凤眼莲净化系统对地表径流中水质指标的影响(附件)
本试验通过自主研发水槽中不同长度范围内的凤眼莲对各项水质指标，例如氮、磷、DO、叶绿素a等指标的影响情况进行分析，了解水质指标的变化规律，计算出去除率，得出最优质的净化范围或处理长度。研究结果表明，随着水流的前进方向，各个指标的数值发生了变化，基本呈现出逐级递减的趋势。在这一趋势中一级净化的效果最为明显，二三级净化趋于平缓，偶尔出现某些指标数值有回升现象，例如在三级净化过程中，叶绿素a含量普遍出现了增长的现象，凤眼莲已经无法继续去除水体中的藻类，水体在进入三级净化阶段时，通过外界因素影响再次产生叶绿素a，增加了水中的营养物质，供给水中各类生物利用。在该净化设备的作用下，我们得出的叶绿素a，以及氮磷的去除率分别为92.7%左右，71.6%左右，以及59.0%左右。关键词 凤眼莲，地表径流，水体富营养化
目录
1 引言 1
1.1 凤眼莲简介 2
1.2 我国水污染现状 2
1.3 凤眼莲净化水体情况 2
2 试验设计 3
2.1 地理位置及试验环境背景 3
2.2 试验材料 3
2.3 试验设备 3
2.4 采样时间 4
2.5 采样方式 4
2.6 试验内容 4
2.7 指标及其测定方法 5
2.8 相关指标的计算方法 5
3 结果与分析 5
3.1 试验前、后凤眼莲植株的变化情况 5
3.2 水体酸碱度分析 6
3.3 水体溶氧量分析 7
3.4 水体中叶绿素 a的含量分析 7
3.5 水体中氮的含量及其去除率分析 8
3.6 水体中磷的含量及其去除率分析 9
4 讨论 9
结 论 11
致 谢 12
参 考 文 献 13
1 引言
水体富营养化是由于水体中N、P等营养盐含量过多引起水体生态系统发生破坏，导致水质污染的现象。水体富营养化的现象是当今世界性的生态问题。随着工业、农业等产业的不断发展，以及人类的活动影响，水体富营养化现象越发严重了，水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
体中的营养物质含量严重超标，造成河道藻类过度繁殖，堵塞了航道，影响了船只的正常航行，水体富营养化现象减少了水生生物的多样性，弱化了水体的自我净化能力，外来水生植物凤眼莲一度曾被认为是加剧这一现象的主要原因[1]。本课题研究城市地表径流，也就是城市化造成的雨水的地表径流，这种径流是世界上许多城市化地区水污染的主要来源[2]。
为了改善居民的居住环境，恢复水体的自我净化功能，有效缓解水资源匮乏等一系列问题，我国目前投入了大量的人力、物力用于研究水生植物与富营养化水体之间的关系。通过大量的研究表明，水生植物与富营养化水体之间的关系存在两面性[3]。一方面，富营养化程度较高的河道易被野生水生植物大面积覆盖，另一方面，通过合理的栽培和科学管理，水生植物的净化的功能可有效降低水体营养盐浓度。通过进一步的研究[4]，我们已经证明使用水生植物修复富营养化水体的方法是可行的。大部分水生植物如美人蕉、水浮莲、狐尾藻等不仅具有净化效果好、投资少、成本低、易于操作、景观效果好等优点，而且在净化的同时还可创造一定的经济价值或观赏价值[5]。目前，水生植物净化地表径流已经成为国内外生态环境研究领域的热点之一。不同的水生植物吸收水体中氮、磷的能力是不同的[6]。其中，采用凤眼莲作为研究对象净化地表径流的研究是较为常见的一种，无论是从净化效果还是管理上都存在一定的优势。根据2013年王智、张君倩[7]等通过模拟试验研究两种典型的水生植物凤眼莲与轮叶黑藻对滇池富营养化水体水质的影响有何区别，其实验结果表明从短期放养来看，轮叶黑藻短时间吸收能力比凤眼莲更强，但是从长期放养的角度来看，凤眼莲吸收氮、磷的能力比轮叶黑藻更强。而水污染治理是一个长期工程，选择净化能力持久，净化效果更好的水生植物作为试验材料，有利于达到水体净化所要求的净化程度。再比如2016年秦红杰、张志勇[8]等采用自主研发的水槽，对凤眼莲与水浮莲两种水生植物净化水体的情况进行比较，结果显示凤眼莲与水浮莲的净化效果差异不大，但在在后期管理过程中水浮莲存在逃逸风险，相比较而言选择凤眼莲净化富营养化水体的方法更加符合实验要求。本课题试验采取自主研发水槽进行试验，试验结果仅为以后凤眼莲净化水体研究工程的理论依据提供参考数值。
1.1 凤眼莲简介
凤眼莲（Eichhornia crassipes（Mart.）Solms）又被称为水葫芦、凤眼蓝，它是国际上研究最早、最深入，也是实际生态修复工程中应用较为广泛的一类水生植物。凤眼莲对于外界环境的适应能力极强，它去除氮、磷等营养物质的效果也非常显著[9]。国内外利用凤眼莲来治理污水的实例也非常多，而我国在这方面的研究也已非常深入，并取得了一定的成果[10]。
