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    草-溞生物組合修復(fù)農(nóng)田周邊富營養(yǎng)化水體氮、磷研究

    2021-02-22 08:46:38張春雪王晗陽魏孝承鄭向群
    湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2021年1期
    關(guān)鍵詞:金魚藻營養(yǎng)鹽富營養(yǎng)化

    張春雪,王晗陽 ,2,魏孝承 ,鄭向群 ,楊 波

    (1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所,天津 300191;2.天津城建大學(xué),天津 300384)

    人類的生產(chǎn)和生活加速了氮、磷等營養(yǎng)鹽向水環(huán)境的排放,造成藻類、浮游生物數(shù)量的快速增加,使水體的透明度、溶解氧等大幅度下降。一些藻類代謝產(chǎn)物使得水質(zhì)迅速惡化,進(jìn)而造成魚類、大型水生植物等生物大量死亡,最終導(dǎo)致水環(huán)境生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞[1-3],尤其是池塘等封閉水體,由于水體長時間處于停滯狀態(tài),缺少交換過程,因而其自凈能力較弱,一旦受到外源氮、磷的輸入,就會加重其富營養(yǎng)化情況[4]。池塘富營養(yǎng)化會導(dǎo)致藻類生長過剩,從而造成藻類水華,對其他水生生物包括對大型水生植物和水生動物的生長、繁殖能力等產(chǎn)生抑制作用[5],最終引起水生生物的大量死亡[6]。

    據(jù)2018年度《中國水資源公報》[3]顯示,目前中國大多數(shù)水體環(huán)境面臨著嚴(yán)重的富營養(yǎng)化問題。在所調(diào)研的121個湖泊和1 097個水庫中,有73.5%的湖泊和30.4%的水庫目前都處于不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)。富營養(yǎng)化導(dǎo)致水華現(xiàn)象頻發(fā),近年來太湖、巢湖、滇池[4]以及天津市的于橋水庫[5]均發(fā)生過不同程度的藍(lán)藻水華。藍(lán)藻水華會引起水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能退化,致使中國水質(zhì)性缺水日益嚴(yán)重,危害人體健康和生態(tài)安全,且對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成巨大的損失[6]。因此,對藍(lán)藻水華的抑制和富營養(yǎng)化水體的修復(fù)展開研究具有重要的現(xiàn)實意義。

    關(guān)于水體富營養(yǎng)化和水華的治理方法通常分為外源控制法和內(nèi)源控制法兩大類[7]。外源控制法主要指通過控制農(nóng)業(yè)面源污染,減少工業(yè)廢水的排放等[8],從水體外源減少氮、磷等營養(yǎng)鹽的輸入,從而實現(xiàn)控制水體富營養(yǎng)化的方法。但由于中國農(nóng)業(yè)面源污染來源分散、復(fù)雜,溯源困難,并且不同于點源污染,其排放通常具有隨機(jī)性[9],因而對其管理和控制產(chǎn)生難度。此外,一些水體流域的污水管網(wǎng)建設(shè)落后,導(dǎo)致外源控制的效果不穩(wěn)定。內(nèi)源控制指通過各類措施從水體內(nèi)部著手,降低水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽的濃度,從而抑制浮游植物過量生長[10]。目前常見的內(nèi)源控制方法有物理法、化學(xué)法以及生物法。生物法的原理是通過生物之間的補(bǔ)食作用及種間競爭等方式達(dá)到抑制藻類生長、恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高水體自凈能力的方法[11]。目前常見的生物法主要包括微生物修復(fù)法、生物操縱法、水生植物修復(fù)法以及聯(lián)合生物修復(fù)法。生物修復(fù)作為一種新興的環(huán)境修復(fù)方法,與傳統(tǒng)物理化學(xué)法相比,具有低成本、環(huán)境友好、二次污染小等優(yōu)點。生物修復(fù)已成為當(dāng)前環(huán)境修復(fù)的研究熱點,近年來被廣泛應(yīng)用于土壤、地表水及地下水等環(huán)境的污染治理中。

