IHB OpenIR  > 学位论文
杭州西湖铝盐空间分布及沉水植物对其响应研究
蔺庆伟
Subtype博士
Thesis Advisor吴振斌
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract沉水植被恢复与重建对富营养化及退化湖泊的生态修复具有关键且长远的意义,而铝盐常被作为絮凝剂应用于污/废水处理、引水预处理及湖泊除磷控藻等,加上环境酸化、雨水淋溶,水体及沉积物中铝盐汇集给水生态系统可能带来潜在生态风险。本文结合国家“十二五”水专项杭州西湖子课题“城市景观湖泊水环境改善技术研究与工程示范”的西湖沉水植被恢复具体工作,针对钱塘江引水工程中的絮凝剂铝盐残留问题,在直引水湖区原位调研分析了沿流场沉积物中铝含量、氮、磷及腐殖质含量及其之间相关性,并于实验室模拟系统研究了铝盐絮凝剂对沉水植物菹草、苦草种子萌发及幼苗生长生理的影响,探讨了铝盐暴露下苦草恢复对沉积物磷形态转化的影响,揭示铝盐入湖后的迁移转化规律,为铝盐生态风险及沉水植物恢复评估提供一定参考,最终成果为湖泊富营养化综合治理提供理论依据。具体研究内容及结果如下:(1)调查研究了西湖钱塘江引水工程中四个直引湖区沿流场方向铝盐空间分布及其与氮、磷、腐殖质相关性。结果表明:沉积物Al含量在0.463-40.442 g/kg DW之间,在分层和流向上表现一定的时空分布特征,铝盐经过水解、结合和絮凝沉淀等一系列物化作用不断沉降富集到沉积物表层,下层底质Al含量沿流场方向逐渐升高。整体而言,沉积物上层TN含量高于下层,TP含量在0.779-2.580 mg/g DW之间波动,且不同形态P表现不同转化。氧化还原电位呈氧化势,pH接近中性。Al含量和TN、IP、Ca-P、腐殖质、腐殖酸和胡敏酸存在显著性正相关(P<0.01),而与OP存在显著负相关(P<0.05)。Al和pH、TP分别有负相关和正相关关系,不存在显著性。铝盐与P的絮凝结合及腐殖酸对铝的络合作用可使Al3+从游离态变为结合态/固化态,杭州西湖(铝盐浓度为94-115 ug/L)暂时不遭受生态毒性风险,但水体和底质中铝浓度应该控制在更低的环境友好水平,建议使用更环保的聚合有机絮凝剂。(2)实验室模拟系统研究了铝盐对菹草石芽萌发及其幼苗生长的影响,为湖泊沉水植物恢复和铝盐处理的生态评估提供数据支撑。发现明矾Al抑制菹草石芽的萌发及其幼苗的生长,萌发石芽最大数和新生幼苗最大数位于空白组,其数目随着铝盐浓度升高而降低。Al毒性随其浓度的升高而增强,菹草植株叶绿素含量、根系活力及组织溶解蛋白含量均受到铝盐胁迫呈现一定变化。菹草幼苗组织铝含量与添加Al浓度呈显著正相关,而与生物量、根数、茎重、溶解蛋白和根系活力呈负相关。1.2 mg/L Al 可能是菹草萌发及幼苗生长的耐受阈值浓度。(3)研究了不同梯度铝盐浓度对苦草种子萌发及其幼苗生长生理的影响,发现铝显著影响苦草种子的萌发(P<0.05),实验期间某天的萌发率最大值位于空白组,随Al浓度升高而降低。苦草幼苗生物量和平均株高随暴露Al浓度升高而降低,株数和根茎比均以空白组最大且Al处理使其降低。苦草幼苗根、叶中铝含量随着处理Al浓度升高而增高,磷含量随处理Al浓度升高而降低。对根系细胞结构毒害为苦草受Al抑制的主要机制,且生理指标(叶绿素、抗坏血酸、MDA和游离脯氨酸含量)受到铝盐胁迫而变化。苦草根际微生物群落结构受铝毒影响,各处理组菌群组成在种类上无显著差异,而数量上存在差异;群落多样性指数从大到小排序为CK组>0.6 mg/L>0.3 mg/L>1.2 mg/L>NO组。(4)模拟实验研究了铝盐暴露下苦草恢复对沉积物磷形态转化的影响,表明苦草的恢复生长和铝盐添加对降低水体氮、磷浓度具有协同作用。铝盐存在条件下,苦草恢复对沉积物磷形态转化具有一定影响。IP占TP比例较大,其次为Ca-P,OP占TP比例最小,底质TP、Fe/Al-P和Ca-P含量在各组间均无显著差异(P>0.05)。在添加铝盐与种植苦草的条件下,与初始值相比,各处理组IP含量均有所降低,苦草的生长吸收转化了一部分IP。沉积物中Ca-P的转化利用不仅与苦草的种植生长有关,而且与铝盐的存在及其浓度高低有一定的相关性。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39033
Collection学位论文
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GB/T 7714
蔺庆伟. 杭州西湖铝盐空间分布及沉水植物对其响应研究[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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