1、 本科毕业论文 （ 20 届） 不同组合方式植物对富营养化水体静态净化效果比较研究 所在学院 专业班级 环境科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录 目录 摘要 . I Abstract .II 引言 . 1 1富营养化水体植物修复研究进展 . 2 1.1 植物修复的类型 . 2 1.2 植物修复机理 . 2 1.2.1 氮的修复机理 . 2 1.2.2 磷的修复机理 . 3 1.3 影响植物修复效果的因素 . 3 1.3.1 植物的类型与群落构成 . 3 1.3.2 温度 . 3 1.3.3 水体的透明度 . 4 1.3.4 污染物浓度 . 4 2 论文设计
2、 . 4 2.1 论文研究内容与思路 . 4 2.2 实验的设计方案 . 5 2.2.1 实验材料 . 5 本科毕业论文 目录 2.2.2 实验设计 . 6 2.2.3 实验方法及实验参数 . 7 2.3 实验结果 . 9 2.3.1 COD 的净化效果 . 11 2.3.2 活性磷酸盐的净化效果 . 12 2.3.3 氨氮的净化效果 . 13 2.3.4 总氮的净化效果 . 14 3 实验结果分析与讨论 . 16 3.1 实验结果分析 . 16 3.1.1 植物对水体中 COD 去除的分析 . 16 3.1.2 植物对水体中活性磷酸盐去除的分析 . 16 3.1.3 植物对水体中氨氮去除的分
3、析 . 17 3.1.4 植物对水体中总氮去除的分析 . 17 3.2 实验结果的比较 . 18 3.3 不足之处与研究展望 . 18 结语 . 19 参考文献 . 20 致谢 . 错误 !未定义书签。 本科毕业论文 目录 本科毕业论文 中文摘要 I 不同组合方式植物对富营养化水体静态净化效果比较研究 摘要 随着工业经济和农业经济的发展，水污染的现象日趋严重，大量的水体受到污染，全球的水资源严重短缺。对于受到污染的水体就要采取相对应的方法来得以解决，对于过去传统的污水处理方法总是有那么多的弊端，为了能更好的处理受污染水体，一项比较有优势的处理方法 植物修复技术应运而生 。本论文研究的主题就是通
4、过葱兰和红花石蒜这两种植物不同组合种植对富营养化水体的净化效果的比较研究。通过实验得出的主要结论是： 1、 这两种植物（葱兰和石蒜）均有去除水体富营养化的能力，并且在冬季较低的温度下也能存活生长； 2、双倍生物量种植的去除效果要比单倍生物量种植的去除效果好，对有些指标的去除率可以达到 2 倍以上； 3、 冬季较低温度下，由于植物生长情况不是很旺盛，因此对水体中营养物质的去除效果不是十分理想，在实际生产中还需要选择更适合在冬季生长的耐寒植物来处理水体； 4、 总体上来说，在冬季植物对总氮的去除率会比较明 显，最高可达 84.29%，对 COD的去除率最不明显，最高也只有 10.53%，在冬季植物
5、的腐烂会释放出大量的有机物，直接影响到水体中 COD 的含量； 5、 混合种植的植物对水体的净化效果和单一种植的净化效果无明显差别，这个在后续的实验中还需继续研究。 关键词 水污染；植物修复；富营养化本科毕业论文 英文摘要 II Comparison study on different combinations of plants to purify eutrophic water Abstract As the industrial economy and agricultural economic development, water pollution, the phenomenon
6、of growing a large number of water pollution, global water shortages.The contaminated water will take the appropriate method to be resolved, for the past, the traditional treatment methods are always so many disadvantages, in order to better treatment of contaminated water, a comparative advantage a
