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生物柵對景觀水體的處理效果及微生物多樣性研究

發(fā)布時間：2020-05-29 09:37

【摘要】：城市生活中,越來越多的城市公園、人工湖泊的出現(xiàn),帶來了城市景觀水的污染問題,景觀水體的富營養(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不同程度的影響。針對這一現(xiàn)象,良好的生態(tài)修復(fù)技術(shù)成為當(dāng)下研究熱點。本文通過在巢湖本地進(jìn)行實地調(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,對巢湖市篆池河以及東西環(huán)城河的景觀水體進(jìn)行試驗研究,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)在實際工程應(yīng)用中對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研究中,以巢湖市環(huán)城河為研究對象,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組空白對照裝置。對巢湖市環(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,測試結(jié)果均可達(dá)地表Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在試驗中,我們得到試驗組對環(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%。試驗中組合填料對水中的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%。說明填料對生物柵系統(tǒng)的重要性,為水中污染物的去除提供了很大的幫助。小試試驗中,從去除效果看,美人蕉生物柵對水中污染物的去除最為有效,且系統(tǒng)對水中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研究中,以篆池河為研究對象,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%。兩組生物柵對篆池河河水的凈化效果最佳時期都為9月至11月,低溫季節(jié)12月至次年2月期間對河水的凈化效果相對來說較差,2月至3月氣溫回升以后對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)對生物柵的影響比較大,冬季的低溫條件對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的特點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,利用高通量測序技術(shù),結(jié)果表明,隨著裝置運行,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。試驗期間微生物的變化與該期間中試裝置對污染物去除效果的變化規(guī)律基本一致,說明了微生物群落多樣性的變化與其對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)致期間對污染物的去除效率有明顯下降趨勢。就系統(tǒng)中菌群多樣性來看,不同時期的微生物群落結(jié)構(gòu)存在著顯著差異,但試驗后期總是趨于穩(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)運行期間,微生物通過取適應(yīng)外界環(huán)境的不斷變化來保持自身功能的完整性和穩(wěn)定性。
【圖文】：

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