粉绿狐尾藻浮床对富营养水体的净化效果、机制研究及工程示范

粉绿狐尾藻浮床对富营养水体的净化效果、机制研究及工程示范植物浮床技术作为一种经济、有效的低能生态技术,目前已被广泛应用于治理湖泊、城市景观水体和河流等敞开水体。一般认为,植物是影响植物浮床净化效果最主要的因素。本研究以粉绿狐尾藻作为浮床植物,开展水培试验和现场试验,对比研究粉绿狐尾藻与其他几种常见浮床植物净水能力的差异性,探究不同覆盖率对粉绿狐尾藻浮床净化效果的影响;同时,以宜兴宗家桥河为例开展工程示范,分析粉绿狐尾藻不同时期根冠比和氮磷在其体内的迁移规律,提出绿狐尾藻作为浮床植物的管理策略;并通过16sDNA高通量测序法,分析植物浮床系统对不同区域水体微生物多样性和细菌群落结构的影响;论文最后通过对宗家桥河水质的长期监测,以评价工程措施对宗家桥河修复的效果,旨在为粉绿狐尾藻浮床的推广使用提供参考依据。（1）水培试验结果表明,粉绿狐尾藻生长繁殖能力和净水能力较强。粉绿狐尾藻对TN的去处率提高了44.73%,去除率达到81.48%,与空心菜和野生水芹菜较为接近;粉绿狐尾藻对NH₄⁺-N去除效果仅次于凤眼莲,优于空心菜和野生水芹菜,去除率为80.13%;几种浮床植物对NO₃^--N的去除效果差异不明显;浮床植物对TP的去除效率小于对TN的去除效率,6种水生植物中空心菜、凤眼莲、野生水芹菜和粉绿狐尾藻的去除效果最好,分别达到了69.74%、66.85%、64.16%和59.28%,黄菖蒲和空心莲子菜处理效果相对较差。（2）现场试验结果表明,粉绿狐尾藻浮床可以可以显著提高处理组污染物去除率，可以有效地缓冲水池pH的变化，并将其维持在7.5至7.0之间。但浮床的存在阻止了大气向水体扩散氧气，使处理组DO浓度显著低于对照组。在本试验中,粉绿狐尾藻浮床覆盖率的提高也有利于污染物的去除。但是20%和30%覆盖率条件下水体TN、NH₄⁺-N和TP等指标的去除率并没有显著性差异，平均去除率分别为85.55%、84.03%和91.52%。此外,利用去除粉绿狐尾藻浮床去除不同污染物的最佳停留时间也不相同,TN和叶绿素a的最佳处理时间为15天,NH₄⁺-N的最佳处理时间为5天，TP、COD_Mn和NO₃<sup>Y/sup>-N的最佳处理时间为20天或者更长。（3）粉绿狐尾藻浮床原位工程示范结果表明,定期收获和有效管理对提高浮床系统效率意义重大。建议在7月之后对绿狐尾藻进行多次收获,收获方式采用整株收获。粉绿狐尾藻生长周期集中在4月到8月,其水上部分占比大部分时间小于水下部分，且水上部分和水下部分TN、TP含量并没有显著性差异,TN在6月至9月间最高，平均达到32.38g/kg,TP在7月至9月间最高，平均达到6.56g/kg。相对3月份，粉绿狐尾藻浮床总生物量（干重）在六个月间增长了7.36倍,N含量增加了13.38倍,P含量增加了9.77倍。初步估算浮床依靠植物吸收去除了581.74kgN元素和114.03kgP元素。粉绿狐尾藻作为一种水生植物,适应和繁殖能力较强,能够耐低温,可以作为一种浮床植物推广使用。（4）微生物多样性分析结果表明,浮床系统可以显著提高浮床下层水体和敞水区的生物多样性。通过门分类水平上的微生物群落结构分析,发现变形菌门、放线细菌门、蓝藻细菌门、拟杆菌门、绿弯菌门和酸杆菌门的微生物为主要优势菌群,其相对丰度比例之和占总相对丰度的89.6%到98.7%。本研究中蓝藻细菌门虽然在敞水区和浮床下层占比较小,但均值仍然达到了19%,仍然存在蓝藻大量繁殖并进一步恶化水质的可能性。（5）通过长期监测可以发现,宗家桥河经过治理后水质净化效果明显。至2018年9月,宗家桥河考核断面的河水基本消除黑臭,河水的DO、COD_Mn、NH₄⁺-N、TN和TP浓度的平均值均达到课题的目标要求。但是,在示范工程运行期间,受降雨、行洪和季节等因素的影响,宗家桥河水的污染物浓度波动较大,进而对河水中的NH<sub>4</s