    近年來,一些學(xué)者開始考慮將生物操縱與水生植物這2種理論聯(lián)合,研究其對水華抑制和富營養(yǎng)化水體的修復(fù)作用,在生態(tài)修復(fù)實踐中,采用2種或2種以上水生生物聯(lián)合修復(fù)富營養(yǎng)化水體的技術(shù)受到廣泛關(guān)注。李萍等[12]以背角無齒蚌(Anodonta woodiana,俗稱河蚌)和苦草(Vallisneria natans)為研究對象,構(gòu)建中型生態(tài)系統(tǒng),采用二者單一及聯(lián)合修復(fù)富營養(yǎng)化湖泊水體,表明兩者的協(xié)同作用可以明顯降低水體葉綠素及營養(yǎng)鹽濃度,此外還發(fā)現(xiàn)背角無齒蚌可以促進(jìn)苦草的生長,試驗結(jié)束時二者共存的系統(tǒng)中苦草的株高比單培養(yǎng)時增高24.9%。郭穎[13]分別采用濾食性底棲動物河蚌、田螺與沉水植物菹草(Potamogeton crispus)構(gòu)建復(fù)合表面流人工濕地,發(fā)現(xiàn)其對氮、磷等營養(yǎng)鹽去除效果顯著,尤其是河蚌-菹草系統(tǒng)表現(xiàn)出了更好的污染物去除效果,對總氮(TN)、總磷(TP)的去除效果分別達(dá)82.80%和98.54%,顯著高于其他系統(tǒng),但河蚌在濾水過程中會產(chǎn)生“假糞”,其中包含大量氨、尿素、尿酸、可溶性磷等物質(zhì),且氨氮(NH4+-N)占總排泄量的60%~70%,因此在河蚌-菹草濕地系統(tǒng)中,河蚌是通過擾動、強(qiáng)化基質(zhì)中微生物的作用來去除水中NH4+-N,其本身沒有起到凈化NH4+-N的作用?;粼拥龋?4]向上海市滴水湖修復(fù)區(qū)投放大型溞,利用大型溞濾除水體懸浮物和藻類,提高水體透明度,之后再移栽伊樂藻、輪葉黑藻等沉水植物,通過長期監(jiān)測發(fā)現(xiàn),水體中TN、NH4+-N和TP等水質(zhì)指標(biāo)的濃度均顯著低于未實施修復(fù)的對照區(qū),水體長期維持在國家Ⅱ到Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。馬進(jìn)等[15]將沉水植物苦草和大型溞聯(lián)合使用,建立草-溞處理系統(tǒng)修復(fù)富營養(yǎng)化池塘水體,結(jié)果表明,經(jīng)過草-溞處理系統(tǒng)處理后的水中氮、磷營養(yǎng)鹽大幅度下降,水體透明度顯著提升;除此之外,經(jīng)過41 d的處理之后,草-溞聯(lián)合處理中苦草濕重增長率(740%)顯著高于單一使用苦草時的增長率(470%),說明大型溞對苦草的生長有促進(jìn)作用。

    現(xiàn)有研究中對生物操縱已有一定的成果,但對生物操縱是否能夠有效抑制產(chǎn)毒藍(lán)藻,濾食性動物在修復(fù)水體時的添加密度是否會影響其對水華的抑制作用,水生植物修復(fù)和生物操縱能否完全相輔相成,此類生物修復(fù)過程中對水體浮游細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)會造成何等影響等問題,仍需進(jìn)一步討論和研究。

