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水生植物组合对受污水体的原位修复研究

更新时间:2009-03-28

当前我国城市河流污染问题日益突出,河流污染的程度远超其自净能力,水体富营养化愈加显著,水体的社会功能及生态功能持续地削弱,已严重影响了城市及流域的生产生活和生态环境[1-4]。水体富营养化主要原因是水体中N、P等营养盐类含量超标,促使水体中藻类等浮游植物过度滋生[5-8]。植物修复技术是一种低成本、无污染的原位生态治理技术,可以通过植株及根系微生物的代谢活动将水体中的污染物吸收、降解或转化[9-11]。植物修复技术已在多种水体修复实践中广泛应用[12-16]。在植物修复技术中,物种的选择和群落的配置是影响水环境恢复效果的关键因素之一[17-20]。本研究在前期实验室批式试验筛选的基础上,确定出狐尾藻、金鱼藻以及蓖齿眼子菜是三种能够较好吸收、分解水体中营养盐及污染物的水生植物。为进一步检验所遴选植物对改善水体的实际表现,在实际水体中设置了5组植物围栏,通过设计水生植物的不同组合,研究组合植物对受污染水体中营养盐类的去除效果,进而验证其工程价值。

1 材料与方法

1.1 实验材料

如图1所示,项目示范区搭建在滏阳河邯郸段赵苑点,共装置5组1.5 m×1.0 m×1.0 m不锈钢原位围隔(外衬防水布),编号依次为1 ~ 5,其中5号为对照组,其他四组为实验组,1 ~ 4号各组从左至右种植沉水植物依次为蓖齿眼子菜、狐尾藻以及金鱼藻的组合,具体如表1所示。

1.2 实验设计

选择培养生长较好的沉水植物蓖齿眼子菜、狐尾藻以及金鱼藻种植于围隔中,表1、表2为各个围隔中具体种植情况:

布鲁斯(Bruce J.MacLennan)的自然计算探索为我们提供了重要借鉴。[9]为了弥补图灵计算的不足——适用范围的有限性,布鲁斯转向了包括生物学领域在内的更大领域的计算概念的探索,他将这种计算称之为“自然计算”(Natural Computation)。

  

图1 水生植物种植图Fig. 1 Plant map of aquatic plants

 

表1 围隔中具体种植表Tab.1 The specif i c planting table

  

围隔1 围隔2 围隔3 围隔4 围隔5篦齿眼子菜狐尾藻金鱼藻金鱼藻篦齿眼子菜篦齿眼子菜狐尾藻 狐尾藻金鱼藻对照

 

表2 沉水植株基本情况表Tab.2 Basic Condition of Submerged Plants

  

沉水植株 平均高度/cm 重量/g金鱼藻 16.3 52.4狐尾藻 13.5 52.4篦齿眼子菜 17.2 50.5

1.3 监测指标和分析方法

每天对5组围隔水取样监测,每天上午 10:00取样一次,周期为30 d( 雨天不取样) ,通过分析CODMn、NH3 -N、NO3-N、TN、TP 的浓度及去除率变化趋势,区分各类植物组合实用性效果。

[6]陈藜藜,金腊华.湖库富营养化的改进型模糊综合评价方法研究[J].中国环境科学,2014(12):3223-3229.

2 各围隔组对水体污染物的去除效果

2.1 各组围隔对溶解性硝氮的去除效果

[13]岳晓彩.生态浮床原位修复对海水养殖池塘底栖动物群落结构的影响[J].水生态学杂志,2014(1):22-27.

  

图2 各组围隔对溶解性硝氮的去除效果Fig. 2 Effect of different groups on the removal of dissolved nitrate

2.2 各组围隔对溶解性氨氮的去除效果

图3 反应的是溶解性氨氮随时间变化在各组围隔中的浓度变化情况,根据图3可以看出,溶解性氨氮在各组水体中的初始浓度为2.75 mg/L;在第10 d的检测结果中,对照组中溶解性氨氮的浓度降低至第1 d浓度的85%,而围隔1到围隔4四组中溶解性氨氮浓度分别降低至第1 d浓度的82%、94%、92%及96%;在第20 d的检测结果中,对照组中溶解性氨氮的浓度降低至第1 d浓度的78%,而围隔1到围隔4四组中溶解性氨氮浓度分别降低至第1 d浓度的70%、88%、86%及95%;在第30 d的检测结果中,对照组中溶解性氨氮的浓度降低至第1 d浓度的84%,而围隔1到围隔4四组中溶解性氨氮浓度分别降低至第1 d浓度的62%、86%、94%以及91%。对比上述三次测量数据可知:狐尾藻+金鱼藻组合能够较好地降低水体中的溶解性氨氮浓度。这是因为,河道中的氨氮主要是通过附着与植物根系及茎叶植物表面的生物膜中的硝化细菌的硝化作用去除,而硝化作用受溶解氧浓度挟制,一般情况下,溶解氧浓度越高,硝化效率越高,围隔1中狐尾藻+金鱼藻组合能提供更好富氧效果,因而其硝化效率较高。

