生态浮岛修复富营养化水体的实验研究

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随着工农业生产的不断提高,大量营养物质进入水体产生聚集,导致水体富营养化在短时间内迅速发展,日趋严重。生态浮岛是一种较为简洁省力、对环境二次污染较小的技术,利用生态浮岛技术不仅能够实现对富营养化水体中氮磷的去除,还能够美化环境。但浮岛植物生长对水体中营养盐浓度要求较高,轻度富营养化水体中的氮磷含量难以达到植物生长需要,从而导致去除氮磷效果变低,同时我国严重富营养化水体,水质在劣V类水平或更差的水体较少,因此,通过添加富集材料改良生态浮岛的培养基质,使植物生长环境中的氮磷浓度增加,改善水生植物生长环境,进而增强净化效果显得尤为重要。本研究以美人蕉(Canna indica L.)、香蒲(Typha orientali Presl)、旱伞草(Cyperus alternifolius L.)为研究对象,通过水培实验,对比分析了3种植物在不同氮磷浓度条件下的生长状况、氮磷聚集能力,并评价了生态浮岛的净水效果,以及不同富集材料下生态浮岛对氮磷聚集的增强效果。确立了合适的浮岛植物,在改善水质的同时营造了水上景观,为生态浮岛在治理富营养化水体方面提供理论依据,其主要结果如下:(1)总氮浓度范围在8.68-98.23mg/L时,美人蕉、旱伞草、香蒲的根系及茎叶均出现明显增长,其中不同总氮浓度对美人蕉和香蒲茎叶生长的影响大于对根系生长的影响,对旱伞草根系茎叶的生长均影响较大。总磷浓度范围在1.24-15.79mg/L时,美人蕉、旱伞草、香蒲的根系及茎叶均发生明显增长,其中不同总磷浓度对美人蕉根系和茎叶生长影响差异较小,对香蒲茎叶生长影响大于对根系生长的影响,对旱伞草根系茎叶的生长均有显著影响。(2)香蒲在总氮浓度为41.33mg/L时,氮累积量最高为71.59mg/株;旱伞草在总氮浓度为62.23mg/L时,氮的累积量最大为37.16 mg/株;美人蕉对氮累积量随着总氮浓度的上升而不断增加。对磷的累积量香蒲为0.62-16.79mg/株,美人蕉为1.07-10.38 mg/株,旱伞草为1.08-11.52 mg/株。(3)美人蕉对水体中总氮去除率为42.31-62.30%,香蒲为55.3-74.1%,旱伞草为43.3-52.1%。美人蕉对水体中总磷去除率为47.19-85.10%,香蒲为53.31-80.13%,旱伞草为53.90-75.15%。总体来说,香蒲对氮磷的去除效果低于美人蕉和旱伞草,美人蕉和旱伞草之间的差异并不显著。(4)采用富集材料后,改良型生态浮岛对水中氮磷去除效果得到了增强。富集材料中改性秸秆碳化温度较高、水体中氮磷初始浓度较大时,相应的去除率较高。改良美人蕉型生态浮岛在TN=62.23mg/L,以500℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最大为50.25%;TP=15.79 mg/L,以500℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最高为42.50%。改良旱伞草型生态浮岛在TN=82.86 mg/L,以300℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最高为46.25%;在TP=10.43 mg/L,以700℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最高为47.32%。改良香蒲型生态浮岛在TN=62.23 mg/L,以500℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最高为46.75%;在TP=10.43 mg/L,以500℃改性碳化秸秆和陶粒为富集材料时,去除率达到最高为58.12%。
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