1、毕业论文 文客久久网 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 水生植物处理富营养化水体时生理生态变化的研究 学 院： 学生姓名： 专 业： 环境科学 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久网 目录 中文摘要 .I Abstract . II 引言 . 1 1 水体富营养化及修复 . 2 1.1 水体富营养化 . 2 1.1.1 水体富营养化的定义 . 2 1.1.2 水体富营养化的来源 . 2 1.2 国内外研究发展 . 2 1.2.1 水体富营养化的植物修复 . 3 1.2.2 植物修复机理 . 4 1.2.3 植物修复技术 . 5 1.2.4 国外关于水生植物治理富营养化水
2、 体的应用情况 . 7 1.2.5 国内关于水生植物治理富营养化水体的研究情况 . 7 2 材料和方法 . 8 2.1 实验材料 . 8 2.1.1 实验植物选取与材料 . 8 2.1.2 水培养植物模式的构建 . 8 2.2 水样的采集、处理 . 8 2.3 实验方案 . 8 2.4 水培植物的培养前生长状况记录 . 9 2.4.1 植物外观 . 9 2.4.2 植株高度 . 9 2.4.3 根系数量 . 9 2.4.4 植物湿重、干重 . 9 2.5 实验仪器及设备 . 9 2.6 实验方法 . 10 2.6.1 超氧物歧化酶（ SOD）的测定方法 氮蓝四唑（ NBT）法 . 10 2.6
3、.2 脯氨酸含量的测定 . 11 3 重点分析水生植物在培养过程中生理生态指标的变化 . 13 3.1 吊兰在培养过程中数据记录与分析 . 13 3.2 绿萝在培养过程中数据记录与分析 . 17 3.3 植物 SOD数据处理及分析讨论 . 21 3.4 植物脯氨酸含量测定的数据处理及分析讨论 . 22 毕业论文 文客久久网 4 结论与展望 . 24 4.1 结论 . 24 4.2 展望 . 24 参考文献 . 26 致谢 . 28 毕业论文 文客久久网 水生植物处理富营养化水体时生理生态变化的研究 摘要 水资源是人类赖以生存的基本物质，随着人口的增长，工业和经济的不断发展，使水资源越来越紧缺，
4、 水资源缺乏已经成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题 。而水资源污染也日益严重。许多湖泊、水库等水体已进入富营养化，甚至严重富营养化状态。所以越来越多的专家和学者也开始关注研究富营养化水体处理净化方向。 本文通过研究采取湖泊富营养化水体，首先对水体进行抽滤去除杂质，并进行水样分析，然后根据水生植物在富营养化水体 中培养会产生一定的生理生态变化的原理，选取较容易水培的吊兰和绿萝这两种植物进行培养。筛选出生长外形高度相近的 13 株吊兰和 13株绿萝，各 12 株留作实验培养，各一株分别测得其平均高度、湿重和干重，数出根数。实验初期都先将植物培养在自来水中让其适应水生生活，一星期后将 8 株
5、吊兰和 8 株绿萝分别培养在两个同种富营养化水的培养池里，将4 株吊兰和 4 株绿萝混合继续培养在自来水中，每隔一周测得植物生长数据，培养六周后分别测定两种植物的超氧物歧化酶 （ SOD） 和 脯氨酸含量。 通过观察处理过程中植物的形态和生理特性的变化，既可以了解其 运行状态，又能揭示植物的响应机制，从而为植物净化富营养化水方面提供一定的理论依据。 关键词 植物；富营养化水；净化；生理生态变化； 毕业论文 文客久久网 Aquatic plant processing eutrophication waterphysiology of ecological change when researc
6、h Abstract Water resources are the basic substances of human survival, as population growth, industrial and economic development, increasingly scarce water resources, lack of water resources has become second only to global warming in the worlds second-largest environmental problems. Pollution of wa
