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水体富营养化是严峻的全球性水环境问题之一。水体富营养化严重危害生态环境,影响水体水质,使得水源水质的达标率低,饮用水的安全受到了严重威胁。而恢复水生植物丰度、建立健康水生态系统是水环境修复重要手段。因此本研究通过构建一种新型生态浮岛系统对富营养化水体进行修复。 首先,生态浮岛系统主要依靠植物的吸附、吸收作用,根际微生物的降解作用以及水体自身的物理作用净化水体。筛选三种生态浮岛植物:空心菜、大叶木耳菜和四季油菜,通过在室内自配富营养化水体中水培生态浮岛植物来研究其对富营养化水体的净化效果。浮岛植物可以在水中生长,而且生势良好,通过光合作用吸收水中的N、P等营养元素进行新陈代谢,增加植物的生物量,分析比较三种浮岛植物的生长速率。通过近2个月的生态浮岛净化富营养化水中的污染物的去除效果,研究3种不同浮岛植物对富营养化水体的净化效果。检测三种浮岛植物系统对对富营养化水中TN、氨氮、TP、CODCr等污染物指标的去除情况。筛选出优势生态浮岛系统后,并将其应用于室外乌梁素海附近的富营养化示范区,采用生态浮岛串联使用的效果,研究其对水质净化的效果。 其次,构建植物与生物膜载体复合的新型生态浮岛,通过新型生态浮岛和传统浮岛对水质的去除效果对比分析,验证本实验设计的新型生态浮岛的优越性,为下一步将该新型生态浮岛技术作为北方地区富营养化地表水体修复的技术参考。新型生态浮岛系统可以增加根际微生物的附着,利用微生物对污染物的降解作用更好地优善水体。研究新型生态浮岛系统对污染物指标 TN、氨氮、TP和 CODCr的去除能力的提升,说明填料上附着的大量微生物对净化水质起着重要的作用。 最后,采用高通量测序的技术,通过构建克隆文库研究新型生态浮岛生物膜载体上微生物的多样性和丰度及微生物特征。样品在门水平(Phylum)上最大丰度排名前10的物种,其中大量存在了变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌(Bcteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)等,而变形菌门(Proteobacteria)占细菌比例最大,其次是拟杆菌(Bcteroidetes)均为优势菌群。出现的菌属有异养型微生物气单胞菌属(Aerononas)和红细菌属(Rhodobacter)、有生物降解功能的伯克氏菌科(Burkholderiaceae)的 Limnobacter菌属和自养型微生物生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae)的菌属 Devosia等;在实验后期还出现了生物固氮根瘤菌属(Rhizobium)。