周叢藻類環(huán)境響應(yīng)與水質(zhì)處理應(yīng)用研究.pdf

1、作為水體中接觸面積巨大的生物膜系統(tǒng)，周叢藻類群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠迅速對水環(huán)境的變化做出響應(yīng)，同時(shí)在去除水體中的有機(jī)和無機(jī)成份以及凈化水質(zhì)等方面也表現(xiàn)出很大潛力。城市化地區(qū)水環(huán)境污染以及由此形成的一系列環(huán)境問題，已成為當(dāng)今各發(fā)展中國家都需要面對的一個(gè)難題。周叢藻類所具有的獨(dú)特的環(huán)境響應(yīng)以及顯著的水體污染物質(zhì)深度處理能力，使其在水環(huán)境生物監(jiān)測及水質(zhì)凈化方面得到廣泛的關(guān)注，利用周叢藻類進(jìn)行水質(zhì)生物監(jiān)測，評價(jià)人類活動(dòng)干擾導(dǎo)致的自然水體水質(zhì)作用與影

2、響，已成為當(dāng)前相關(guān)研究的熱點(diǎn)；周叢藻類水質(zhì)處理技術(shù)已成為目前最具發(fā)展?jié)摿Φ沫h(huán)境修復(fù)技術(shù)。 論文以周叢藻類為研究對象，以上海地區(qū)典型的城市化潮汐河流-黃浦江及其支流蘇州河為研究區(qū)域，基于生態(tài)學(xué)原理，應(yīng)用水生生態(tài)學(xué)、水環(huán)境科學(xué)以及生態(tài)修復(fù)工程等學(xué)科有關(guān)機(jī)聯(lián)系的綜合研究方法，通過對浮游藻類、周叢藻類群落及水質(zhì)情況的全年連續(xù)監(jiān)測，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)域的物理生境、水文學(xué)指標(biāo)等環(huán)境因子，采用多元統(tǒng)計(jì)方法，分析藻類群落的種類組成與數(shù)量特征，以及環(huán)

3、境因子對藻類群落的主要影響關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，通過建立一系列的藻類水質(zhì)處理系統(tǒng)及與自然環(huán)境一致的藻類生長條件，在實(shí)驗(yàn)室條件下研究分析不同形態(tài)周叢藻類水質(zhì)處理系統(tǒng)對城市景觀河道劣V類水質(zhì)水體中污染物質(zhì)的去除作用，以及其他不同脅迫條件下的水質(zhì)處理效果，提出以工程應(yīng)用為目標(biāo)的周叢藻類水質(zhì)處理系統(tǒng)，以期為周叢藻類在城市化潮汐河道中的水質(zhì)生物監(jiān)測與我國的水體生態(tài)修復(fù)示范性工程研究提供理論依據(jù)。論文主要研究結(jié)果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)黃

4、浦江、蘇州河中的周叢藻類及浮游藻類群落具有相似的種類數(shù)量及群落多樣性，但硅藻(>60％)是周叢藻類的重要組成部分，而綠藻(>50％)則是浮游藻類的主要種類。藻類群落密度表現(xiàn)出一定的季節(jié)性變化：周叢藻類群落密度介于0.8×10<'4>～0.4×10<'4>Ind·cm<'-2>之間，其中旱季(秋季)群落密度最高，而春末多雨季節(jié)的群落密度較低；浮游藻類群落密度"峰值"(1.91×10<'4>Ind.L<'1>)出現(xiàn)在夏季，而最低密度(0.0

5、8×10<'4>Ind·L<'-1>)則出現(xiàn)在冬季。此外，物種數(shù)量與營養(yǎng)物質(zhì)濃度及水溫表現(xiàn)出相似的變化趨勢。 (2)研究區(qū)域中的周叢藻類群落具有顯著的空間變化趨勢，藻類數(shù)量及群落密度均在上流區(qū)域增加，而群落多樣性則在下游顯著降低(p<0.05)；一些具有較高優(yōu)勢度的周叢藻類，如系帶舟形藻(Navicula cincta)、微小色球藻(Chroococcusminutus)和鈍脆桿藻(Fragilaria capucina)，對水

6、體N、P營養(yǎng)物質(zhì)變化具有很高的敏感性，從而可作為不同區(qū)域水體水質(zhì)的有效指示藻類。 (3)典型相關(guān)分析(CCA)表明了自然環(huán)境因子(水溫)與人類活動(dòng)干擾(N、P等營養(yǎng)物質(zhì))對于藻類的共同影響作用，其中水質(zhì)、水域功能區(qū)劃類型以及N、P等營養(yǎng)物質(zhì)濃度是影響周叢藻類種類組成及空間分布差異的主要環(huán)境因子。浮游藻類表現(xiàn)出比周叢藻類更為敏感的季節(jié)水質(zhì)變化，從而可作為不同季節(jié)間水質(zhì)微生物監(jiān)測的指示生物補(bǔ)充。水質(zhì)、水域功能區(qū)劃以及營養(yǎng)物質(zhì)是影響周叢藻類空

7、間分布差異的重要因素。 (4)以大型絲狀綠藻為主的周叢藻類處理系統(tǒng)具有顯著的P污染物與NH<,4><'+>-N去除效果，TP及TSS的去除率分別保持在50％和72％以上，同時(shí)P0<,4><'3->與NH<,4><'+>-N的去除率也分別可達(dá)90％和85％以上。在高污染物質(zhì)濃度(TP>3.0mg·L<'-1>、TN>22.0mg·L<'-1>)條件下，TP平均去除率為89％，TN為45％，而低濃度污染物(TP<0.50mg·L<'

8、-1>、TN<10.0mg·L<'-1>)條件下，出水PO<,4><'3->濃度低于0.1mg·L<'-1>，NH<,4><'+>-N低于2.0mg·L<'-1>。試驗(yàn)期間，大型絲狀藻類生物量增長了38.78％，同時(shí)大量單細(xì)胞藍(lán)、綠藻類出現(xiàn)在水槽壁表面。出水DO濃度隨著大型絲狀綠藻生物量的增加而呈上升趨勢。 (5)相對于絲狀周叢藻類系統(tǒng)的水質(zhì)處理效果，顆粒態(tài)周叢藻類更多的表現(xiàn)出了對水體N濃度的去除效果，結(jié)果表明，(1)相對于標(biāo)準(zhǔn)

9、培養(yǎng)液條件下20.0％的平均去除率，周叢藻類水質(zhì)處理系統(tǒng)中TN、NH<,4><'+>-N去除率分別可達(dá)30.0％和50.0％以上，其中TP平均去除率則相對較低(<10.0％)；(2)系統(tǒng)最大氮污染物去除率(TN>65.0％，NH<,4><'+>-N>80.0％)出現(xiàn)在進(jìn)水TN濃度約11.0mg·L<'-1>條件下，而TP去除率則隨進(jìn)水濃度增加呈下降趨勢；(3)試驗(yàn)期間，系統(tǒng)中周叢藻類生物量增加54.0％，chl-a濃度增加58.2％，同