  

图3 各组围隔对溶解性氨氮的去除效果Fig.3 Effect of different groups on the removal of dissolved ammonia nitrogen

  

图4 各组围隔对溶解性总氮的去除效果Fig.4 Effect of different groups on the removal of dissolved total nitrogen

2.3 各组围隔对溶解性总氮的去除效果

根据图4可以看出,第1 d各组水体中溶解性TN的初始浓度为6.18 mg/L。在第10 d的检测结果中,对照组中溶解性TN的浓度降低至第1 d浓度的92%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TN浓度分别降低至第1 d浓度的98%、96%、1.08%及88%;在第20 d的检测结果中,对照组中溶解性TN的浓度降低至第1 d浓度的84%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TN浓度分别降低至第1 d浓度的77%、84%、94%及83%;在第30 d的检测结果中,对照组中溶解性TN的浓度降低至第1 d浓度的109%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TN浓度分别降低至第1 d浓度的68%、77%、90%及84%。对照组溶解性TN的异常升高可能因为河道地步污泥内源污染物质的释放,而通过对比上述三次测量数据可知:狐尾藻+金鱼藻以及金鱼藻+篦齿眼子菜的植物组合能够明显地降低水体中的溶解性总氮浓度。这是因为TN去除过程冗长,需通过硝化细菌的硝化作用及反硝化细菌的反消化作用方可去除,围隔1中对氨氮的硝化作用及硝态氮的反硝化作用均较好,因此其对TN的去除作用较强。

2.4 各组围隔对溶解性TP的去除效果

由图5显示,第1 d各组水体中的初始溶解性TP浓度为17 mg/L。在第10 d的检测结果中,对照组中溶解性TP的浓度降低至第1 d浓度的85%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TP浓度分别降低至第1 d浓度的78%、105%、90%及78%;在第20 d的检测结果中,对照组中溶解性TP的浓度降低至第1 d浓度的74%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TP浓度分别降低至第1 d浓度的59%、70%、59%及56%;在第30 d的检测结果中,对照组中溶解性TP的浓度降低至第1 d浓度的67%,而围隔1到围隔4四组中溶解性TP浓度分别降低至第1 d浓度的54%、63%、71%及49%;三次的对比试验中可以发现,狐尾藻+金鱼藻的植物组合、金鱼藻+篦齿眼子菜的植物组合以及篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合均能够较好地降低水体中溶解性TP浓度,其中,篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合处理效果最好。从图5还可以看出,各组围隔对TP相对去除效果较好,但实际去除量较少,这主要是因为TP的去除主要是通过微生物的吸释磷作用完成,但对照组相与实验组所在环境并不能支持微生物的吸释磷作用,因此TP只能通过吸附及同化作用去除,但植物及微生物对TP的需求量较少,因此各组围隔对TP均有一定的去除作用,但去除量有限。

2.5 各组围隔对溶解性CODMn的去除效果

  

图5 各组围隔对溶解性TP的去除效果Fig.5 Effect of different groups on the removal of dissolved TP

  

图6各组围隔对CODMn的去除效果Fig. 6 The effect of codmn on the isolation of different groups

图6 显示,各个围隔中第1 d的溶解性CODMn的浓度为71 mg/L。在第10 d的检测结果对比中,对照组中溶解性CODMn的浓度为第1 d水样结果的95%,而在围隔1到围隔4四组试验组中,其溶解性CODMn的浓度分别为第1 d测量数据的49%、45%、43%及45%;第20 d的测量结果显示,对照组中溶解性CODMn的浓度为第1 d水样结果的90%,而其它四组实验组数据分别为第1 d测量结果的50%、44%、29%以及43%;第30 d测量结果表明,对照组中溶解性CODMn的浓度为第1 d水样结果的87%,而其它四组实验组数据分别为第1 d测量结果的49%、44%、29%及45%。通过对比上述三次测量数据可知:各组水生植物组合均能够在一定程度上降低水体中溶解性CODMn浓度;在三次的对比试验中可以发现,狐尾藻、金鱼藻及篦齿眼子菜的植物组合均能够较好地降低水体中溶解性CODMn浓度,其中,篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合处理效果最好。这是由于潜水植物的根系及茎叶植物表面附着的生物膜上存在大量细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物,而CODMn主要是通过微生物新陈代谢作用被去除,篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合具有更大的比表面积,因此去除效果较好。

3 结论

1)围隔内各组水生植物组合均能够在一定程度上降低水体中的各种营养盐浓度。

2)相对于对照组,狐尾藻+金鱼藻以及齿眼子菜+狐尾藻的植群落物组合对水体中溶解性硝氮浓度有较强的去除能力;狐尾藻+金鱼藻以及金鱼藻+篦齿眼子菜的植物组合能够较好地降低水体中的溶解性氨氮浓度;狐尾藻+金鱼藻以及金鱼藻+篦齿眼子菜的植物组合能够明显地降低水体中的溶解性总氮浓度;篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合能够较好的去除水体中溶解性TP;篦齿眼子菜+狐尾藻的植物组合能够较好的去除水体中溶解性CODMn。而综合来看,狐尾藻+金鱼藻的组合对各位营养盐的去除效果最好。