1.2 我国水污染现状
我国是人口大国，伴随着人口的不断增长，人类的活动对环境的影响也越来越明显，包括：现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾的猖獗、农村农药的过度喷洒、以及引入外来物种，等诸多方面的原因，造成了我国地表水污染情况越来越严重的现状，特别是江河水的污染问题，全国七大江河中，黄河、淮河、海河等中下游发生的断流现象层出不穷，断流导致河口严重淤积，不少中小河流由于城镇工业的超量排放造成河流无法被人类使用[11]。在我国根据水体中营养成分的不同，比如叶绿素 a的含量情况，大致可以将河流分为重富营养型，富营养型，中营养型，以及贫营养型[12]。从这组研究分类可以看出，富营养化水体的本质就是营养元素的超标。叶绿素 a的含量高了，水生植物获得的营养物质就变多，造成这些植物生长旺盛，繁殖迅速。所以，采用成本低，效果好，易操作，生态环保的方法来改善水体富营养化问题是我国乃至全世界的当务之急。
1.3 凤眼莲净化水体情况
凤眼莲具有较好的观赏效果。其花朵呈浅紫色喇叭状，花瓣中央有一个黄色的斑点，酷似凤眼，是常见的园林观赏植物，所以利用凤眼莲净化富营养化水体可大大提高河道的景观效果。不仅如此，使用凤眼莲净化水体在实际操作过程中简单易管理，而且净化效果也非常显著。根据太湖开阔水域凤眼莲的放养试验，得出在7至8月份间凤眼莲每天大约增加57 t/hm2的重量，在此期间它们可以分别吸取水体中的氮811 kg，磷1.31.8 kg，同时对这片水域的蓝藻有明显的抑制作用[13]。
但是，在利用凤眼莲净化富营养化水体的时候一定要注意凤眼莲自身存在的问题。该课题试验不宜在冬季进行，因为大部分水生植物，包括凤眼莲是不能自然越冬的，在气温低于10℃时凤眼莲就会停止生长，茎叶逐渐发黄，严重时会造成凤眼莲的死亡，死亡后的凤眼莲腐解，造成水体的二次污染。夏季是凤眼莲生长旺盛的高峰期，在高温，充足光照的环境条件下，凤眼莲的生长适应能力变强，在超过35℃的水温里依然可以生长，顽强的生命力以及对环境的适应能力，导致凤眼莲在夏季过度繁殖，造成堵塞河道，影响水中生物的正常生长，造成部分水生生物无法获得氧气而窒息死亡，死亡后的尸体在夏季闷热环境下腐烂变质，从而恶化水环境。所以后期试验结束后的打捞处理工作是非常重要的，如果打捞处理不及时，就会引起上述的几种情况，最终导致水体二次污染，甚至更严重的情况。
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1 引言 1
1.1 凤眼莲简介 2
1.2 我国水污染现状 2
1.3 凤眼莲净化水体情况 2
2 试验设计 3
2.1 地理位置及试验环境背景 3
2.2 试验材料 3
2.3 试验设备 3
2.4 采样时间 4
2.5 采样方式 4
2.6 试验内容 4
2.7 指标及其测定方法 5
2.8 相关指标的计算方法 5
3 结果与分析 5
3.1 试验前、后凤眼莲植株的变化情况 5
3.2 水体酸碱度分析 6
3.3 水体溶氧量分析 7
3.4 水体中叶绿素 a的含量分析 7
3.5 水体中氮的含量及其去除率分析 8
3.6 水体中磷的含量及其去除率分析 9
4 讨论 9
结 论 11
致 谢 12
参 考 文 献 13
1 引言
水体富营养化是由于水体中N、P等营养盐含量过多引起水体生态系统发生破坏，导致水质污染的现象。水体富营养化的现象是当今世界性的生态问题。随着工业、农业等产业的不断发展，以及人类的活动影响，水体富营养化现象越发严重了，水 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
体中的营养物质含量严重超标，造成河道藻类过度繁殖，堵塞了航道，影响了船只的正常航行，水体富营养化现象减少了水生生物的多样性，弱化了水体的自我净化能力，外来水生植物凤眼莲一度曾被认为是加剧这一现象的主要原因[1]。本课题研究城市地表径流，也就是城市化造成的雨水的地表径流，这种径流是世界上许多城市化地区水污染的主要来源[2]。
