河口性景观水体净水生态系统构建技术及净化效果研究

论文摘要

上海海洋大学新校区景观水系（以下简称海大水系）于2007年开挖完成,地处上海市临港新城规划区,东临滴水湖、南依东海大桥,水系面积92亩,盐度为1.83.2,曾发现多种河口性鱼类,如鲻鱼Mugil cephalus、鳗鲡Anguilla japonica、刀鲚Coilia nasus,因此为典型的河口性小型景观水体。由于新建的景观水体缺乏必要的生态系统要素,另受校区建设期间生活污水的污染,水质一度较差。为此,于2008年对海大水系进行了净水生态系统构建工作,主要构建技术包括:水陆交错带挺水植物群落构建、人工湿地构建、泵闸构建以循环水体、沉水植物群落重建、水生动物放养等。本研究于2009至2010年就海大水系人工生态系统构建后,对水体浮游植物群落结构、水质净化效果、高等水生植物现存量及水体氮、磷收支状况等进行了研究,并运用多种方法对治理效果进行了评价,旨在为生态构建后的海大水系长效管理提供可靠的数据参考和理论支持,主要研究结果如下:一.生态构建后海大水系浮游植物群落结构2009年3月至2010年2月海大水系共检出浮游植物122种,隶属6门57属,其中绿藻门种类数最多,25属57种,其次为硅藻门和蓝藻门;海大水系浮游植物年平均密度为1.22×107cells/L,高于引水区芦潮引河（3.81×106cells/L）,均以蓝藻门比例最高,分别为92.9%、43.7%;海大水系浮游植物密度春季最高,5月达到最高值,从6月开始逐渐下降,并稳定在较低水平;海大水系浮游植物年平均密度以两个集中水域即东湖、西湖为最高;叶绿素a浓度变化趋势与浮游植物密度变化相一致,随人工生态构建措施的实施逐渐下降,由09年上半年的70ug/L逐渐下降到09年下半年和2010年年初的1020 ug/L,海大水系叶绿素a浓度与浮游植物密度的相关系数为0.76;海大水系浮游植物优势种全部为蓝藻门种类,主要有小席藻Phorimidium tenus、灰蓝聚球藻Synechococcus lividus ;Shannon-Weaner多样性指数与Mergalef指数呈逐月升高趋势,平均值分别为2.768和2.847。2.生态构建后水质变化生态构建后的海大水系水质指标得到显著的改善:总氮从2009年6月至2010年10月间持续处于较低水平,平均浓度为1.5mg/L,达到地表水Ⅳ类水平,其中2010年7月至10月间,海大水系总氮浓度维持在地表水Ⅲ类水平;经过生态修复后,氨氮、硝态氮、亚硝氮、总磷、活性磷、高锰酸盐指数、叶绿素a浓度均低于同期芦潮引河和海事水系各水质指标浓度;海大水系透明度月均值为80cm,比芦潮引河高30cm,比海事水系高35cm;从海大水系各站点水质指标比较来看,西引河总氮浓度最高,西湖叶绿素a、高锰酸盐指数浓度较高、西环河氨氮浓度较高、南环河氨氮、叶绿素a、高锰酸盐指数浓度较高、东环河和东湖水质状况最好;水质综合标识指数判定发现,海大水系各站点生态构建后期Iwq均值为3.7,属于Ⅲ类水质,比2009年1月6月（4.5）低,也比同期海事水系（4.5）、芦潮引河（4.2）低,但海大水系各站点间Iwq相差不大。3.生态构建后海大水系水生植物及水体氮、磷收支状况生态构建后的海大水系初步形成了苦草-轮叶黑藻-金鱼藻的沉水植物群落结构,取代了穗花狐尾藻的优势种地位;西引河、西湖和东湖为主要水生植物分布区域,水陆交错带挺水植物以再力花和梭鱼草分布面积和生物量最高;通过2010年海大水系水体氮、磷收支研究得出:全年雨水汇入氮、磷含量分别为920kg和91.3kg;鲢鳙生长固定氮、磷量最高,分别为768.3kg和68.5kg;其次为沉水植物收割,支出氮、磷量分别为379kg和33.8kg;2010年海大水系磷营养盐收支基本平衡,氮营养盐有125kg溢余。