枫杨、垂柳对水体中氮磷污染的净化效果研究

论文摘要

人工湿地（Constructed wetland）水处理系统近年来被广泛用于富营养化水体中有机物及氮、磷等营养盐的去除。本文以枫杨（Pterocarya stenoptera C. DC.）、垂柳（Salix babylonica L.）1a和2a生幼苗为材料,于2009年秋冬季和2010年夏秋季研究了它们在模拟人工湿地中对浓度为C1、C2、C3和C4（TN和TP浓度分别为2.0和0.4 mg/L、20.0和8.0 mg/L、40.0和15.0mg/L、80.0和25.0mg/L）的富营养化水体中TN、TP的净化效果,同时观察了二种植物的生长情况和生理生态学响应。主要研究结果如下：1.在二个试验阶段中,三种湿地的TN、TP去除率由高到低为：垂柳湿地>枫杨湿地>空白湿地。在秋冬季试验中,枫杨湿地、垂柳湿地和空白湿地的TN和TP平均去除率分别为9.72%、16.06%、4.43%和22.72%、30.25%、16.73%；在夏秋季试验中,枫杨湿地、垂柳湿地和空白湿地的TN和TP平均去除率分别为53.50%、61.73%、23.84%和51.59%、57.47%、34.01%。2.在二个试验阶段中,枫杨、垂柳的株高、基径有所增长,叶片数在秋冬季先增后减、在夏秋季保持不变或持续增长,生长状况评分等级在秋冬季试验中期、夏秋季试验中后期保持在“较好”以上；秋冬季枫杨、夏秋季枫杨和夏秋季垂柳的株高、叶片数和生长状况评分均随富营养化水体浓度升高而升高。秋冬季枫杨、垂柳的株高与基径、叶片数与生长状况评分以及夏秋季枫杨、垂柳各形态指标之间均呈显著性相关关系。3.在夏秋季试验中,枫杨、垂柳叶片的叶绿素含量先降后升再降,MDA和可溶性蛋白含量先升后降,POD活性在C3、C4组富营养化水体中增长明显。叶绿素含量、POD活性随富营养化水体浓度升高而升高；可溶性蛋白含量、枫杨叶片MDA含量与富营养化水体浓度之间关系不明显。枫杨叶片POD活性与MDA含量显著负相关,垂柳叶片可溶性蛋白含量与MDA含量极显著正相关。4.枫杨、垂柳的总生物量在秋冬季试验和夏秋季试验中分别增长了1.64-2.92倍和2.56-5.15倍；在试验结束时,相对生长速率分别为0.0091～0.0126d-1和0.0112～0.0195 d-1,A/U分别为2.81～3.74和1.77～4.10。5.在秋冬季试验结束时,枫杨根、茎、叶部的TN和TP浓度排序保持为叶>根>茎和叶>茎>根不变,垂柳各部的TN、TP浓度均由叶>茎>根转变为根>茎>叶。枫杨、垂柳各部的TN、TP含量均以茎部最大。在夏秋季试验结束时,枫杨、垂柳幼苗各部的TN、TP浓度均为叶>根>茎。在二个试验阶段中,枫杨各部TN、TP浓度略低于垂柳,单株TN、TP含量却远高于垂柳；枫杨、垂柳各部的TN、TP浓度和含量大多随富营养化水体浓度升高而升高。6.在秋冬季试验结束时,C2-C4组枫杨、垂柳的TN和TP积累量占系统总去除量的52.47%-71.98%、33.51%-49.11%和17.57%-25.22%、6.20%-14.72%；在夏秋季试验结束时,C2-C4组枫杨、垂柳的TN和TP积累量占系统总去除量的30.39%-84.75%、23.05%-95.41%和16.74%-70.26%、24.30%-58.20%,且随富营养化水体浓度升高而降低。在二个试验阶段中,枫杨的TN和TP积累量对系统总去除量的贡献率分别是垂柳的0.89-1.53倍和0.69-2.83倍。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 利用植物净化富营养化水体的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 湿地植物的物种选择及去污效果研究
• 1.2.2 湿地植物对污染物的净化机理研究
• 1.2.3 土地污水处理研究
• 1.2.4 枫杨的耐水湿特性研究
• 1.2.5 柳树的水体净化研究
• 1.3 研究目的与内容
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 模拟人工湿地构建
• 2.1.3 富营养化水体人工配制
• 2.2 试验方法
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 水质TN、TP含量测定
• 2.3.2 植物形态指标测定
• 2.3.3 植物体生物量测定
• 2.3.4 植物体TN、TP含量测定
• 2.3.5 植物叶片叶绿素含量测定
• 2.3.6 植物叶片可溶性蛋白含量测定
• 2.3.7 植物叶片POD活性测定
• 2.3.8 植物叶片MDA含量测定
• 2.4 数据分析与处理方法
• 第3章 试验结果与分析
• 3.1 枫杨、垂柳和空白湿地对水体的净化效果
• 3.1.1 秋冬季枫杨、垂柳和空白湿地对水体TN的净化效果
• 3.1.2 秋冬季枫杨、垂柳和空白湿地对水体TP的净化效果
• 3.1.3 夏秋季枫杨、垂柳和空白湿地对水体TN的净化效果
• 3.1.4 夏秋季枫杨、垂柳和空白湿地对水体TP的净化效果
• 3.1.5 小结与讨论
• 3.2 湿地中枫杨、垂柳的形态指标变化
• 3.2.1 秋冬季枫杨、垂柳的形态指标变化
• 3.2.2 夏秋季枫杨、垂柳的形态指标变化
• 3.2.3 小结与讨论
• 3.3 湿地中枫杨、垂柳叶片的生理指标变化
• 3.3.1 枫杨、垂柳叶片的叶绿素含量变化
• 3.3.2 枫杨、垂柳叶片的可溶性蛋白质含量变化
• 3.3.3 枫杨、垂柳叶片的POD活性变化
• 3.3.4 枫杨、垂柳叶片的MDA含量变化
• 3.3.5 小结与讨论
• 3.4 湿地氮磷去除率及植物形态、生理指标之间的相关性
• 3.4.1 秋冬季湿地氮磷去除率及植物形态指标之间的相关性
• 3.4.2 夏秋季湿地氮磷去除率及植物形态、生理指标之间的相关性
• 3.4.3 小结与讨论
• 3.5 湿地中枫杨、垂柳的生物量和相对生长速率
• 3.5.1 秋冬季枫杨、垂柳的生物量和相对生长速率
• 3.5.2 夏秋季枫杨、垂柳的生物量和相对生长速率
• 3.5.3 小结与讨论
• 3.6 湿地中枫杨、垂柳对TN、TP的生物积累
• 3.6.1 枫杨、垂柳体内TN、TP浓度变化
• 3.6.2 枫杨、垂柳体内TN、TP含量变化
• 3.6.3 枫杨、垂柳体内TN、TP积累量与系统总去除量的关系
• 3.6.4 小结与讨论
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 详细摘要