江灘人工濕地植物對(duì)泥沙及污染物的去除機(jī)理及應(yīng)用研究.pdf

1、生態(tài)修復(fù)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題，修復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)、改善環(huán)境質(zhì)量的研究與實(shí)踐已經(jīng)逐步得到廣泛重視。針對(duì)江灘濕地生態(tài)退化和環(huán)境狀況特點(diǎn)，研究江灘濕地主要環(huán)境因子對(duì)濕地植物恢復(fù)重建的影響、濕地植物恢復(fù)重建后的環(huán)境效應(yīng)等，為江灘濕地的修復(fù)、環(huán)境質(zhì)量的改善提供依據(jù)。論文主要開展了以下幾個(gè)方面的研究： (1)通過模擬試驗(yàn)研究了底質(zhì)水分含量、水位、泥沙淤積、泥沙附著、水體濁度等對(duì)濕地植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果表明，①濕地植物萌發(fā)與底質(zhì)水分含

2、量顯著正相關(guān)。在無淹水基質(zhì)上，土壤水分含量越低，菖蒲萌發(fā)率越低，土壤水分含量10％時(shí)，萌發(fā)率僅32.5％，幼苗平均高度19.0cm，為飽和水分條件下的1/3。淹水程度對(duì)菖蒲萌發(fā)影響顯著，菖蒲在淹水深度120cm時(shí)最終萌發(fā)率僅為35％。中度(0.35％TOC)有機(jī)質(zhì)含量可能是沉水植物生長(zhǎng)的有利條件。②菹草石芽上淤積的泥沙雖不影響最終萌發(fā)率，但延遲萌發(fā)時(shí)間，對(duì)單株平均生物量影響較明顯，實(shí)驗(yàn)105天，無淤積菹草單株生物量是淤積厚度5.0cm菹

3、草的2.7倍。③泥沙附著可導(dǎo)致沉水植物衰亡，沉水植物在泥沙附著情況下啟動(dòng)應(yīng)急保護(hù)機(jī)制，如丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(SOD)活性及超氧化物歧化酶(POD)活性增加，以進(jìn)行自我保護(hù)。④水體濁度不影響菹草石芽萌發(fā)，但延遲石芽萌發(fā)速率，同時(shí)，高濁度明顯抑制苦草成株的生長(zhǎng)及光合產(chǎn)能效率，對(duì)苦草光合系統(tǒng)PSII造成較大損傷，最終影響其恢復(fù)重建。 (2)在可控條件下構(gòu)建了由挺水、浮葉及沉水植物組成的鑲嵌組合群落，并初步研究其對(duì)水體懸浮

4、泥沙及氮磷的去除與凈化效果。結(jié)果表明：濕地植物通過改變水流動(dòng)力條件，改變水體泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)植物體表還會(huì)吸附部分較小粒徑組成的懸浮顆粒物，對(duì)水體懸浮泥沙有較好的去除作用。挺水、浮葉和沉水植物對(duì)水體懸浮泥沙去除效果挺水植物(36.74％)>浮葉植物(18.38％)>沉水植物(13.16％)。沉水植物對(duì)懸浮泥沙的平均去除率差別不明顯，依次為黑藻(14.38％)>苦草(12.80％)>金魚藻(12.33％)。挺水植物對(duì)較大粒徑組成(25μm

5、-50μm和10μm)的泥沙具有較好的去除作用。沉水植物對(duì)較小粒徑(2.5μm、7μm和10μm)的泥沙具有較強(qiáng)的吸附效果。在冬春季節(jié)，菹草對(duì)粒徑組成為10μm～25μm的泥沙顆粒影響顯著。江灘人工濕地在去除水體懸浮泥沙的同時(shí)也去除了水體中大量氮磷元素。江灘人工濕地對(duì)挾沙水體中總磷的凈化百分率在12小時(shí)的停留時(shí)間內(nèi)可達(dá)34.8％，比對(duì)照28.19％高出6.61％，對(duì)水體總氮的去除率為11.9％，比對(duì)照組5.3％高出6.6％。菹草對(duì)平均泥

6、沙含量83.0 mg/L、平均總磷含量0.053mg/L的水體，在滯留時(shí)間24小時(shí)條件下，對(duì)總磷的凈化百分率可達(dá)10.83％。 (3)論文在實(shí)驗(yàn)室通過模擬方法還研究了泥沙與不同形態(tài)氮、磷和COD等的耦合特性，粒徑組成、pH值、泥沙含量、污染程度、溫度、擾動(dòng)時(shí)間等均可影響泥沙對(duì)污染物的吸附效果。，隨污染物或泥沙含量增加，吸附效果明顯增強(qiáng)。泥沙粒徑組成越細(xì)吸附效果相對(duì)越好，單位重量的粒徑組成為44μm～55μm的泥沙吸附量是125μ

7、m～150μm的2倍。酸性條件下吸附效果較堿性條件下明顯，pH=1下吸附量達(dá)0.85mg/g，pH=13下釋放量達(dá)0.147mg/g，這可能與泥沙表面有機(jī)質(zhì)及金屬離子的組成有關(guān)。特定溫度25℃下前2個(gè)小時(shí)的吸附百分率可達(dá)53.14％。 (4)通過示范研究了人工江灘濕地系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)江水體懸浮泥沙顆粒物及氮、磷等的去除效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)條件下，挺水植物對(duì)平均泥沙含量130.87mg/L的長(zhǎng)江水體，去除率達(dá)75％，100小時(shí)的沉降量達(dá)402g/