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生物柵對(duì)景觀水體的處理效果及微生物多樣性研究

發(fā)布時(shí)間：2020-05-29 09:37

【摘要】：城市生活中,越來(lái)越多的城市公園、人工湖泊的出現(xiàn),帶來(lái)了城市景觀水的污染問題,景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化和水體發(fā)臭現(xiàn)象日益加劇,水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的破壞給城市居民的生活帶來(lái)不同程度的影響。針對(duì)這一現(xiàn)象,良好的生態(tài)修復(fù)技術(shù)成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。本文通過在巢湖本地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查分析,利用新型生物柵技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生態(tài)修復(fù)方法,對(duì)巢湖市篆池河以及東西環(huán)城河的景觀水體進(jìn)行試驗(yàn)研究,通過構(gòu)建生物柵小試、中試裝置研究不同植物在去除景觀水體污染物中的差異,考察不同植物的生物柵系統(tǒng)在不同季節(jié)條件下對(duì)景觀水體的凈化效果,探討生物柵系統(tǒng)中微生物多樣性與污染物降解效果之間的關(guān)系。以期為新型生物柵技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)城市景觀水體的治理以及生態(tài)修復(fù)方案選擇提供了借鑒。本文的主要內(nèi)容、方法以及研究成果具體如下:(1)在新型生物柵小試裝置試驗(yàn)研究中,以巢湖市環(huán)城河為研究對(duì)象,利用美人蕉、鳶尾以及組合填料搭建4組生物柵小試裝置以及1組空白對(duì)照裝置。對(duì)巢湖市環(huán)城河景觀水體中的COD、TN、TP、NH_3-H,均有較理想的去除效果,測(cè)試結(jié)果均可達(dá)地表Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在試驗(yàn)中,我們得到試驗(yàn)組對(duì)環(huán)城河景觀水體中COD、TN、TP、NH_3-H的去除率可達(dá)32.63%~53.52%、48.15%~83.87%、22.52%~75.00%、40.91%~88.20%。試驗(yàn)中組合填料對(duì)水中的COD、TP、TN、NH_3-H去除貢獻(xiàn)率分別為:14.47%~20.89%、46.47%~52.48%、30.76%~55.51%、39.53%~53.27%。說(shuō)明填料對(duì)生物柵系統(tǒng)的重要性,為水中污染物的去除提供了很大的幫助。小試試驗(yàn)中,從去除效果看,美人蕉生物柵對(duì)水中污染物的去除最為有效,且系統(tǒng)對(duì)水中COD、TN、TP、NH_3-H去除率分別為:53.52%、75.00%、83.87%、88.20%。(2)在新型生物柵中試裝置試驗(yàn)研究中,以篆池河為研究對(duì)象,采用兩種不同生物柵系統(tǒng):美人蕉生物柵、鳶尾生物柵。研究2組生物柵在不同植物配置、不同季節(jié)影響下對(duì)篆池河河水的COD、TN、TP、NH_3-H的去除效果。結(jié)果表明,美人蕉生物柵系統(tǒng)對(duì)篆池河河水中COD、TN、TP、NH_3-H平均去除率分別為:29.29%、42.63%、41.95%、44.65%;而鳶尾生物柵系統(tǒng)對(duì)篆池河河水中COD、TN、TP、NH_3-H平均去除率分別為:26.29%、41.19%、37.42%、41.16%。兩組生物柵對(duì)篆池河河水的凈化效果最佳時(shí)期都為9月至11月,低溫季節(jié)12月至次年2月期間對(duì)河水的凈化效果相對(duì)來(lái)說(shuō)較差,2月至3月氣溫回升以后對(duì)河水凈化效果有所提高。在不同季節(jié)、不同進(jìn)水濃度的影響下,兩組生物柵系統(tǒng)有較好的抗負(fù)荷能力,出水水質(zhì)較為穩(wěn)定,不過季節(jié)對(duì)生物柵的影響比較大,冬季的低溫條件對(duì)生物柵活性有一定抑制作用,導(dǎo)致其去除效率不如其他季節(jié)。由于鳶尾自身具有越冬生長(zhǎng)的特點(diǎn)而美人蕉沒有這種特性,所以在冬季低溫條件下鳶尾生物柵對(duì)河水的污染物去除效果要優(yōu)于美人蕉生物柵。但是,總體凈化效果最好的還是美人蕉生物柵,對(duì)河水中COD、TN、TP、氨氮(NH_3-H)的去除率可達(dá)56.10%、71.46%、71.79%、71.26%。(3)在填料與根系微生物多樣性分析研究中,利用高通量測(cè)序技術(shù),結(jié)果表明,隨著裝置運(yùn)行,系統(tǒng)中填料、根系上微生物菌群的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、種類一直在發(fā)生著變化,但是最終系統(tǒng)中微生物結(jié)構(gòu)、數(shù)量都趨于穩(wěn)定。試驗(yàn)期間微生物的變化與該期間中試裝置對(duì)污染物去除效果的變化規(guī)律基本一致,說(shuō)明了微生物群落多樣性的變化與其對(duì)污染物去除效率是相互關(guān)聯(lián)的。期間由于外界環(huán)境因素的影響,微生物雖然保持高豐富度但其活性受到抑制,導(dǎo)致期間對(duì)污染物的去除效率有明顯下降趨勢(shì)。就系統(tǒng)中菌群多樣性來(lái)看,不同時(shí)期的微生物群落結(jié)構(gòu)存在著顯著差異,但試驗(yàn)后期總是趨于穩(wěn)定。系統(tǒng)填料、根系中微生物均保持有較為相似的代謝功能,表明了在生物柵系統(tǒng)運(yùn)行期間,微生物通過取適應(yīng)外界環(huán)境的不斷變化來(lái)保持自身功能的完整性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

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