沉水植物对不同水质的净化作用及相关机理研究

沉水植物对不同水质的净化作用及相关机理研究国内水体富营养化形势依然严峻,开发经济方便、持续稳定、环保效益好的生态净化技术来改善富营养化现状,恢复水生态系统,对改善城市环境质量意义

重大,有着巨大的市场应用前景。沉水植物修复技术因其投资省、净化效果好,

运行简单方便且不会产生二次污染,有利于恢复健康稳定的生态系统而受到关注。

论文研究选取了苦草、黑藻及竹叶眼子菜三种我国常见沉水植物为研究对象,在室外自然条件情况下考察了这3种沉水植物在不同水质中对污染物的去除效果,探讨了沉水植物在污染物去除过程中的作用;通过高通量测序技术分析沉水

植物系统表层土壤微生物群落的结构并探讨其对污染物去除的影响;考察了这3

种沉水植物的除污机制并进行污染物降解动力学方程拟合。主要得出以下结论:（1）苦草、黑藻和竹叶眼子菜三种沉水植物对水质净化效果明显,可用于相关水体的修复与污染控制。

在IV类、劣V类和一级A标水体试验中,三种沉水植物系统中TN、

NH₃-N、TP和COD_cr出水指标均能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水质标准。在V类水体试验中,三种沉水植物系

统中TN、NH₃-N、TP和COD_cr出水指标均能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类水质标准。

在一级B标水体试验中,三种沉水植物系统中TN、NH₃-N、TP

和COD_cr出水指标均能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）V类水质标准。其中三种沉水植物对于微污染水体修复效果相差不大,而黑藻对

污染程度较重的水体修复效果优于苦草和竹叶眼子菜。

（2）在不同水质试验中,苦草、黑藻和竹叶眼子菜的生物量不断增加。三种

沉水植物生物量的增长排序为黑藻>苦草>竹叶眼子菜。

沉水植物碳氮磷积累量都随着水质恶化而增加。苦草、黑藻和竹叶眼子菜三种沉水植物对碳氮磷积累量排序为黑藻>竹叶眼子菜>苦草。

沉水植物氮积累量占水体中TN去除量的比例都较低,三种沉水植物对氮磷的吸收富集量占水体中TN和TP去除量最大比例排序为黑藻>竹叶眼子菜>苦草。（3）沉水植物系统基质中微生物主要以Proteobacteria（变形菌门）和Acidobacteria（酸杆菌门）为主。

与氮处理相关的微生物含量最高的为与反硝化相关细菌,占氮处理相关细菌的比例高达71.53%。其中硝化细菌Nitrospira（硝化螺菌属）为主,反硝化细菌以Sulfuricurvum（硫曲菌属）为主。

Pseudomonas（假单胞菌属）是沉水植物系统中最主要的除磷微生物。沉水植物的存在能为不同需氧量的微生物提供良好的生存环境。

（4）采用一级动力学模型对试验数据进行了整理,沉水植物对TN、TP和COD_cr的降解动力学方程用三项式进行拟合时,R²最高,相关性最好,由此得到一系列TN、TP和COD_cr降解动力学方程。