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水产养殖是导致湖泊富营养化和水生生态系统破坏的重要因素。生物修复技术是解决养殖污染问题的有效手段,单一生物修复技术存在局限性。为实现湖泊资源开发利用和环境保护的双重目标,在生态学原理基础上提出生态坝技术原理。研究得到国家自然基金的支持(No.51378305)。 生态坝是由填料浮床和植物浮床构成的透水围坝。本研究在阳澄湖大闸蟹养殖区设计建造了生态坝原位修复试验装置,分别研究了在生态修复模式和污染控制模式下,生态坝对养殖水体的修复效果,并对微生物活性及其污染物的降解动力学进行研究。结果表明: 在生态修复模式下,修复区水体浊度、叶绿素a、CODcr、CODMn、TN、NO3--N、NH3-N、TP平均比养殖区低48.2%,14.0%,13.8%,20.4%,2.5%,7.7%,21.0%和31.0%。在污染控制模式下,其内源污染区经生态坝作用,修复区TN、NH3-N、NO3--N、TP、TSP(总可溶性磷酸盐)浓度平均比污染区低30%,3.6%,12.7%,40.9%和57.1%。生态坝削弱了风浪对水体的扰动,利于颗粒物污染物的沉降;植物吸收和填料微生物降解转化在水质净化中起到重要作用;生态坝有利于养殖水体生态系统的恢复。 基于现场生态坝装置,考察了弹性填料微生物的活性及其污染物降解动力学。通过批式试验,得到生态坝填料的生物活性,在COD负荷为67.3 mg?L-1时,其降解速率为0.0357gCOD/gVSS?d;氨氮浓度负荷为11.04 mg?L-1时,氨氧化菌(Ammonia Oxidizing Bacteria,AOB)活性为0.0158gN/gVSS?d,其降解过程遵循零级反应动力学;亚硝酸盐浓度负荷为1.12 mg?L-1时,亚硝酸盐氧化菌(Nitrite Oxidizing Bacteria,NOB)活性为0.00156g N/gVSS?d,其降解过程遵循一级反应动力学;硝酸盐浓度负荷为12.94 mg?L-1时,反硝化细菌活性为0.040gN/gVSS?d,其降解过程遵循一级反应动力学。