    1 材料與方法

    1.1 試驗水體來源

    原水取自天津市寧河區(qū)某農(nóng)田周邊的富營養(yǎng)化池塘,其水質(zhì)參數(shù):TN為(7.03±0.35)mg/L,TP為(0.28±0.03)mg/L,葉綠素 a含量為(272±13)μg/L,經(jīng)計算,綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為79.81,參考富營養(yǎng)化評級標(biāo)準(zhǔn)[15],判斷其為重度富營養(yǎng)化水質(zhì)。

    將上述水體用13號浮游動物網(wǎng)濾除水中原有的大型浮游動物,并用滅菌后的BG-11(4%)培養(yǎng)液按1∶1稀釋。BG-11培養(yǎng)液組成見表1。稀釋后,其TN、TP濃度與原水的TN、TP濃度一致;而原生浮游植物和細(xì)菌群落稀釋為原水含量的一半,為浮游植物和細(xì)菌群落保留一定的生存空間,以此作為本試驗的供試水體,考察試驗設(shè)置對富營養(yǎng)化池塘中原生浮游植物和細(xì)菌群落的影響。試驗水體初始水質(zhì)為pH 8.77、溶解氧(DO)9.28 mg/L、透明度17.20 cm、TN 7.38 mg/L、TP 0.31 mg/L、NH4+-N 0.21 mg/L、硝氮(NO3--N)6.59 mg/L、葉綠素 a 68.59 μg/L、浮游植物密度2.80×107cells/L、藍(lán)藻門密度2.52×107cells/L、微囊藻毒素2.77 μg/L。

    表1 BG-11(4%)培養(yǎng)液組成

    1.2 供試動植物

    本著高攝食量、低排泄量且不會造成生物入侵的原則,選用大型溞(Daphnia magna)作為本試驗的供試動物。大型溞溞種購自中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所,試驗前在試驗室內(nèi)擴(kuò)大培養(yǎng),將其置于盛有供試水體的1 L錐形瓶中,在人工氣候箱內(nèi)馴化培養(yǎng)60 d以上,馴化溫度為25℃,光照度為1 200 lx,光暗比12 h∶12 h,每日喂食20 mL斜生柵藻藻液,隔日換水。試驗前通過孔徑2 mm的水溞濾網(wǎng)過濾選取個體尺寸一致、活潑健康的子代,在純水中清養(yǎng)24 h,使其盡量排空腸道后用于試驗。

    綜合考慮水生植物的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性,供試植物選擇粉綠狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和金魚藻(Ceratophyllum demersum)作為本試驗的供試植物。粉綠狐尾藻和金魚藻購于天津市某花鳥魚蟲市場,試驗前在4%的BG-11培養(yǎng)液中馴養(yǎng)15 d,使其適應(yīng)試驗環(huán)境,再選取生長良好且大小相似的植株用于試驗。

    1.3 試驗裝置

    試驗裝置(下稱試驗桶)為33個PVC圓桶,容積為20 L。試驗前使用75%乙醇滅菌,并用去離子水反復(fù)沖洗(圖1)。

    圖1 試驗裝置

    1.4 試驗設(shè)計

    采用日光燈模擬春、夏時期的日光光照,光照度為(1 200±100)lx,光暗比為12 h∶12 h。將供試水體充分混勻后分裝至各個試驗桶內(nèi),初始水位均為20 L,剩余水體用于各指標(biāo)檢測,以此作為試驗0 d時的初始值。在每個試驗桶內(nèi)設(shè)置相同的恒溫加熱棒,溫度均設(shè)置在25℃,并用溫度計監(jiān)測水溫,以確保試驗水溫恒定,試驗時間為20 d。試驗設(shè)置均基于預(yù)試驗的結(jié)果優(yōu)選而得,共計9個處理:CK,不投加動植物對照;處理A、B分別投加高、低2種不同密度的大型溞;處理C、D分別投加相同濕重(60 g)的狐尾藻、金魚藻;處理E、F、G、H為高、低密度大型溞和與2種植物兩兩組合即草-溞聯(lián)合,每組均設(shè)有3個平行試驗桶,具體設(shè)置見表2。