7、ter resources is increasingly serious. Many of eutrophication of water bodies such as lakes, reservoirs have entered, or even serious eutrophication status. More and more experts and scholars have begun to focus on purification of eutrophic water treatment. This article through waters of Lake eutrop
8、hication research, first to pump the water filter removes impurities, and analysis of water samples, and aquatic plants in cultivation in eutrophic water body will have a certain principle of eco-physiological changes, select a spider plant and money both for easy hydroponic plant culture. Filter ou
9、t growth of 13 strains of Spider plant and a similar overall height of 13 strains of money, all 12 reserved for experimental culture, one measured the average height, wet weight, respectively, and dry weight, root number. Experimental early are first will plant training in water in the let its adapt
10、ation aquatic life, a week Hou will 8 strains spider plant and 8 strains green Luo respectively training in two a same rich nutrition of water of training pool in, will 4 strains spider plant and 4 strains green Luo mixed continues to training in water in the, each across a week measuring was plant
11、growth data, training six week Hou respectively determination two species plant of Super oxygen real differences of enzyme (SOD) and breast ammonia acid content. By observing the process of plant morphological and physiological characteristics of change, both for its running status, and can shed lig
12、ht on plant response mechanisms so as to plant provides a theoretical basis for purification of eutrophic water. Key words Plants; Eutrophication water ;Purification; Eco-physiological changes 毕业论文 文客久久网 引言 随着我国经济的发展和人类活动的增加，中国近岸富营养化程度已经不断地加剧。我国许多地区水洗污染尤为严重，氮、磷等营养物质的污染最为突出，水体富营养化已经成为我国湖泊江河的主要环境与生态方面
13、的问题之一。如何来改善水质、构建水环境稳定的生态系统，并且对受污染的江河湖泊水体进行治理 修复是目前我国在社会经济发展和生态环境建设的迫切需要，是研究上的热点 1。 修复净化富营养化水体的方法有很多，但是在国内外利用生物修复技术治理水体污染和净化水质的研究是最多最为广泛的。生物修复技术利用水生植物的生命活动对水体中的污染物质进行转移、转化及降解作用，从而使污染水体得到净化的技术。相对于目前水体修复的各种方法，利用生物修复技术具有很多优势：污染物质可以在原地被降解，操作相对简单便捷；对周围的环境干扰较少，并可以改善周边环境；修复上花费的费用较低；不容易产生二次污染等等 2。生物修复技术因为具有