7、pproach phytoremediation technology came into being.The theme of this thesis is through Shorttube Lycoris and Zephyranthes candida Herb cultivation of different combinations of the two plants on the effects of eutrophication of water purification Comparative Study.The main conclusion:1.The two plant
8、s have the ability to remove water eutrophication and low temperatures in winter can survive growth;2. Removal of the double effect of plant biomass than the single-fold removal of biomass grown well, the removal of some of the indicators can reach more than 2 times;3. Lower temperature in winter, b
9、ecause plant growth is not very strong, so the removal of nutrients in water is not very satisfactory, in the actual production also need to choose more suitable for growing in the winter hardy plants to process water;4. Overall, plants in the winter would be more total nitrogen removal rate was up
10、to 84.29%, COD removal rate of the most obvious, and only 8.42% the highest in the winter the plant will release a lot of rot Organic matter, a direct impact on the content of COD in water;5.Hybrid plants grown in the purification of water and the purification effect of a single plant was no signifi
11、cant difference in subsequent experiments that need further research. Key words Water pollution;P hytoremediation;Eutrophication 本科毕业论文 引言 1 引言 全球水资源的缺乏是目前相当严重的一个问题，水污染也是造成这个问题日趋严重的一个重要因素。水体富营养化是水污染中比较常见的现象，所谓水体富 营养化是指生物所需的氮、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，水体溶解氧量下降，鱼类及其他生物大量死亡的现象 15。随着全球工业经济
12、的发展，各种富含 N、 P 等元素的废水都大量排放到了河，海，湖泊中，造成了严重的富营养化状况 5。在农业生产过程中，农田需要施肥和喷洒农药，由于不合理的施肥，造成了很多农药和化肥没有完全被植物所吸收，而随着地表径流进入了水体中，造成了水体的富营养化和有机物的污染，一些集中的畜牧业大量的家禽也会使得农村水环境出现污染的现象。 水体受到污染 之后人类便会采取各种处理方法，传统的污水处理方法就是将污水统一收集到污水处理厂进行集中处理，虽然工艺成熟，处理效果理想，但建造、运行、管理的费用过高，且在治理污水时需要进行换水，不适用于大型的水体，不是很方便、经济 1；并且用化学法来处理污水，在修复的同时还