    表2 試驗設(shè)置

    1.5 樣品的采集與測定

    1.5.1 樣品的采集 在試驗2、5、10、15、20 d時,測定水體pH、DO、TN、TP、NH4+-N、NO3--N。采樣時間為上午8:00—9:00,為減少試驗誤差,在每次取樣后記錄水位,在下次取樣前采用蒸餾水補(bǔ)足蒸發(fā)量[16-18]。

    1.5.2 樣品的測定 ①pH、DO。采用雙輸入多參數(shù)數(shù)字分析儀(HACH HQ40d,USA)對試驗水體原位測定,在各平行試驗桶底部0~20 cm、20~40 cm處分別測定后取平均值。②TN、TP、NH4+-N、NO3--N濃度。取水樣20 mL,營養(yǎng)鹽指標(biāo)采用流動分析儀測定。TN濃度采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定;TP濃度采用鉬銻抗分光光度法測定;NH4+-N濃度采用納氏試劑光度法測定;NO3--N濃度采用酚二磺酸光度法測定。③大型溞密度。使用玻璃棒攪拌混勻水體,取1 L水樣采用3%的甲醛溶液固定并濃縮至50 mL,采用1 mL計數(shù)框于顯微鏡100×下定量計數(shù),每個樣品均計數(shù)3次后取平均值。④植物濕重。將各試驗桶中的水生植物取出,用濾紙吸干表面的水分后,采用電子天平稱重,每個樣品稱3次取平均值。

    理化指標(biāo)的消減率計算公式為:

    式中,C0為某指標(biāo)的初始濃度,Cx為該指標(biāo)在第x天的濃度。

    1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

    各項指標(biāo)采用Origin 9.0制圖,數(shù)據(jù)均以3個平行試驗桶的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。采用SPSS 24.0進(jìn)行統(tǒng)計分析,通過單因素方差分析(one-way/ANOVA)檢驗指標(biāo)的差異顯著性,圖基檢驗(HSDtest)用于單因素方差分析后的兩兩比較,顯著水平為0.05。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 對水體pH、DO的影響

    2.1.1 對pH的影響 試驗期間各處理水體的pH變化如圖2所示。由圖2可知,不同處理對水體pH的影響不明顯,pH均在8.2~9.3波動,各組pH差異均不顯著(P>0.05),整體處于偏堿性狀態(tài)。研究表明,水體處在偏堿性環(huán)境中有利于微生物的硝化作用、NH4+-N的揮發(fā)和TP的去除,但pH過高會影響植物對營養(yǎng)鹽的吸收作用[19-21]。大型溞的呼吸作用會向水中釋放CO2降低水體pH,但沉水植物的光合作用可向水中釋放O2,緩解了大型溞對pH的降低作用。

    2.1.2 對DO的影響 試驗期間水體DO濃度變化如圖3所示。由圖3可知,DO濃度隨時間變化存在組間差異(P<0.05)。與CK相比,處理A、B中的DO濃度隨時間變化波動較大。試驗期間,CK的DO濃度波動不明顯,維持在8.4~9.9 mg/L;處理A、B在0~5 d時均發(fā)生較大幅度的下降,5 d時分別降至7.21、7.19 mg/L;10~15 d時,處理A、B的DO濃度變化不穩(wěn)定,15 d時分別降至6.34、5.47 mg/L;試驗結(jié)束(20d)時,處理A、B的DO濃度有所回升,分別升至6.52、5.89 mg/L,但仍顯著低于CK(P<0.05)。處理C、D與CK之間存在顯著差異(P<0.05),試驗結(jié)束時,表現(xiàn)為D(5.72 mg/L)<CK(9.09 mg/L)<C(10.03 mg/L),兩兩比較(HSDtest)表明,處理C的DO濃度顯著高于處理D(P<0.05),這是由于狐尾藻較金魚藻具有龐大的根系系統(tǒng)[22],其強(qiáng)大的釋氧作用可使水中DO濃度顯著提升。處理G、H的DO濃度顯著低于處理E、F和CK(P<0.05);處理E、F與CK則無顯著差異(P>0.05)。推其原因,一方面是對照浮游植物大量繁殖,采樣時均在光照期,浮游植物通過光合作用產(chǎn)生了大量氧氣;另一方面是大型溞的呼吸耗氧量高于金魚藻的釋氧;在試驗10 d之后,處理G、H的DO濃度開始回升,試驗結(jié)束時分別恢復(fù)至7.63、7.12mg/L。這是由于后期金魚藻生長加快,葉莖組織逐漸龐大,此時金魚藻的釋氧高于大型溞的耗氧所致。

