重庆市某人工湖泊富营养化评价及水生植物修复研究
景观水体可改善城市住宅区域的自然环境，迎合人们亲近自然和对健康的追求，也是高档生态住宅区域不可缺少的组成部分。由于建设土地成本较高，很难有条件营造大规模的水体，多为静止或流动性较差的封闭体系。目前，许多城市景观水体都已出现不同程度的污染，水体富营养化现象严重。水生植物对水体中氮磷的富集和转移具有明显的效果或具有克藻效应，可用于富营养化水体的净化。虽然合理配置的多种水生植物组合对水体的净化效果优于单一植物，但在配置研究过程中往往忽视了水生植物本身的生态习性和产生的美学价值。随着人们生活水平的提高，人们对水景的审美及生态需求逐步提高，生态水景应运而生。生态水景设计要求以本地区有较好适应性、具观赏价值的水生植物为主要材料，通过合理配置，形成具有强大的水质净化能力且和谐的景观效果。因此，加强本土水生植物的筛选和优化配置研究，对于充分发挥水生植物在富营养化水体中的净化作用具有重要的意义。 本研究通过对重庆市某人工湖泊——静湖2014～2015年枯水期和丰水期6个点位的水质状况进行了采样监测分析，并根据水质特点确定了富营养等级;参照改良的Hoagland氏营养液，人工配制了低浓度、中浓度和高浓度试验培养液分别模拟轻度、中度和重度富营养化水体，通过对常见具景观观赏价值的水生植物净化效能的筛选试验，寻找适合不同污染环境生长且具有良好修复效果的水生植物组合，研究得到如下结论: ①通过对静湖6个点位进行了人工采样，分别监测了透明度(SD)、高锰酸钾指数(CODMn)、叶绿素a(Chl-a)、总氮(TN)、总磷(TP)等5个基本指标，运用单因子指数法、内梅罗指数法及基于ArcGIS的空间叠加分析法进行分析。结果表明，Chl-a和CODMn为超标指标，点位超标率分别为83％和17％，而TN和TP能满足地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅳ类与Ⅴ类，TN甚至可达Ⅲ类。进水区域（1＃、2＃）和主湖区域（4＃、5＃、6＃）水质较差，而3＃区域水质较好。 ②采用富营养化评价方法（环办[2011]22号）对静湖枯水期各点位水体进行了评价，结果表明，Chl-a与TN、TP存在一定的线性关系（R2分别为0.9233、0.8754），可通过控制静湖水体中氮磷含量来治理富营养化水体，同时各因子对富营养化的贡献大小为Chl-a＞ TP＞SD、CODMn＞TN。枯水期评价结果显示，静湖水体中各个监测点位的富营养化等级均达到了中度富营养化，综合营养度TLI(∑)的范围为64.37～67.60，大多点位都接近其上限，极易突破中度富营养化而达到重度富营养化等级。采取人工治理后的静湖丰水期各监测点虽热仍处于中度富营养化,但TLI(∑)值降低至下限范围(60.6～63.1)，表明静湖目前采取的人为治理措施具有一定的效果，但效果并不明显，因此寻求对环境友好的生态修复方法显得尤为必要。 ③通过人工模拟生态修复试验，筛选出具有观赏性、净化效果好并能适应重庆地区生长的水生植物。结果表明，挺水植物中除春羽不能适应环境而出现叶片泛黄外，其余均能较好适应环境正常生长，试验筛选出了净化效果较好的袖珍椰子(TN53％、TP59％)、万年青(NH4+-N81％、NO3--N65％)，及对DO影响最小的百合竹;沉水植物中筛选了净化效果较好的绿菊花(TN42％)、苦草(TP92％)和迷你皇冠(NO-3-N38％、NH4+-N89％);漂浮植物中筛选出了对净化效果具有显著优势的青萍(TN78％、NO3--N84％、TP92％)，以及景观效果较好并对NH4+-N具有较高去除率(90％)的槐叶萍。 ④将筛选出的挺水植物、沉水植物及漂浮植物配置了7种不同植物组合，分别在轻度、中度和重度富营养化水体环境条件下，研究了不同水生植物组合对水体的净化效果，并从植物净化能力、生长特性、景观效果和生态效应等方面综合筛选具有景观效果好、对营养物质去除率较高且稳定的水生植物组合。结果表明，配置的7种植物组合均能在富营养化水体中正常生长，并且对氮磷具有较好的去除能力，同时不同植物组合的净化能力差异性较显著。 低浓度富营养阶段，T5组合（3株万年青+3株袖珍椰子+2株迷你皇冠+1丛苦草+1/3面积的槐叶萍、青萍）为净化轻度富营养化水体的最佳植物组合，对各污染物去除率分别为TN91％、NH4+-N72％、NO3--N97％、TP85％;中浓度富营养阶段:T7组合（3株百合竹+3株万年青+2株迷你皇冠+1丛苦草+1/3面积的槐叶萍、青萍）为净化中度富营养化水体的最佳植物组合，各营养物去除率分别为TN55％、NH4+-N89％、NO3--N48％、TP64％;高浓度富营养阶段:T1组合(3株万年青+1株百合竹+2株袖珍椰子+2株迷你皇冠+1丛苦草+1/3面积的槐叶萍、青萍）为重度富营养化水体中污染物去除率较高的最佳组合，去除率分别为TN60％、NH4+-N88％、NO3--N55％、TP74％。通过考察筛选出的水生植物组合T1、T5、T7处理实际富营养化水体的净化效果，试验结果表明，配置的三种植物组合均能有效修复富营养化水体，对污染物的去除率分别为TN(T163％、T577％、T766％)、NH4+-N(T166％、T562％、T765％)、TP(T190％、T590％、T788％)、CODMn(T132％、T519％、T726％)、Chl-a(T183％、T590％、T782％)。 本研究将为营造兼备观赏和自净能力的生态水景提供理论依据和技术支撑，对重庆市城市生态模范区域的构建做了初步的探索，以期促进房地产建设朝着舒适、健康、生态的方向发展，研究成果具有重要的理论意义与实用价值。
人工湖泊;景观水体;富营养化;水生植物;净化作用;修复试验
重庆交通大学
硕士
土木工程；市政工程
陈垚
2015
中文
X524
96
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）