生物联合调控修复农村富营养化水体研究

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本文运用生物调控技术手段,在优化部分单一生物调控技术参数并对比不同生物调控技术修复效果的基础上,系统研究了滤食性鱼类、底栖蚌类与沉水植物相耦合的生物联合调控技术在削减水体中营养盐含量与控制浮游藻类生物量方面的修复效果及作用机理,旨在研发出具有经济成本低、效果持久等优点并且适用于农村富营养水体治理的生态修复技术。主要结论如下:  (1)对底栖蚌类生物调控技术投放管理模式进行优化,发现挂养和放养投放管理模式下底栖蚌类降低水体浊度和藻类生物量效果间没有显著性差异。而对比不同投放管理模式对泥水界面磷负荷变化影响,发现与挂养模式相比,放养模式下底栖蚌类引起更少的底泥内源磷负荷向水体中迁移转化。主成分聚类分析结果显示投放滤食性底栖蚌类技术与沉水植被修复技术相耦合可促进水体与底泥中磷负荷(P)平衡与水体修复效果稳定。  (2)分析比较放养滤食性鱼类、投放滤食性底栖蚌类、种植沉水植物以及三种技术相联合作用下对富营养化水体的修复效果发现:三种单一生物修复技术对水体水质和浮游生物群落结构均有显著影响。种植沉水植物技术在削减水体营养盐方面较放养滤食性底栖蚌类或鱼类有效,而后者更适用于调节水体中浮游植物群落结构。因子分析结果显示生物联合调控技术修复效果在去除水体中营养盐和控制藻类生物量方面均较单一修复技术好。生物联合调控技术是修复富营养化水体更好的选择。  (3)在上述研究结果基础上,通过分析生物联合调控技术对水体、底泥以及沉水植物等氮(N)、P营养盐含量情况、水体中不同形式营养盐之间的转化、泥水界面营养盐交换过程、以及底泥胞外酶活性变化等的影响,进一步揭示了生物联合调控技术去除营养盐的机理。研究发现沉水植物的同化吸收作用和水体营养物质从水体向沉积物方向的迁移转化作用是生物联合调控措施有效降低水体中N、P营养负荷的主要机制。  (4)对比分析鲢鱼和三角帆蚌以及二者联合作用下对自然水体中悬浮颗粒物粒径大小和浮游植物种类方面的滤食选择性,揭示了生物联合调控技术控藻效果更好的作用机理。研究结果表明,三角帆蚌和鲢鱼二者相联合对不同粒级悬浮颗粒物滤食率(12.14~95.99mL g DW-1h-1)显著高于单一滤食者的滤食率(0.47~10.18mL g DW-1h-1)。三角帆蚌和鲢鱼在粒径大小和浮游藻类种类选择方面所具有的互补作用是联合滤食率显著提高的重要原因。鲢鱼对于30~50和50~100μm粒径范围内的悬浮颗粒物滤食效率更高,而未发现三角帆蚌对悬浮颗粒物粒径大小有显著选择性。因此,联合调控滤食性鱼类和底栖蚌类可以强化对藻类生物量的控制效果,显著提高水体透明度,促进富营养化水体生态修复。
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