    圖2 不同處理對水體pH的影響

    圖3 不同處理對水體DO的影響

    2.2 對水體氮素營養(yǎng)鹽的影響

    2.2.1 對TN的影響 對試驗期間各處理水體中TN濃度進(jìn)行監(jiān)測,其變化規(guī)律如圖4所示。由圖4可知,各處理水體中TN濃度隨處理時間延長均呈下降趨勢,且均在20 d時降至最低。處理A、B水體中TN濃度與CK均有所差異。試驗0~10 d時,處理A、B中的TN濃度均高于CK,10 d之后,TN濃度迅速下降。試驗結(jié)束時,各處理和對照的TN濃度由低到高依次為 C(1.65 mg/L)、E(1.88 mg/L)、F(2.35 mg/L)、D(3.18 mg/L)、G(3.59 mg/L)、H(3.86 mg/L)、A(4.57mg/L)、B(4.80 mg/L)、CK(5.22 mg/L),此時對應(yīng)的TN消減率為CK(29.27%)<B(34.96%)<A(38.08%)<H(47.69%)<G(51.36%)<D(56.91%)<F(68.16%)<E(74.53%)<C(77.64%),且處理C、E、F對TN的消減率均顯著高于D、G、H、A、B、CK。

    圖4 不同處理對水體TN的影響

    圖5 不同處理對水體NH4+-N的影響

    2.2.2 對NH4+-N的影響 對試驗期間各處理水體中NH4+-N的濃度進(jìn)行監(jiān)測,其變化規(guī)律如圖5所示。由圖5可知,試驗期間,各處理NH4+-N濃度呈現(xiàn)不同的趨勢,C、D、E、F在20 d時有所下降,其余各處理則呈上升趨勢。試驗結(jié)束時,各處理水體中的NH4+-N濃度由低到高依次為C(0.11 mg/L)、E(0.13 mg/L)、F(0.18 mg/L)、D(0.19 mg/L)、G(0.24 mg/L)、H(0.28 mg/L)、CK(0.34 mg/L)、A(0.36 mg/L)、B(0.44 mg/L),僅處理A和B中的NH4+-N濃度高于CK,并達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的顯著水平(P<0.05)。處理C和E對NH4+-N的消減作用最明顯,且處理E(38.10%)較處理F(14.29%)消減作用更為顯著(P<0.05)。

    2.2.3 對NO3--N的影響 對試驗期間各處理水體中NO3--N的濃度進(jìn)行監(jiān)測,其變化規(guī)律如圖6所示。由圖6可知,各處理NO3--N濃度隨處理時間呈下降趨勢,試驗結(jié)束時,NO3--N濃度由低到高依次為 E(1.62 mg/L)、F(1.89 mg/L)、C(1.91 mg/L)、D(2.69 mg/L)、G(3.76 mg/L)、H(3.84 mg/L)、A(3.98mg/L)、B(4.08 mg/L)、CK(4.42 mg/L),所對應(yīng)的NO3--N消減率由高到低依次為E(75.42%)、F(71.32%)、C(71.02%)、D(59.18%)、G(42.94%)、H(41.73%)、A(39.61%)、B(38.09%)、CK(32.93%);各處理對NO3--N的消減率均顯著高于對照(P<0.05);兩兩比較(HSDtest)顯示,處理E、F對NO3--N的消減率均顯著高于G、H。由“2.2.1”可知,處理E、F對TN的消減率也均顯著高于G、H,說明不同密度大型溞與狐尾藻的聯(lián)合(處理E、F)對TN和NO3--N的消減作用較其與金魚藻聯(lián)合處理時更優(yōu)。

