滇西北高原典型湿地湖滨带水—基质—植物系统的净化功能研究

论文摘要

选取位于澜沧江流域的滇西北重要湿地剑湖作为研究对象。剑湖同云南其它高原湖泊湿地一样，是断裂陷落形成的孤立分散在高原面上的淡水湖泊，该湿地为云南湖滨带最为完整的代表性湿地，由于其相对闭合的地形环境，从汇水面山进入剑湖的水体都经过湖滨带，湖滨带成为承接工农业生产、生活污染的最初受纳体，承受着复杂多样的人为活动干扰，但剑湖湖泊湿地生态系统仍然维持着其稳定性，说明剑湖湿地完整且结构复杂的湖滨带在维持湖泊生态系统平衡中发挥着重要作用。本文从湖滨淤泥理化性质的变化和经过湖滨植物群落后水质的变化，了解湖滨带对污染物质的吸收净化和对径流泥沙的阻滞作用，揭示湖滨带维护生态系统平衡的重要功能，为高原湿地生态系统恢复提供理论依据。采用野外调查取样和室内实验相结合的研究方法。在剑湖湿地湖滨带迎水面和背水面分别采集土样和水样，进行实验分析。室内实验利用红壤、煤渣、陶粒、蛭石、粉煤灰和碎石六种材料构建5种不同组合的基质单元槽，分析无植物条件下基质对污染物的去除效果。另外选择茭草（Zizana caduciflora）、野菱（Trapa incisa）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）和蓖齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）4种云南高原湿地常见湖滨带植物物种，以不同配置方式分别构建4种不同植物群落，对植物群落净化污水的效果进行室内实验研究。实验结果表明：（1）剑湖湖滨带迎水面与背水面平均淤泥厚度分别为139.67cm和87.33cm，湖滨带阻滞泥沙效果明显，减少了约62%的淤泥进入湖盆；（2）背水面淤泥水解性氮、总磷、速效磷含量显著降低，有机质含量和全氮含量增加；（3）剑湖湖滨带背水面水质各指标浓度有明显下降，出水口湖水基本达到Ⅲ类水质(总氮1.71mg·L-1±0.04mg·L-1、铵态氮0.22mg·L-1±0.00mg·L-1、硝态氮0.004mg·L-1±0.000mg·L-1、总磷0.02mg·L-1±0.00mg·L-1、磷酸盐0.005mg·L-1±0.000mg·L-1、COD19.50mg·L-1±2.12mg·L-1)，说明湖滨带植物通过光合作用固定的碳，形成的残体随水流累积到背水面，增加了背水面淤泥有机质和全氮含量，这一过程把大气中的温室气体沉积在湿地中，湖滨带植物起到了“碳汇”的重要作用，同时湖滨带植物吸收利用入湖污水带来的营养物质，使背水面湖水中污染物含量减少，说明湖滨植物发挥了净化污水的作用。此外淤泥沉积吸附有机质和全氮也体现出淤泥机碳氮“汇”的功能，减少有机质和氮对湖水的污染，起到净化水质的作用；（4）污水经过室内不同基质的单元槽处理，总氮、总磷、COD去除率高达22.46%±0.27%、56.80%±6.21%、71.15%±1.96%，室内不同基质对污水表现出较好的净化效果；（5）污水经过室内不同植物群落处理，对总氮、铵态氮、总磷、磷酸盐、COD净化率高达54.44%±0.29%、80.85%±0.31%、65.72%±0.35%、64.31%±0.56%、69.66%±4.15%，从上述室内实验结果可以看出，基质和不同植物群落对污水均表现出明显净化效果，其结果同野外分析结果相一致。从野外分析和室内实验的研究结果表明，湖滨带水-基质-植物系统在净化入湖污水中发挥着重要作用，是断陷湖泊湿地生态系统得以维系的重要生态屏障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究目的意义
• 1.2 国外研究现状
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 存在问题与发展趋势
• 2. 研究思路与方法
• 2.1 研究地概况
• 2.2 研究思路
• 2.2.1 研究内容
• 2.2.2 研究步骤与技术路线
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 野外研究
• 2.3.2 室内实验
• 2.3.3 实验分析与数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 湖滨带迎、背水面淤泥特征变化
• 3.1.1 湖滨带迎、背水面淤泥沉积特征
• 3.1.2 湖滨带迎、背水面淤泥化学性质变化
• 3.2 湖滨带植物作用下的水质变化
• 3.2.1 总氮变化
• 3.2.2 铵态氮变化
• 3.2.3 硝态氮变化
• 3.2.4 总磷变化
• 3.2.5 磷酸盐变化
• 3.2.6 COD变化
• 3.2.7 剑湖出水口水质
• 3.3 室内基质对污水的净化作用
• 3.3.1 总氮变化
• 3.3.2 总磷变化
• 3.3.3 COD变化
• 3.3.4 小结
• 3.4 室内湿地植物对污水的净化作用
• 3.4.1 总氮变化
• 3.4.2 铵态氮变化
• 3.4.3 硝态氮变化
• 3.4.4 总磷变化
• 3.4.5 磷酸盐变化
• 3.4.6 COD变化
• 3.4.7 小结
• 4 结论与讨论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文