13、可能产生二次污染，耗费大量钱财的同时，还不能保证处理效果。因此迫切需要一个更加完善的方法来处理污水，该方法不仅能在同一时间处理大量的污水，而且不产生二次污染，以较少的人力物力即可达到预期处理目标。 植物修复在此背景下应运而生 植物修复技术，就是将适合 的植物种植在需要处理的水体当中，利用植物生长对各种元素的需求来达到对水体中各种元素的去除。对于植物修复技术的基础理论研究在很早之前就开始了，最早的文献记载可以追溯到 20 世纪 50 年代，一直到 20 世纪 70 年代，植物对重金属的耐性机制研究成为人们研究的热点。 20 世纪 70 年代初期，人工湿地系统开始应用于实际之中 16。 已有研究表
14、明，植物对于富营养化水体是具有一定修复能力的 4，但是已有研究多数都只限于某种物质对富营养化水体处理效果，很少有一些具体的研究，比如说具体的某些植物对哪种废水的处理效果比较好，植物种植的 数量和种植的方法对水体的处理效果是否会有影响，在不同的季节应该选择怎样的植物更有利于对水体的处理，植物和植物之间对水体的净化效果有怎样的影响等等。本课题主要选择了植物种植时不同的组合方式对富营养化水体净化效果的静态研究。本科毕业论文 富营养化水体植物修复研究进展 2 1 富营养化水体植物修复研究进展 利用植物对过盛营养物质或有毒物质的吸收和萃取是一种集永久性和广泛性于一体的植物修复途径。 N、 P 等元素是植
15、物生长所必须的，植物可以利用自身根系直接来吸收多种物质，植物通过根系将其吸收、转化或存储到茎叶中，然后通过多次的收割植物来达到修复环境中有机物的目的。也可 以通过挥发、代谢或矿化作用使其转化成为二氧化碳和水，或转化成为无毒的中间代谢物，以达到去除环境中有机物的目的。同样，对于水体中的富营养化，植物也是通过类似的生理机制来达到最终的处理效果。 1.1 植物修复的类型 植物修复按照所修复的污染物的类型，可以分为富营养化修复、重金属修复和有机污染修复。三种修复的机理是不同的，但是总的来说，植物对污染物的修复可以分为两个方面：一是植物本身对污染物的吸收、转化与积累的过程，如富营养化水体中，植物通过对水
16、中氮磷的吸收，将其转化为自身所需的物质，从而达到降低水体的富营养化程度，再如 重金属修复中，植物在吸收营养元素的过程中，由于某些重金属元素与营养元素具有相似的化学结构会被植物“误认”吸收到植物体内都属于这一类的机理 1；二是植物为微生物的生长提供有利的条件，或者分泌某些物质和酶，促进微生物对污染物的降解，植物系统对有机污染物的修复机理大都属于这一类 2,3。 1.2 植物修复机理 植物修复的营养元素主要为氮、磷，下面主要介绍一下植物修复技术中 N、 P 的修复机理。 1.2.1 氮的修复机理 人工湿地中氮的去除是研究最多的方面之一。湿地中氮的最终转化途径有以下几个方面： 1、 氨氮在较高的 p
17、H( 8)条件下向 大气中挥发； 2、 氨氮被湿地植物和微生物同化吸收，转变为有机体的一部分，可通过定期对植物的收割使氮得到部分的去除； 3、 有机氮经氯化作用矿化为氨氮，在好氧条件下，氨氮经亚硝化、硝化作用分别转变为 NO2-N 和 NO3-N，然后它们在缺氧和有机碳源的条件下，经反硝化作用被还原为 N2，释放到大气中，达到最终脱氮的目的 6。 这三种氮的去除形式中，湿地植物、微生物的同化吸收和氨氮挥发去除的氮量占很小一部分，绝大多数氮是通过第三种途径即硝化反硝化过程得到最终去除的。据文献报道，无论在高负荷氮(15.6gN m-2d-1)还是在低负荷氮 (5.23gN m-2d-1)中，植物
18、直接吸收去除的氮只占全部氮的不到5%7。湿地有两个环境特性能够促进反硝化的作用 8：第一，底质的缺氧状态为反硝化作用提供了必要条件。一般情况下，湿地植物的种植密度都很大，它们的根系也很密集，几乎布满了整个基质层，因此湿地的任何部分都存在着好氧区、缺氧区和厌氧区，这种条件是一般的除氮工艺所不能实本科毕业论文 富营养化水体植物修复研究进展 3 现的。同时存在根系周围的好氧区、缺氧区和厌氧区，以及不同微生物种群的生物氧化还原作用，都为氮的去除提供了良好的条件 6。第二，植物的生长方式为反硝化提供了 碳源。据研究，湿地系统的碳氮比要达到 5:1 以上才能够保证反硝化过程充足的碳源 10。 1.2.2
