【摘要】：近年來,隨著人口的增加和人類活動的加劇,我國湖泊水體受到嚴(yán)重的污染,富營養(yǎng)化程度不斷加劇,生態(tài)環(huán)境極其脆弱。本文依托“滇池內(nèi)負(fù)荷控制與水質(zhì)綜合改善技術(shù)研究及工程示范課題(國家水體污染控制與治理科技重大專項2012ZX07102-004)”,圍繞“藍藻生長的氮磷影響及控制”這一主題,開展了一系列研究,以期為富營養(yǎng)化水體修復(fù)及藍藻控制提供一定的參考依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：(1)以銅綠微囊藻為研究對象,考察一系列氮磷營養(yǎng)鹽條件對銅綠微囊藻生長和生理特性的影響。不同磷源對銅綠微囊藻的生長及生理特性影響存在較大差異,與β-甘油磷酸鈉(β-GP)、三磷酸腺苷二鈉鹽(ATP-P)兩種有機磷相比,無機磷形態(tài)的KH2PO4對藻的生長促進作用最大；培養(yǎng)14天后,以KH2PO4、 β-GP、ATP-P為唯一磷源的培養(yǎng)基中的藻生物量分別為2.42×107 cell ml-1、 6.93×106 cell ml-1、6.32×106 cell ml-1。試驗開始前5天,各組培養(yǎng)基中藻細(xì)胞內(nèi)堿性磷酸酶活性均呈上升趨勢,隨后呈現(xiàn)不同程度的下降;堿性磷酸酶活性與水體中的PO43-濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但在P-GP、ATP-P組中不明顯。銅綠微囊藻可利用較低濃度的NO3--N進行自身生命活動,而低濃度的NO2--N及Urea-N,高濃度的NH4+-N均會抑制銅綠微囊藻的生長。N/P為30時,利于銅綠微囊藻的生長。過氧化氫酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性與水體中氮的濃度及藻生長狀況相關(guān)。以上結(jié)論可以為富營養(yǎng)化水體藻華控制提供一定的依據(jù),同時也反映出,水體中總氮、總磷含量大小并不能作為藻華發(fā)生及控制的判別依據(jù),氮磷的存在形態(tài)也起著關(guān)鍵作用。(2)通過改性活性炭的制備、表征及對無機磷的吸附試驗,研究不同溫度、初始濃度、吸附時間等條件對吸附效果的影響。活性炭的改性為富營養(yǎng)化水體中無機磷的削減控制提供了可能,通過預(yù)氧化-載鐵改性處理,對無機磷的去除效果大大增加；一方面因為改性后活性炭表面的活性位點增加,Fe-O官能團對無機磷的結(jié)合力增強；另一方面,改性處理改善了無機磷在活性炭表面的傳質(zhì)狀況,利于無機磷的吸附。在試驗條件范圍內(nèi),AC/O-Fe對無機磷的最大吸附量均高于AC-Fe,AC/O-Fe對無機磷的去除效率比AC-Fe高22.91%～38.99%,表明預(yù)氧化處理對活性炭的除磷性能有著重要作用。通過改性陶粒砂的制備、表征及對無機及有機磷的吸附試驗,研究不同pH、初始濃度、吸附時間及不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的磷分子(KH2PO4、β-GP、ATP-P)對吸附效果的影響。受空間位阻效應(yīng)的影響,改性陶粒砂對無機磷的去除效果優(yōu)于有機磷,去除效果為KH2PO4β-GPATP-P。材料T/N-Fe,由于其較好的顆粒內(nèi)擴散性質(zhì)及較多的活性位點,其對無機及有機磷均表現(xiàn)出較高的吸附容量。靜態(tài)吸附數(shù)據(jù)較好的符合Langmuir模型,動態(tài)吸附數(shù)據(jù)符合準(zhǔn)一級及準(zhǔn)二級動力學(xué)方程。最大吸附容量及初始吸附速率受磷化合物相對分子量大小、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及吸附質(zhì)性質(zhì)的影響。(3)以富營養(yǎng)化水體為對象,研究水芹、美人蕉、黃菖蒲、菹草4種水生植物對氮磷的削減。四種水生植物對NH4+的吸收能力均大于NO3-,其中水芹、美人蕉適宜于水體中高濃度NHH4+的去除。對于N03-和P043-,水芹的去除效果好于其他三種植物。氮磷污染物的去除與植物根系基質(zhì)酶活性有一定關(guān)系,其中TN、NH4+-N的去除效率與脲酶活性有較好的相關(guān)性,P043-的去除與磷酸酶活性有較好的相關(guān)性。水生植物系統(tǒng)對富營養(yǎng)化水體中氮磷的削減控制是以水生植物為主體的整個水生態(tài)系統(tǒng)共同作用的結(jié)果,其中包括植物的吸收作用、基質(zhì)的吸附作用以及微生物作用等。對水芹、美人蕉、黃菖蒲、菹草4種水生植物對銅綠微囊藻的化感特征進行了研究。不同的植物組織器官及不同的植物處理方式下,抑藻效果不同,最具抑藻潛力的植物為黃菖蒲和美人蕉。經(jīng)黃菖蒲和美人蕉種植水培養(yǎng)5天后,銅綠微囊藻的抑制率達70.12%～77.25%。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.53%的黃菖蒲葉提取物,經(jīng)11天的培養(yǎng)后,對銅綠微囊藻的抑制率為65.30%。抑藻機理可能在于化感物質(zhì)的脅迫使微囊藻細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基過量堆積,進而引起對藻細(xì)胞的傷害和影響藻類正常的光合作用。SOD酶活性與藻的比增長率均呈現(xiàn)較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系�？梢岳弥参锏膮f(xié)同作用合理搭配水生植物種類,發(fā)揮它們之間的協(xié)同抑藻作用,同時利用植物的搭配營造好的景觀環(huán)境。
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X524

【參考文獻】

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本文編號：2599812