14、这些明显优势而成为污染水体修复的研究热点 3-4。大量研究也已经证明，利用生物修复技术去除氮、磷具有明显的效果，可以用于富营养化的湖泊、河道生活污水等方面的处理。目前植物对富营养化水体净化的机理研究包括植物的直接吸收 5、物理化学作用 6、微生物代谢和吞噬降解作用7-8以及醇的作用 9等。由于我国江河、湖泊、水库等水体污染的严重性和普遍性现象，目前亟待适合区域性大面积应用推广的生物修复技术 。 本课题就是采用通过培养水生植物来对富营养化水体进行净化处理，研究内容包括对水生植物的培养过程中表现出来的 生理生态的研究，并且简要的测定分析植物培养过程中水质方面的变化。符合特定要求的水生植物的选择是项
15、目首先要完成的研究目标。因此课题的首要研究目标是从水生植物吸附、吸收、消减、富集水体中营养物质能力、植物适应能力、景观效果、经济效益等方面出发，研究适用于由氮、磷等营养盐所引起的湖泊、海水富营养化的水体修复。课题的另一目标是通过 观察培养过程中植物的形态和生理特性的变化，即可以了解其运行状态，又能揭示植物内部的响应机制，从而为提高水生植物的净化处理效率提供理论依据。 毕业论文 文客久久网 1 水体富营养化及修复 1.1 水体富营养化 1.1.1 水体富营养 化的定义 是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧
16、量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现，水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。 1.1.2 水体富营养化的来源 水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。 (1)氮源 农田 径流挟带的大量氨氮和硝酸盐氮进入水体后，改变了其中原有的氮平衡，促进某些适应新条件的藻类种属迅速增殖，在这些水生植物死亡后，细菌将其分解，从而使其所在水体中增加了有机物，导致其进一步耗氧，使大批鱼类死亡。含有尿素、
17、氨氮为主要氮形态的生活污水和人畜粪便，排入水体后会使正常的氮循环变成 “ 短路循环 ” ，即尿素和氨氮的大量排入，破坏了正常的氮、磷比例，并且导致在这一水域生存的浮游植物群落完全改变，原来正常的浮游植物群落是由硅藻、鞭毛虫和腰鞭虫组成的，而这些种群几乎完全被蓝藻、红藻和小的鞭毛虫类所取代。 (2)磷源 水体中的过量磷主要来源于肥料、农业废弃物和城市污水。进入水体的磷酸盐有 60是来自城市污水。在城市污水中磷酸盐的主要来源是洗涤剂，它除了引起水体富营养化以外，还使许多水体产生大量泡沫。水体中过量的磷一方面来自外来的工业废水和生活污水。另方面还有其内源作用，即水体中的底泥在还原状态下会释放磷酸盐，
18、从而增加磷的含量，特别是在一些因硝酸盐引起的富营养化的湖泊中，由于城市污水的排入使之更加复杂化，会使该系统迅速恶化，即使停止加入磷酸盐，问题也不会解决。这是因为多年来在底部沉积了大量的富含磷酸盐的沉淀物，它由于不溶 性的铁盐保护层作用通常是不会参与混合的。但是，当底层水含氧量低而处于还原状态时 (通常在夏季分层时出现 )，保护层消失，从而使磷酸盐释入水中所致 10。 1.2 国内外研究发展 近年来，我国趋于富营养化的湖泊已达 90 ， 20 世纪 90 年代渤海发生了数十次赤潮，海里鱼毕业论文 文客久久网 类锐减。滇池、太湖等湖泊都暴发了严重的蓝藻，大量鱼类和水草被吞噬，造成饮用水危机。美国和
19、加拿大边境的伊利湖、欧洲的康斯坦茨湖、日本的坂川、韩国的良才川、欧洲莱茵河流域、荷兰的阿姆斯特丹港口、德国的汉堡港等都不同程度地出现富营养化，水体富营养化已经成为全世界共同面临的问题 11-13。 目前，国际上采用的水体富营养化修复技术主要有三类 14-16：一是物理方法，即通过工程措施，进行机械除藻、疏挖底泥、引水稀释等，但往往治标不治本，只能作为对付突发性水体污染的应急措施；二是化学方法，如加入化学药剂杀藻、加入铁盐促进磷的沉淀、加入石灰脱氮等，但花费大，并易造成二次污染；三是生物方法，也被称为绿色修复技术，即利用放养控藻型生物、构建人工湿地或建立水生植被等进行修复的方法，成为近年来研究的
