蒲 CP 标号 LC 河北联合大学 毕业论文正文 13 4 栽培菖蒲 CP 标号 C 5 栽培芦苇 LW 苦草 KC 标号 LK 6 栽培苦草 KC 菖蒲 CP 标号 KC 7 栽培苦草 KC 标号 K 8 栽培芦苇 LW 标号 L 以上样品栽培处理设置三次重复 试验于 2011 年 4 月 18 日栽培以上水生 植物 用塑料管将空气供入每份水样中 并提供光照 14h d 6 30 20 30 3 4 技术路线 苦草 芦苇 菖蒲 某湖水样 对 照 总 氮 氨 氮 硝基氮 COD pH DO 15 天31 天25 天 苦草 菖蒲 芦苇 菖蒲 苦草 芦苇 菖蒲芦苇苦草 选出去除效果最佳的植物搭配 河北联合大学 毕业论文正文 14 3 5 测定项目与方法 主要测定水样的 pH 溶解氧 化学需氧量 氨氮 硝酸盐氮 总氮 1 pH 值的测定 测定方法 电位法 主要仪器 甘汞 pH 计 2 溶解氧的测定 测定方法 碘量法 主要仪器 酸式滴定管 溶解氧瓶 3 化学需氧量的测定 测定方法 重铬酸钾法 主要仪器 磨口锥形瓶回流装置 变阻电炉 酸式滴定管 4 氨氮的测定 测定方法 纳氏试剂法 主要仪器 722S 分光光度计 25ml 比色管 5 硝酸盐氮的测定 测定方法 紫外分光光度法 主要仪器 TU 1900 型紫外分光光度计 50ml 容量瓶 6 总氮的测定 测定方法 过硫酸钾氧化 紫外分光光度法 主要仪器 TU 1900 型紫外分光光度计 压力蒸汽消毒器 25ml 比色管 河北联合大学 毕业论文正文 15 河北联合大学 毕业论文正文 16 4 结果与分析 4 1 不同植物处理水体 pH 值的变化 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 pH值 原水15d25d25d 图 4 1 pH 值的变化 由图 4 1 的数据可以看出 pH 值的变化范围都小于 0 9 大部分趋于稳定 后两次测定的 pH 值相对第一次高 因为水生植物在水中生长过程中根系分泌 物扩散到水中 引起水样中 pH 值上升 其中种植了植物的水样 pH 变化最大的 是三者混种的搭配 空白水样中 pH 的变化是全部水样中最明显的 因为没有 植物的吸收 水中离子电离 使 pH 值变化大于其他水样 4 2 各种植物处理水体溶解氧 DO 的变化 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 DO mg l 原水15d25d31d 图 4 2 溶解氧的变化 河北联合大学 毕业论文正文 17 由图 4 2 的数据可以看出 空白水样的溶解氧平稳上升 而其他的水样则 有升有降 因为在水生植物种植过程中 植物的叶子掉落在水样中 使水中的 好氧有机物增加 再加上水生植物的呼吸作用 使得水中的溶解氧降低 而呈 上升趋势的则是植物进行光合作用和供氧的作用 是水样溶解氧有所增加 所 有组合的 DO 相对于原水样都有所上升 试验过程中 LK 和 L 两个水样中还 竟然孵化出了小鱼 前者有 3 条 后者一条 试验期间长到了 2 厘米多 说明 此溶解氧情况下能够供给水生生物的生长所需 4 3 水体化学需氧量 COD 的变化 0 00 10 00 20 00 30 00 40 00 50 00 60 00 70 00 80 00 90 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 COD mg l 原水15d25d31d 图 4 3 化学需氧量的变化 由图 4 3 的数据可以看出 CK 和 L 都呈上升趋势 CK 的上升是因为水质 在恶化 是得水中还远性物质增加 使 COD 上升 L 种植了芦苇 其根系的分 泌物使得水样中的 COD 上升 K 栽培了苦草 在试验过程中 其中的化学需氧 量稳步下降 说明水质情况日益见好了 其余的组合各植物之间存在相互影响 使得水样中的还原性物质不稳定 所以变化趋势呈多样化 时高时低 河北联合大学 毕业论文正文 18 4 4 各植物处理下水体氨氮的变化 