    圖6 不同處理對水體NO3--N的影響

    2.3 對水體磷素營養(yǎng)鹽的影響

    對試驗期間各處理水體中TP濃度進(jìn)行監(jiān)測,其變化規(guī)律如圖7所示。由圖7可知,試驗期間,處理G、H的TP濃度總體呈先上升后下降的趨勢;處理E、F的TP濃度呈持續(xù)下降趨勢。各處理TP濃度均在試驗結(jié)束時降至最低,此時,各處理和對照之間的TP濃度從低到高依次為C(0.06 mg/L)、E(0.09 mg/L)、D(0.11 mg/L)、F(0.12 mg/L)、G(0.14 mg/L)、A(0.15 mg/L)、H(0.16 mg/L)、B(0.18 mg/L)、CK(0.20 mg/L),此時各處理對應(yīng)的TP消減率由高到低依次為C(80.65%)、E(70.97%)、D(64.52%)、F(61.29%)、G(54.84%)、A(51.61%)、H(48.39%)、B(41.94%)、CK(35.48%)。其中,處理E、F的TP消減率顯著高于CK(P<0.05),處理 G、H 則與 CK 差異不顯著(P>0.05)。結(jié)果表明,大型溞和狐尾藻聯(lián)合處理對TP的消減作用明顯高于大型溞和金魚藻聯(lián)合處理。處理C、D對TP消減率顯著高于CK,且處理C對TP的消減率顯著高于處理D(P<0.05)。

    圖7 不同處理對水體TP的影響

    3 討論

    大型溞對水體pH的影響較小;受呼吸作用影響,水體DO濃度隨溞濃度增大而降低。狐尾藻和金魚藻對水體pH影響較小。試驗期間,金魚藻的DO濃度低于對照;而狐尾藻由于其強(qiáng)大的根系釋氧作用可以顯著提升水體的DO濃度。草-溞聯(lián)合處理對水體pH的影響較小。相比于對照,大型溞+狐尾藻對水體DO濃度的影響較弱。試驗0~10 d時,由于金魚藻釋氧作用低于大型溞的呼吸作用,致使大型溞+金魚藻處理水體DO濃度顯著降低;10 d后金魚藻葉莖壯大,DO濃度回升。

    大型溞可以通過攝食水中的浮游植物、顆粒物來同化營養(yǎng)鹽,因而對TN、TP、NO3--N等營養(yǎng)鹽均有一定的消減作用。與此同時,對照中浮游植物大量繁殖也對N、P營養(yǎng)鹽有一定消耗。因此,大型溞的添加對營養(yǎng)鹽的消減與對照相差不顯著。此外,大型溞作為動物,其機(jī)體對N、P營養(yǎng)鹽的需求有限,未被吸收的N、P等物質(zhì)將會以糞便的形式排出體外,從而引起水環(huán)境中N、P營養(yǎng)鹽的回升。由于高密度大型溞排泄作用較大,在同等試驗條件下,導(dǎo)致其N、P營養(yǎng)鹽的濃度較低密度處理略高。研究表明,大型溞暴露在含有一定濃度產(chǎn)毒藍(lán)藻的水環(huán)境中,其生長周期會縮短至 13~15 d[23],低于試驗周期所設(shè)定的時間(20 d)。此外,由于受到種群競爭因素的影響,試驗過程中,大型溞群體均有死亡現(xiàn)象,死亡個體向水中釋放NH4+-N,從而造成試驗過程中NH4+-N濃度的升高。

