浮游藻类降解过程对水体氮负荷的影响

论文总字数：14643字

目 录

一 绪论………………………………………………………………3

1.1 水体氮负荷…………………………………………………………………………3

1.2 黑臭河道污染源……………………………………………………………………3

1.3 黑臭河流净化方法…………………………………………………………………4

1.4 研究的目的和实验内容……………………………………………………………4

二 实验材料与方法…………………………………………………4

2.1 实验对象……………………………………………………………………………4

2.2 实验材料与方法……………………………………………………………………5

2.2.1 实验装置与分组………………………………………………………………5

2.2.2 实验中需配溶液………………………………………………………………6

2.2.3 采集样品………………………………………………………………………7

2.3 数据处理……………………………………………………………………………8

三 沉水植物对河道底泥氮负荷的影响……………………………8

3.1 实验对象……………………………………………………………………………9

3.2 实验方法与实验材料………………………………………………………………9

3.2.1 实验材料………………………………………………………………………9

3.2.2 实验方法………………………………………………………………………9

3.3 沉水植物对底泥的修复效果………………………………………………………9

3.4 沉水植物对上覆水的修复效果……………………………………………………10

3.5 本章小结……………………………………………………………………………11

四 结论与建议………………………………………………………12

4.1 本文结论……………………………………………………………………………12

4.2 实验中的问题与展望………………………………………………………………12

参考文献………………………………………………………………12

致谢……………………………………………………………………14

沉水植物对黑臭河道氮负荷的影响

杨光耀

，China

Abstract: With the remarkable achievements of all aspects of China's economic and political industrial science and technology, the pollution problem in China is becoming more and more remarkable. Among them, water pollution as a human visible pollution, often mentioned, eutrophication is one of the most important water pollution problems in China ^[1]. And the black body of water is often closely related with eutrophication ^[2], so this study is the Dongshan Town, Suzhou City, the black and sour river as the object, for a six-week experiment, to explore submerged plants For the reduction of nitrogen load in water. While monitoring its impact on overlying water. Concluded that the bitter grass as a submerged plant. Has a good adsorption of sediment, and a strong role in the reduction of nitrogen load, with the use of appropriate oxidants, can be used as an important way to repair the city black and black river in situ.

Key words：Black and sour river, sediment, submerged plants, thorn grass, overlying water

一 绪论

1.1水体氮负荷

近年来，伴随着中国经济和科技的迅速发展，以前被人们忽视的环境污染问题也日益突出。其中水体污染是其中的一个相当严重的问题。水体污染主要是由于工业污水和生活污水的不规范排放导致的^[3]。工业污水，由于是点源排放，且其污染物多为化学物质，所以相对治理起来较为容易。而生活污水中的污染物，则多是一些元素，比如农田面源污染中过量的化肥，会使大量氮元素和磷元素随着降雨和地表径流进入河流，污染水体^[4,5]。我们一般称其为“水体富营养化”。正常的水体富营养化是自然界中营养元素不断流入湖泊的自然演替现象^[6]，然而人们近来的活动却大大加快了这个进程^[7]。而富营养化的必要条件正是氮元素和磷元素^[8]。其中由氮元素导致的影响也称为水体氮负荷。水体氮负荷会导致浮游藻类的大量生长，遮盖水面，导致水下阳光不足，氧气不足，导致生物大量死亡^[9,10]。氮磷造成的污染会比有机物更为严重^[11]。水体富营养化所导致的藻类与浮游植物死亡后的残骸，会使水体中的有机聚集体大量增加。有机聚集体的大量增加会使其附着细菌以及微生物生物量的增加，增加了其新陈代谢，水体溶解氧的消耗速率也会再次增加，使水体的溶解氧含量迅速下降，这就是所谓的厌氧驱动恶性循环。对人们正常生活造成了影响^[12~14]。由于氮负荷中的主要污染物是氮元素，一般的物理和化学方法很难将其去除。所以我们需要寻找一种能够大幅度削减水体氮负荷的方法。

