浮萍微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)中磷遷移規(guī)律及修復(fù)條件的基礎(chǔ)研究.pdf

1、水體富營養(yǎng)化是一個全球性的環(huán)境問題。浮萍在水體富營養(yǎng)化修復(fù)中有廣闊的應(yīng)用前景。本文首次研究了浮萍微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)沉積物間隙水中可溶性磷的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律以及微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)中磷的再分配規(guī)律，并從微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)上覆水中堿性磷酸酶活性、沉積物中磷細(xì)菌數(shù)目的變化方面對磷在修復(fù)系統(tǒng)中的遷移和分配規(guī)律進(jìn)行了補(bǔ)充研究。浮萍適合修復(fù)的水體環(huán)境條件也從植物生長的角度進(jìn)行了細(xì)致的研究。 以青萍為實驗材料，利用同位素示蹤技術(shù)研究了浮萍修復(fù)系統(tǒng)沉積物間隙

2、水中可溶性磷的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律。結(jié)果表明，沉積物間隙水中可溶性磷90％左右遷移到沉積物中以不溶態(tài)或閉蓄態(tài)存在；在一般的天然富營養(yǎng)化水體中，浮萍微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)上覆水磷濃度增高、pH為5-7時抑制間隙水可溶性磷向沉積物的遷移。上覆水磷濃度為5mg/L時比磷濃度為0.01mg/L時間隙水可溶性磷遷移到沉積物中的量降低了2.12％。pH為5時間隙水可溶性磷遷移到沉積物中的量比pH為4時降低了3.63％；浮萍修復(fù)系統(tǒng)上覆水中氨氮、沉積物中微生物以及

3、低溫促進(jìn)間隙水中可溶性磷向沉積物中的遷移。上覆水氨氮濃度為5mg/L、沉積物干熱滅菌后、10-12℃的低溫同對照相比間隙水可溶性磷遷移到沉積物中的量分別增高了2.11％、2.93％和4.01％。 研究了浮萍微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)中磷的再分配規(guī)律。結(jié)果顯示，幾種水生植物中黑藻吸收的磷量最高，其吸收的磷主要來源于沉積物，使沉積物中磷含量同對照相比降低了0.0272mg/g。浮萍吸收的磷量次于黑藻，但主要直接來自上覆水；一般的天然富營養(yǎng)化水

4、體中，上覆水磷濃度增高有利于浮萍對磷的吸收。浮萍修復(fù)系統(tǒng)上覆水磷濃度為2mg/L開始，上覆水中的磷向沉積物中遷移的量大于沉積物向上覆水釋放的磷量，此時沉積物中的磷含量較培養(yǎng)前增加了1.3μg/g；上覆水pH為5-7、沉積物中微生物有利于浮萍對修復(fù)系統(tǒng)中磷素的吸收，從而引起沉積物中的磷含量、上覆水中的磷濃度的輕微降低。pH為6的微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)青萍吸收的磷量較pH為4時增加了0.2237mg。干熱滅菌的情況同對照相比沉積物中的磷含量提高了0

5、.5μg/g；氨氮和低溫抑制浮萍對磷的吸收。氨氮濃度為5mg/L時，青萍吸收的磷量同對照相比降低了0.1244mg。10-12℃的低溫下青萍吸收的磷量同對照相比降低了0.2475mg。氨氮和低溫不利于磷素從微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)中去除。 對浮萍微生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)上覆水中堿性磷酸酶活性和沉積物中磷細(xì)菌數(shù)目的研究表明：浮萍有類似于藻類的調(diào)節(jié)功能，可以使上覆水中堿性磷酸酶活性提高，促進(jìn)難溶性磷直接向其體內(nèi)遷移。上覆水中可溶性磷濃度低時其堿性磷酸

6、酶活性、沉積物中磷細(xì)菌的數(shù)目均提高，促進(jìn)磷素向青萍體內(nèi)遷移。 從環(huán)境條件對浮萍宏觀生長、保護(hù)酶活性、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)等生長指標(biāo)的影響分析浮萍適合修復(fù)的水體條件，并把青萍和紫萍對環(huán)境的適應(yīng)能力進(jìn)行了對比分析。結(jié)果顯示，浮萍可以應(yīng)用在磷濃度為0.01-50mg/L、pH為5-9水體環(huán)境的修復(fù)中。最適合應(yīng)用于磷濃度為0.2-5mg/L、pH為5-7的水體中，此時浮萍的生物量增長快、保護(hù)酶活性低、細(xì)胞合成能力強(qiáng)；浮萍不適合應(yīng)用于氨氮濃度高

7、、低溫、有重金屬污染的富營養(yǎng)化水體的修復(fù)中。氨氮為5mg/L就可使浮萍的生長受到抑制。高濃度氨氮可以使浮萍的膜脂發(fā)生嚴(yán)重的過氧化傷害、光合能力下降、細(xì)胞脫水發(fā)生質(zhì)壁分離。10-12℃的氣溫下浮萍基本上喪失了繁殖自身的能力，其細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了明顯的形變，細(xì)胞膜脂造成了嚴(yán)重的過氧化傷害、葉綠體色素和可溶性蛋白的含量下降。浮萍對重金屬反應(yīng)敏感，鎘濃度為0.5mg/L、銅濃度為10mg/L可以使青萍細(xì)胞內(nèi)抗氧化系統(tǒng)發(fā)生紊亂；紫萍對水體環(huán)境條件的適