20、热点。 1.2.1 水体富营养化的植物修复 种植水生植物是治理富营养化水体的有效途径，水生 植物不仅吸收水体、底泥中的营养物质，植物体表面还附着多种生物集群，分解有机物和营养盐，提高水体透明度，改善水质。同时水生植物还能够通过化感作用抑制藻类的生长，或者通过植物、动物、微生物的协同作用，达到净化水质的目的。 水生植物包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物、漂浮植物四种生活型，不同生活型的水生植物改善水质的机理与作用有一定差异。沉水植物是水域生态系统的重要组成部分，对维护水域生态系统结构的完整性和稳定性有决定性作用，沉水植物通过吸附水体中生物性和非生物性悬浮物质，提高水体透明度，增加水体溶解氧，吸收固
21、定底 泥和水中的营养盐，向水体释放化感物质抑制浮游植物的生长，有效增加空间生态位，改善水质。挺水植物生长在水岸边，通过对水流的阻尼和减小风浪扰动使悬移质沉降，并通过与其共生的生物群落的吸收和分解作用净化水质。漂浮植物浮生在水面，在光照竞争中占绝对优势，直接吸收水体中的营养物质，但其繁殖力很强，极易影响其他植物的生长，并形成优势种，大大降低水生生态系统的物种多样性，阻隔水体与外界的阳光、空气交换，降低水体中的溶解氧，不利于生态系统的健康发展。浮叶植物从大气中吸收供光合用的 CO2，在一般浅水湖泊中有良好的净化水质效果 17-20。 目前国际上公认的淡水水生修复植物有： 石菖蒲 、芦苇、苦草、凤眼
22、莲、软水草和狐尾草，经验证它们对水中的营养物质和污染物都具有很好的吸收作用。 (见图 1.2.1) 毕业论文 文客久久网 图 1.2.1常见的修复植物 (Figure 1.2.1 Repair of common plants) 1.2.2 植物修复机理 水生植物的存在可以提高水体净化的效率。植物可以直接从水层和底泥中吸收氮、磷 ,并同化为自身的结构组成物质 , 从而加快了水体中氮、磷营养物质的去除 , 但这种同化作用并非植物去除水体中氮、磷的全部途径。植物 促进富营养化水体的净化的作用机制还表现在化感作用、与微生物协同作用等几个方面 21,22。 1.2.2.1 吸收富集作用 富营养水体中的
23、无机氮 (氨氮 )作为植物生长过程中不可缺少的物质被植物直接摄取 , 合成蛋白质与有机氮 ; 磷作为植物必需的营养元素 , 水体中的无机磷在植物吸收及同化作用下可转化成植物的 ATP、 DNA、 RNA 等有机成分。 1.2.2.2 化感作用 化感作用是一种植物通过向环境释放化学物质而对另一种植物 (包括微生物 )所产生的有害或有益的作用。研究表明 , 作为一种竞争阳光、营养物质和生存空间的有效手段 , 水生植物会向水体中释放 化感物质以抑制浮游藻类的生长 23。 1.2.2.3 其它生态功能 水生植物群落的存在 , 为水生物多样性、优势种群的变化提供了条件。首先 , 水生植物为微生毕业论文
24、文客久久网 物和微型动物提供了附着基质和栖息场所 , 一些微型动物 , 大量捕食浮游藻类 , 有效控制藻类的群体数量。研究表明 , 有植物的水体中 , 细菌数量显著高于无植物系统 , 植物的根系分泌物还可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长 , 促进氮、磷的释放和转化 , 从而间接提高净化率 24。 1.2.3 植物修复技术 水体富营养化通常是采用植物、动物和微生物的协同作用进行修复的，其中水生植物起到了很重要的作 用，常见的技术工艺是生态床。 生态床是模拟适合水生植物和微生物生长的环境，在被污染水体中利用人工的栽培设施种植水生植物，构建适合微生物生长的栖息地，利用植物吸收、微生物分解等多重作用净化水
25、质的技术。生态床一般由床体、基质和植物三部分组成，根据净化目的与栽植要求的不同，有人工浮床、人工沉床 、组合型生态床四种形式 25。 1.2.3.1 人工浮床 人工浮床是利用漂浮栽培的技术在被污染的水体中种植挺水植物和陆生植物，利用植物直接吸收水体中的氮、磷等营养元素，同时在植物根系形成生物膜，利用微生物的分解和合成代谢，有效去除水中的有 机污染物和其他营养元素（见图 1.2.3.1）。 关于人工浮床对水体净化作用的研究已有许多报道，其中对总氮和总磷的去除率大都能达到70 以上 26。利用人工浮床栽植陆生植物是在 1991 年以后，该技术通过改进人工浮床结构并结合水培技术，已经在不同的水域成功种植了 46 科 130 多种陆生植物。陆生植物对营养元素的需求更多、根系更发达，栽种陆生植物的人工浮床不论是从净化效益还是从视觉效果来看，都更适合在富营养化的水体中应用。 图 1.2.3.1 人工浮床 (Figure 1.2.3.1 artificial floating bed) 1.2.3.2 人工沉床 人工沉床是利用下沉式的种植床体与基质种植沉水植物和挺水植物，导入优势茵，促进微生物和水生植物的健康成长，利用植物与微生物的协同作用，去除富营养化水体中的营养物质（见图