19、磷的修复机理 由于磷的除去机理使得湿地对磷的去除效果差别比较大。湿地中磷的存在形式主要有三种：有机磷化合物、不溶性磷酸盐和可溶性磷酸盐。磷主要是以不溶性磷酸盐的形式存在的，能够被植物所吸收和利用的只有可溶性磷酸盐。在人工湿地中对磷的去除主要是由植物的吸收，微生物的去除和物理化学的作用下完成的。 I.R.Lantzke 等 11研究发现，在垂直流人工湿地中，污水中正磷酸盐的三种去除途径的反应速率为：底质吸附微生物同化 植物吸收。短期内 (一至两天 )，三种途径去除的磷的量依次为：底质吸附植物吸收微生物同化；长期来看 (几个月 )，去除量为：植物吸收底质吸附微生物同化。为了维持人工湿地除磷的长效性
20、，应当注意以下几个方面： 1、 在磷再次进入循环之前从湿地中将其移除； 2、 保持植物的最佳吸收速率； 3、 保持湿地基质的吸附速率和吸附容量。 1.3 影响植物修复效果的因素 经过大量的实践证明，影响植物净化效果的因素主要有植物的类型与群落构成、气候条件、水体的透明度、水中污染物浓度等。 1.3.1 植物的类型与群落构成 植物的选择应以土著植物为主，适当的 引入具有观赏性和经济价值的外来物种。在水体修复时所选择的植物需要考虑的因素很多，主要有以下几方面：耐污能力强、去污效果好、适合当地环境、根系较发达。不同植物对同种污染因子的去除效果不一样，同种植物对不同污染因子的去除效果也不一样，因此要考
21、虑适当的植物群落配置，这样能提高对水体的修复能力，更能体现生物多样性，来建立完整稳定的生态系统。 1.3.2 温度 植物对污染物的吸收受到温度的影响，在适当的温度范围内，随着温度的升高植物的生长速度加快，对水体中氮、磷等营养物质的去除效果也随之增强。在夏、秋季节，大部分喜温植物的生长处 于旺盛期，同时对水体的净化效果也较好。在深秋和冬季，这部分喜温植物已处于衰老和死亡阶段，自然也就失去了对水体的净化效果，但是对耐寒植物来说，在这样的季节正是它们生长旺盛的时期，对水体中污染物具有较高的净化效果。因此，可以充分利用这两类植物的不同习性来处理废本科毕业论文 富营养化水体植物修复研究进展 4 水，以解
22、决冬季污水处理的问题。 1.3.3 水体的透明度 水体透明度表示光线在水体中的透射深度，其大小随水体和其中悬浮物、浮游藻类对入射光的吸收和散射的差异而变化 17，所以悬浮物的成分和含量极大地影响着水体的透明度变化 18。水体的透明度会影响水中植物的生长状况 ，只有在光补偿（点）深度以上，沉水植物才能进行正常的光合作用和呼吸作用，植物才能正常的生长 19。污染水体中含有大量悬浮物质和有机物增加了光在水体中的折射，使水下光强度减弱，导致水体中的沉水植物呼吸作用大于光合作用，最终导致植物群落的死亡。 1.3.4 污染物浓度 水生植物对水体中污染的浓度都有一个阈值，如果超过这个阈值就会影响到植物的生长
23、会导致植物枯萎甚至死亡。夏汗平 9用水葫芦、百喜草、水花生、香根草这 4 种植物对垃圾污水进行了净化处理，水葫芦在高浓度和低浓度这两种污水中均被毒害致死；百喜草在高浓度渗滤液中不能存活，在低浓度污水中则受到严重的伤害；水花生在高浓度污水中受到伤害较重，低浓度中则形成庞大的生物体；香根草在 2 种污水中受到的伤害是 4 种植物中最轻的。 在目前的研究中，以上这些影响因素已被很多学者做过研究，都得出相类似的结论，良好的群落构成、适宜的温度、良好的水体透明度、植物适宜的污染物浓度都对植物的净化效果起到促进的作用。在以后的研究中还需发现更多的影响因素，更进一步的促进植物对水体的净化效果。 2 论文设计 2.1 论文研究内容与思路 早期研究中，很多学者只是对某一种特定的植物进行研究，很少有考虑到植物的不同 种植方式是否会对其处理的效果产生一定的影响。在近些年就有学者通过对美人蕉和紫背万年青不同种植方式的研究来观察种植方式对植物处理富营养水体的影响效果 12，但类似的研究还不多见。本文从植物的不同种植方式来研究其对植物处理富营养化水体的效果，主要从植物的种植量（生物量）和种植种类两个方面来着手研究。 由于本实验时间是在冬季，环境温度偏低，因而选择了葱兰和红花石蒜这两种比较耐寒的植物来进行这项实验。
