多年生牧草與微生物聯(lián)合作用對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效應(yīng)研究.pdf

1、目前，我國(guó)絕大多數(shù)河流和湖泊都處于中度或重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，常用的水環(huán)境物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)價(jià)格昂貴、后續(xù)問(wèn)題多，傳統(tǒng)的活性污泥法也不適合地表水體富營(yíng)養(yǎng)化的控制。近年來(lái)，河、湖富營(yíng)養(yǎng)化防治技術(shù)在污染源控制和人工生態(tài)修復(fù)方面都取得了積極進(jìn)展?！翱卦础敝饕獜牧饔蛏先婵刂瞥擎?zhèn)生活污水和工業(yè)廢水的點(diǎn)源污染以及來(lái)自農(nóng)田徑流、禽畜養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖的面源污染，同時(shí)控制由于湖泊內(nèi)沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽在一定條件下向上覆水中釋放所造成的內(nèi)源污染。但是，如果僅通過(guò)“控源

2、”來(lái)削減污染對(duì)河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)的損害，生態(tài)系統(tǒng)尚不能實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)，需要實(shí)施生態(tài)修復(fù)技術(shù)。同時(shí)，基于可持續(xù)發(fā)展理念，人們對(duì)環(huán)境污染防治的觀念也發(fā)生了改變，開(kāi)始認(rèn)識(shí)到了生態(tài)治理的重要性。生態(tài)修復(fù)由于具有很低的投資運(yùn)行費(fèi)用、良好的處理效果和顯著的生態(tài)效益等優(yōu)點(diǎn)，成為了水體修復(fù)的重要技術(shù)。目前，大多數(shù)研究將重點(diǎn)放在晚春及夏秋季節(jié)應(yīng)用于生態(tài)修復(fù)植物的選擇，對(duì)于冬季低溫條件下的生態(tài)修復(fù)研究較少.因此，本文的研究?jī)?nèi)容為：在大田試驗(yàn)條件下篩選能夠在冬

3、春季低溫條件下生長(zhǎng)，并修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的牧草品種，研究其在一定時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的生物質(zhì)及對(duì)水體的氮磷削減量，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究植物生物量與水體凈化效率的關(guān)系，以期找到與水體營(yíng)養(yǎng)鹽去除相伴的植物性狀，為生態(tài)工程中快捷地選定植物材料提供依據(jù)；篩選高效同步脫氮除磷的微生物，并結(jié)合前期研究的內(nèi)容，深入研究牧草植物，微生物聯(lián)合作用對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效應(yīng)及處理下與水體氮、磷、有機(jī)物轉(zhuǎn)化相關(guān)的酶活性的變化；研究牧草處理下水體微生物數(shù)量及種類的變化，研究多

4、年生牧草對(duì)水體微生物的激發(fā)效應(yīng)。結(jié)果表明：
　　 ⑴試驗(yàn)所選8種牧草均能適應(yīng)水生環(huán)境并快速生長(zhǎng).經(jīng)過(guò)收割后，每平方米的坦克草浮床6個(gè)月內(nèi)可積累699g干物質(zhì)，從水體中吸收17.5g的氮和7.5g的磷，為8種牧草之最。牧草修復(fù)水體后，其作為飼料的基本指標(biāo)均達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，亞硝酸鹽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。表明利用牧草浮床可以高效修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體，同時(shí)收獲后的牧草可作為牲畜飼料被利用。選取室外試驗(yàn)中生長(zhǎng)狀況較好的4種多年生牧草(愛(ài)地、凱蒂莎

5、、坦克、榮譽(yù))進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，研究其對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)效應(yīng)及其生物量積累與氮磷去除的關(guān)系。結(jié)果表明，水體TN、TP、NH4+-N、N03。-N、NO2-N、COD在植物浮床系統(tǒng)處理下均顯著下降，坦克草處理下去除率最高，對(duì)TN、TP、NO3-N、CODMn去除率分別達(dá)64.1％、92.1％、70.7％和80.7％。愛(ài)地、凱蒂莎的生物量積累與氮去除量呈極顯著相關(guān)，坦克草、愛(ài)地、凱蒂莎干物質(zhì)積累與水體磷去除均無(wú)相關(guān)性。
　　 ⑵從

6、以生活污水為碳源的高COD污水中篩選兩株性能優(yōu)良的高效反硝化聚磷菌(Bacillus sp.，Microbacterium sp.)。通過(guò)進(jìn)行除磷率測(cè)定發(fā)現(xiàn)，兩株菌株除磷率分別為92.8％、92.9％。通過(guò)用分子生物學(xué)手段鑒定這兩株菌株，確定一株屬于芽孢桿菌屬，另一株屬于分支桿菌屬。
　　 ⑶將前期篩選所得的兩株反硝化聚磷菌菌液用海藻酸鈉.氯化鈣固定化后與植物共同修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體。研究表明，當(dāng)坦克草與固定化微生物聯(lián)合修復(fù)時(shí)的修

7、復(fù)效果最好，固定化微生物單獨(dú)修復(fù)水體時(shí)的磷去除率較高。固定化微生物的引入對(duì)牧草的生長(zhǎng)速率也有一定的影響。同時(shí)研究了水系統(tǒng)中的磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性，以及同期室內(nèi)試驗(yàn)的污水凈化效果，發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)鹽的去除，尤其是通過(guò)微生物的轉(zhuǎn)化作用去除的氮磷與脲酶、磷酸酶呈極顯著相關(guān)，這為研究用酶活性強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)凈化效果提供了理論依據(jù)。說(shuō)明了磷酸酶在含磷化合物降解過(guò)程中起到了重要作用，這同時(shí)意味著磷酸酶的活性可以作為評(píng)價(jià)TP去除效果的重要指標(biāo)。脲酶活性與TN

8、的去除率具有極顯著的正相關(guān)性，所以可以作為去除污水中含氮污染物效果的一個(gè)重要指標(biāo)。
　　 ⑷4種多年生牧草處理后富營(yíng)養(yǎng)化水體后，水體中營(yíng)養(yǎng)鹽及有機(jī)污染物的去除率與對(duì)照相比均有所增強(qiáng)，但不及水葫蘆與大漂。當(dāng)向水體加入微生物抑制劑后，總氮、氨氮、硝態(tài)氮的濃度均有較高的回升，總磷、COD、亞硝態(tài)氮的濃度雖較未加抑制劑處理高，但趨勢(shì)平緩?？梢?jiàn)，微生物對(duì)各污染物在水體中的轉(zhuǎn)化、去除的影響不同，氮類的去除主要是通過(guò)微生物作用來(lái)完成的。通過(guò)分