    沉水植物在生長過程中可吸收大量的營養(yǎng)鹽,因此本試驗中狐尾藻和金魚藻對TN、TP、NO3--N、NH4+-N等的消減作用均較為明顯。狐尾藻具有增長較快、對營養(yǎng)鹽富集量大的特點,此外,還具有冠層優(yōu)勢,可以浮在水面充分利用光照條件快速生長,金魚藻則是整個浸沒在水體中,因而生長速度較慢,試驗結(jié)束時狐尾藻組的平均濕重為(72.84±5.87)g,高于金魚藻組的(63.52±9.43)g。狐尾藻根系龐大,輸氧作用強(qiáng),可以加強(qiáng)根系微生物的硝化-反硝化作用,而金魚藻屬于無固定根類型的植物,只能靠莖葉吸附水體營養(yǎng)鹽,因此本試驗結(jié)果中狐尾藻對各項營養(yǎng)鹽的消減作用均高于金魚藻。

    相比于單一使用溞處理時對N、P營養(yǎng)鹽無顯著消減作用的現(xiàn)象,聯(lián)合處理可明顯降低營養(yǎng)鹽的濃度。草-溞聯(lián)合對水體營養(yǎng)鹽的消減作用具有協(xié)同性,大型溞+狐尾藻對營養(yǎng)鹽的消減作用均優(yōu)于大型溞+金魚藻,說明在營養(yǎng)鹽的消減上,沉水植物起到主要作用。本試驗結(jié)果中,低密度(25 ind/L)大型溞+狐尾藻對于TN、NO3--N、TP的消減作用與高密度(100 ind/L)大型溞+狐尾藻差別較小,說明大型溞對于營養(yǎng)鹽的攝食和同化作用有限,試驗中大型溞的排泄作用和死亡個體向水中釋放了NH4+-N,但沉水植物的對營養(yǎng)鹽的吸收作用,改善了NH4+-N上升的現(xiàn)象。研究表明,狐尾藻有親氨性,對水中NH4+-N有較強(qiáng)的吸收作用[24],這解釋了處理E、F的NH4+-N濃度在試驗后期下降的原因。

    4 小結(jié)

    近年來,水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,已成為亟需解決的環(huán)境問題之一。本研究基于生物操縱理論和水生植物修復(fù)理論,結(jié)合目標(biāo)水體現(xiàn)狀,采用大型溞作為濾食性動物的代表,狐尾藻和金魚藻作為沉水植物的代表,在實驗室可控條件下,模擬春、夏水華易發(fā)生時期的光照和溫度條件,考察單一生物及其組合對富營養(yǎng)化水體的修復(fù)效果,為生物操縱和水生植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。試驗結(jié)果表明,大型溞、狐尾藻、金魚藻以及草-溞聯(lián)合對水體pH均無顯著影響;各處理均對水體DO有一定的改善效果;草-溞聯(lián)合處理相比于單一溞處理可有效提升水中的DO濃度,其中大型溞+狐尾藻效果更優(yōu)。大型溞對水體TN、TP和NO3--N消減作用不顯著,投加密度對營養(yǎng)鹽的消減作用影響較弱;NH4+-N濃度隨大型溞投加密度的增高而上升;狐尾藻和金魚藻對TN、TP、NO3--N、NH4+-N的消減作用顯著,其中狐尾藻消減作用更優(yōu)。草-溞聯(lián)合處理均可顯著消減水體中的TN、TP、NO3--N濃度,且明顯優(yōu)于單一溞處理時的抑制能力,其中以低密度大型溞+狐尾藻的消減作用最為顯著。金魚藻和狐尾藻均能夠抑制因大型溞排泄和死亡致使的NH4+-N濃度上升,且狐尾藻的抑制作用更強(qiáng)。

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