经生态系统构建后的海大水系水体浮游植物密度显著下降,水质指标得到明显改善,高等水生植物分布面积有所提高,沉水植物种类多样化程度增加,良性种类占据优势地位,形成了不同空间尺度的景观格局,同时起到了美化景观的作用。根据本研究结果,笔者认为海大水系的长效管理包括:1.优化水生植物结构,保证良性水生植物生长及繁殖;2.优化水生动物结构,包括鱼类、大型甲壳动物;3.定期收割水生植物,减轻水体营养盐负荷;4.定期清理海大水系杂物,美化景观环境;5.定期进行环境生态监测,建立海大水系稳态水生态系统模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1 我国景观水体污染状况
• 2 城市景观水体污染成因
• 2.1 大气沉降
• 2.2 城市面源污染
• 2.3 其他污染影响
• 2.4 景观水体设计规划不合理
• 3. 景观水体治理技术研究进展
• 3.1 营养盐控制
• 3.2 生物调控
• 3.3 生态工程与生态修复
• 4 海大水系及综合生态构建措施概况
• 4.1 海大水系概况
• 4.1.1 自然环境
• 4.1.2 气候条件
• 4.2 海大水系综合生态构建措施
• 4.2.1 泵闸构建保证水量平衡及水体内循环顺畅
• 4.2.2 人工湿地构建
• 4.2.3 水陆交错生态带构建
• 4.2.4 人工净水生态系统构建
• 5 景观水体的治理思路与课题研究内容
• 5.1 景观水体的治理思路
• 5.2 课题研究意义及研究内容
• 第二章 生态构建后海大水系浮游植物群落结构变化
• 1 材料和方法
• 1.1 站点设置及采样时间
• 1.2 样品采集与分析
• 1.3 叶绿素a 的测定方法
• 1.4 浮游植物多样性指数
• 2 结果与分析
• 2.1 浮游植物种类组成及季节变化
• 2.2 浮游植物密度分布及变化
• 2.3 浮游植物优势种
• 2.4 叶绿素a 周年变化
• 2.5 浮游植物多样性指数
• 3. 结论
• 第三章 净水生态系统构建后海大水系水质变化状况
• 1. 材料和方法
• 1.1 站点设置及水质测定方法
• 1.2 分析评价方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 水体透明度（SD）改善效果
• 2.2 水体总氮（TN）改善效果
• 2.3 水体氨氮改善效果
• 2.4 水体硝酸盐（N03-N）改善效果
• 2.5 水体亚硝酸盐（N02-N）改善效果
• 2.6 水体总磷（TP）改善效果
• 2.7 水体活性磷（SRP）改善效果
• 2.8 水体高锰酸盐指数（CODMn）改善效果
• 2.9 水体叶绿素a（Chla）改善效果
• 2.10 海大水系各站点主要水化指标比较
• 3. 结论
• 第四章 生态构建后高等水生植物调查及水体氮磷收支研究
• 1. 材料和方法
• 1.1 大型水生植物调查方法
• 2. 结果与分析
• 2.1 海大水系水生植物分布及生物量
• 2.2 雨水径流氮、磷浓度及全年营养输入量
• 2.3 滤食性鱼类产出
• 2.4 沉水植物收割生物量
• 2.5 海大水系氮磷收支情况
• 3. 讨论
• 4. 结论
• 第五章 海大水系生态构建后景观效果及后期维护管理
• 1 海大水系生态构建前后景观变化
• 1.1 海大水系生态构建前景观
• 1.2 海大水系生态构建后景观
• 2 后期管理维护
• 2.1 优化水生植物结构，保证优质植物生长及繁殖
• 2.2 优化水生动物群落结构
• 2.3 定期收割水生植物
• 2.4 定期清理水系杂物，美化海大水系景观环境
• 2.5 海大水系稳态水生态系统建立的长期维护
• 参考文献
• 致谢