为了改善居民的居住环境，恢复水体的自我净化功能，有效缓解水资源匮乏等一系列问题，我国目前投入了大量的人力、物力用于研究水生植物与富营养化水体之间的关系。通过大量的研究表明，水生植物与富营养化水体之间的关系存在两面性[3]。一方面，富营养化程度较高的河道易被野生水生植物大面积覆盖，另一方面，通过合理的栽培和科学管理，水生植物的净化的功能可有效降低水体营养盐浓度。通过进一步的研究[4]，我们已经证明使用水生植物修复富营养化水体的方法是可行的。大部分水生植物如美人蕉、水浮莲、狐尾藻等不仅具有净化效果好、投资少、成本低、易于操作、景观效果好等优点，而且在净化的同时还可创造一定的经济价值或观赏价值[5]。目前，水生植物净化地表径流已经成为国内外生态环境研究领域的热点之一。不同的水生植物吸收水体中氮、磷的能力是不同的[6]。其中，采用凤眼莲作为研究对象净化地表径流的研究是较为常见的一种，无论是从净化效果还是管理上都存在一定的优势。根据2013年王智、张君倩[7]等通过模拟试验研究两种典型的水生植物凤眼莲与轮叶黑藻对滇池富营养化水体水质的影响有何区别，其实验结果表明从短期放养来看，轮叶黑藻短时间吸收能力比凤眼莲更强，但是从长期放养的角度来看，凤眼莲吸收氮、磷的能力比轮叶黑藻更强。而水污染治理是一个长期工程，选择净化能力持久，净化效果更好的水生植物作为试验材料，有利于达到水体净化所要求的净化程度。再比如2016年秦红杰、张志勇[8]等采用自主研发的水槽，对凤眼莲与水浮莲两种水生植物净化水体的情况进行比较，结果显示凤眼莲与水浮莲的净化效果差异不大，但在在后期管理过程中水浮莲存在逃逸风险，相比较而言选择凤眼莲净化富营养化水体的方法更加符合实验要求。本课题试验采取自主研发水槽进行试验，试验结果仅为以后凤眼莲净化水体研究工程的理论依据提供参考数值。
1.1 凤眼莲简介
凤眼莲（Eichhornia crassipes（Mart.）Solms）又被称为水葫芦、凤眼蓝，它是国际上研究最早、最深入，也是实际生态修复工程中应用较为广泛的一类水生植物。凤眼莲对于外界环境的适应能力极强，它去除氮、磷等营养物质的效果也非常显著[9]。国内外利用凤眼莲来治理污水的实例也非常多，而我国在这方面的研究也已非常深入，并取得了一定的成果[10]。
1.2 我国水污染现状
我国是人口大国，伴随着人口的不断增长，人类的活动对环境的影响也越来越明显，包括：现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾的猖獗、农村农药的过度喷洒、以及引入外来物种，等诸多方面的原因，造成了我国地表水污染情况越来越严重的现状，特别是江河水的污染问题，全国七大江河中，黄河、淮河、海河等中下游发生的断流现象层出不穷，断流导致河口严重淤积，不少中小河流由于城镇工业的超量排放造成河流无法被人类使用[11]。在我国根据水体中营养成分的不同，比如叶绿素 a的含量情况，大致可以将河流分为重富营养型，富营养型，中营养型，以及贫营养型[12]。从这组研究分类可以看出，富营养化水体的本质就是营养元素的超标。叶绿素 a的含量高了，水生植物获得的营养物质就变多，造成这些植物生长旺盛，繁殖迅速。所以，采用成本低，效果好，易操作，生态环保的方法来改善水体富营养化问题是我国乃至全世界的当务之急。
1.3 凤眼莲净化水体情况
凤眼莲具有较好的观赏效果。其花朵呈浅紫色喇叭状，花瓣中央有一个黄色的斑点，酷似凤眼，是常见的园林观赏植物，所以利用凤眼莲净化富营养化水体可大大提高河道的景观效果。不仅如此，使用凤眼莲净化水体在实际操作过程中简单易管理，而且净化效果也非常显著。根据太湖开阔水域凤眼莲的放养试验，得出在7至8月份间凤眼莲每天大约增加57 t/hm2的重量，在此期间它们可以分别吸取水体中的氮811 kg，磷1.31.8 kg，同时对这片水域的蓝藻有明显的抑制作用[13]。
但是，在利用凤眼莲净化富营养化水体的时候一定要注意凤眼莲自身存在的问题。该课题试验不宜在冬季进行，因为大部分水生植物，包括凤眼莲是不能自然越冬的，在气温低于10℃时凤眼莲就会停止生长，茎叶逐渐发黄，严重时会造成凤眼莲的死亡，死亡后的凤眼莲腐解，造成水体的二次污染。夏季是凤眼莲生长旺盛的高峰期，在高温，充足光照的环境条件下，凤眼莲的生长适应能力变强，在超过35℃的水温里依然可以生长，顽强的生命力以及对环境的适应能力，导致凤眼莲在夏季过度繁殖，造成堵塞河道，影响水中生物的正常生长，造成部分水生生物无法获得氧气而窒息死亡，死亡后的尸体在夏季闷热环境下腐烂变质，从而恶化水环境。所以后期试验结束后的打捞处理工作是非常重要的，如果打捞处理不及时，就会引起上述的几种情况，最终导致水体二次污染，甚至更严重的情况。
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