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水质总氮:碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;水质总磷:钼酸铵分光光度法;氨氮:纳氏试剂法;硝氮消解法(GB11893-89)。

在设定完所有参数组合后,点击“优化计算”,系统只需数秒即可生成IPR曲线,以及优化结果,并且所有的产量和效率数据都可以自动排序,如图4、图5所示。

钻探结果表明,扇体沉积相带影响储层储集物性和含油性。储层储集物性和含油性中扇好于内扇和外扇。原因主要有两点:其一中扇沉积具有相对较好的分选和磨圆,底部网状沟道发育,厚度较大,储集空间发育[13],且以碳酸盐岩砾石沉积为主,易于溶蚀而次生孔隙发育;其二中扇砾石层间发育有较厚的烃源岩,烃源岩产生大量的酸性水对碳酸盐岩砾石进行了较充分的溶蚀和改造[4]。内扇区虽然厚度较大,但分选、磨圆较差,泥质含量高,烃源岩厚度小,酸性水的溶蚀和改造作用相对较弱;外扇区沉积以石英长石砂岩为主,厚度较小,虽然有较厚的烃源岩和大量的酸性水存在,但所产生的溶蚀效果却极其微弱。

[4]冀 峰.太湖流域农村黑臭河流沉积物中磷形态的垂向分布特征[J].环境科学学报,2016(1):55-63.

首先,由于在我国现行法律中对农民土地财产权的保障不全面,不能够真正保障农民的基本权利,相关法律法规也不能完全反映农民的心声。

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成锐在2013年有67个小时的延时加班,公司未支付相应的加班费,故对成锐要求公司支付上述延时加班费的诉讼请求中的合理部分,法院予以支持。

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[12]钱嫦萍.人工湿地技术削减雨水初期径流污染负荷研究进展[J].华东师范大学学报:自然科学版,2011(1):55-62.

图2反应的是溶解性硝氮随时间推移在各组围隔中的浓度变化情况,根据图2的数据可得出以下结论:在第10 d时,对照组中溶解性硝氮的浓度降低至第1 d浓度的87%,而围隔1到围隔4四组中溶解性硝氮浓度分别降低至第1 d浓度的95%、77%、97%及73%;在第20 d时,对照组水体中溶解性硝氮的浓度降低至第1 d浓度的79%,而围隔1到围隔4四组中溶解性硝氮浓度分别降低至第1 d浓度的76%、70%、68%及73%;根据第30 d天的实验数据来看,对照组中溶解性硝氮的浓度降低至第1 d浓度的89%,而围隔1到围隔4四组中溶解性硝氮浓度分别降低至第1 d浓度的56%、67%、60%及67%。通过对比以上三次实验结果能得出:溶解性硝氮在对照水体中较为不稳定,在短时间内,金鱼藻+篦齿眼子菜的组合、金鱼藻+篦齿眼子菜+狐尾藻的组合能够较好地降低水体中溶解性硝氮浓度;但长期培养后,狐尾藻+金鱼藻以及齿眼子菜+狐尾藻的植群落物组合对水体中溶解性硝氮去除效果更好。这是因为水体中的硝态氮等主要是通过反硝化细菌的代谢作用被去除,而反硝化菌一方面要求较为严格的缺氧环境,另一方面又需要硝态氮提供电子受体,因此对氧浓度要求较高,图3可以看出狐尾藻+金鱼藻围隔中具有更好的硝化效果,因而可提供更为充足的电子受体,因此,围隔1对硝态氮的去除效果最佳。

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仔猪由于其身体发育不完全的特征,导致其在不同阶段对于饲料的要求不同的特性,鉴于此市面上已有专门针对仔猪的不同阶段而设计的专用配合饲料。虽然这些仔猪专用饲料能够解决一些消化问题,但是,还存在一些如消化不良、厌食等问题。研究发现,微生物发酵饲料对于幼小动物的消化、吸收、食欲、肠道发育等方面有显著提高[1-3]。

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①测算方法。以水费占亩均产值的比例或占亩均纯收益的比例为依据,测算农民水费承受能力。根据水费占亩均产值V的比例R,以及水费占亩均纯收益B的比例r合理范围,分别确定水费承受能力,然后取两者计算出的最大值作为水费承受力。计算公式如下:

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诗人的地域文化书写,掺杂着太多太复杂的创作主体的个人因素,而陆游对梁益地区的书写,更因其中年与晚年漫长的时间跨度、梁益与山阴巨大的空间距离、个人经历与情绪心态等各种主客观因素的不断变化,从而具有时限性、随意性、变化性的书写特点,这一切使得陆游的梁益书写,成为典型意义上的地域文化极具文学性艺术性的个人书写,不仅值得阅读,而且值得探讨。

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邢秀敏,曲超,支青,林佳琪
《河北工程大学学报(自然科学版)》2018年第01期文献

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