0 00 1 00 2 00 3 00 4 00 5 00 6 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 氨氮 mg l 原水15d25d31 图 4 4 不同时期相同植物组合的氨氮变化 0 00 0 50 1 00 1 50 2 00 2 50 3 00 3 50 15d25d31d 取样时间 氨氮 mg l CKLCKLCCLKKCKL 图 4 5 同时期不同植物组合的氨氮变化 由图 4 4 和图 4 5 中数据可以得出 各编号下的植物对氨氮的去除率分别 为 43 28 45 52 47 01 50 00 53 36 52 24 45 89 53 36 对 氨氮去除效果最好的是 LK 和 L 都达到 53 36 由图中看出 在是试验过程 中 KC 和 LK 组合都呈稳步下降 证明这两种组合的植物在氨氮的去除上没有 相互抵触 对净化有利 其他组合有的一直上升 有的先下降后又上升了 在 河北联合大学 毕业论文正文 19 试验过程中 植物根系分泌物及落叶在水中腐烂 导致水中的氨氮含量不稳定 4 5 不同植物处理水体中硝酸盐氮的差异 0 00 0 50 1 00 1 50 2 00 2 50 3 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 硝酸盐氮 mg l 原水15d25d31d 图 4 6 不同时期相同植物组合的硝酸盐氮变化 0 00 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 1 20 1 40 15d25d31d 取样时间 硝酸盐氮 mg l CKLCKLCCLKKCKL 图 4 7 同时期不同植物组合的硝酸盐氮变化 由图 4 6 和图 4 7 中数据可以得出 各编号下的植物对硝酸盐氮氮的去除 率分别为 67 91 71 57 70 45 82 16 53 52 77 36 52 95 73 41 对 硝酸盐氮的去除效率最好的是 C 这个处理 到达 82 16 对于图中的变化最不 稳定的是 K 组合 因为到后期 苦草大量死亡 使得水中的硝酸盐氮急剧增加 河北联合大学 毕业论文正文 20 出现了严重的反弹现象 对于先升高后又降低的几个组合来说 是因为植物的 分泌物先影响了水中硝酸盐氮 后经植物的稳步吸收和吸附使得水中的硝酸盐 氮降低 4 6 不同植物处理水体中总氮含量变化 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 25 00 30 00 35 00 40 00 45 00 CKLCKLCCLKKCKL 编号 总氮 mg l 原水15d25d31d 图 4 8 不同时期相同植物组合的总氮变化 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 25 00 15d25d31d 取样时间 总氮 mg l CKLCKLCCLKKCKL 图 4 9 同时期不同植物组合的总氮变化 由图 4 8 和图 4 9 中数据可以得出 各编号下的植物对总氮的去除率分别 为 河北联合大学 毕业论文正文 21 64 71 42 61 67 37 76 35 55 66 54 08 53 32 71 98 对 总氮去除效果最好的是菖蒲 达到 76 35 但是在图 4 8 中有先下降后又升高 的现象 因为在试验的过程中植物的根系分泌物分泌到水中 及落叶掉落在水 中腐烂 还有少量植物死亡 从根系开始腐烂 植物体内的物质又释放到水样 中 使水中总氮含量增加 河北联合大学 毕业论文正文 22 5 结论与建议 5 1 结论 1 利用芦苇 菖蒲 苦草的生长必须吸收氮 磷等元素的生理作用来净 化富营养化水体 是可行有效的 2 通过不同植物的搭配对水样的净化情况可以看出 所选的 3 种水生植 物对富营养化水体都有净化效果 对总氮去除效果最佳的处理是菖蒲单种 去 除率可以达到 76 35 氨氮去除效果最好