1.2黑臭河流污染源

“黑臭”是一种水体污染的极端现象，其水体缺氧导致有机质厌气分解，极大影响了人的正常生活。发黑的原因是其吸附了MnS、FeS等黑色金属硫化物悬浮颗粒，水体与底泥在厌氧条件下形成主要由富里酸和腐殖酸组成的黑褐色水团；发臭的原因是有机质被厌氧微生物转换的过程中会产生硫醇、硫化氢等恶臭气体。

（1）生活污水与工业废水

伴随着人们生活水平和我国工业水平的提高，在我们日常生活中每日所产出的污水量也越来越多。然而我国目前的污水净化技术仍有不足之处，城市的污水集中处理率较低。因此常有大量的未经处理的污水会直接排放到河水、湖水中，这些污水中含有大量的有机质、重金属，有机质氧化大量消耗水体中的氧气，同时还原了水体中的锰和铁等重金属，而这就是是水体发黑的最主要原因^[15]。

（2）农业含氮磷化肥

大量被使用的化肥在一定程度上加快了水体氮负荷的进程，化肥中的有机质通过灌溉、雨水冲刷等进入河道。研究表明：太湖72%-75%的氮是通过农田流失进入水体的。说明农田面源污染是水体氮负荷的重要组成部分。且由于面源污染不像点源污染那样容易在污染源处进行控制。所以使得面源污染的危害更为严重。

（3）污染及底泥再悬浮作用

底泥是水体中大量污染物与未分解完全的有机物以及各种微生物聚集的场所。水体中悬浮的各种污染物都将沉积在底泥中。故底泥的耗氧为水体黑臭的重要因素。经过水体中自然的生化反应和理化反应，底泥中的物质将与水体中的悬浮物质交换，而人类活动如捕鱼，船只行驶等都会扰动水体，导致底泥中的物质再次翻涌上来，从而产生二次污染。所以河道中的底泥也是一个重要的污染源。

（4）水体热污染

水体的温度对于水体的黑臭污染同样是一个不容忽视的重要因素。水体温度极低或是极高时，细菌真菌等微生物处于失活或死亡状态，不会对残体进行分解，自然也不会产出什么化学物质。但是水体中的溶解氧会随着水体温度升高而降低。所以在一定的范围内，微生物产生导致黑臭的分解反应的反应速率是随着温度升高而升高的。所以无论是气温高，还是不按照规则排放的污水的温度足够高，都会引起水体黑臭情况的加剧。这也是为什么一般来说，夏天的水体黑臭状况会比冬天更为严重^[16]。

（5）重金属污染

水体中的重金属也是一个重要的污染元素。相较于前面的底泥或是有机质，无论是从原子大小，可溶性等各个方面来说，重金属都是更加不易处理的物质。而在水体黑臭方面，水体重金属中的锰和铁更是“居功甚伟”。

1.3黑臭河流净化方法

对于黑臭河流的净化方法一般分为三大类：物理法，化学法和生物法。然而物理方法的引水冲刷或是掩蔽覆盖，都会改变河床原本的形态，且工程浩大，费用较高，工程周期很长，且表层的填埋物易被冲蚀走，或是由于加高河床高度，河水容易决堤。而化学法的缺点在于“以毒攻毒”，化学法常用方法是加入一些氧化剂或者钝化物，或许会在一时之间出现明显的效果，但是一旦化学试剂加的有些过量，就极易造成二次污染。所以相较于物理法和化学法，生物法显得更加环保和安全。其一，生物法一般会使用微生物和植物——多为藻类，因为他们的生长和繁殖较为容易，可以在极短时间内快速繁殖，这就大大减少了成本。其二，生物的自净能力是独有的，在一定的污染限度内，而且其降解污染物的产物一般不会对水体造成二次污染，不会产生更大的危害。

1.4研究的目的和实验内容

本次实验探究了黑臭底泥的原位修复技术，根据上文的分析，我们决定在设计净化水体的方案时，我们的方法要注意以生物法为主，物理法和化学法为辅。

我们设想，既然水体恶化的直接影响因素是浮游藻类因为大量吸收氮元素而导致的疯长。或许水生植物或者水生藻类本身就是一个良好的除去氮元素的介质，然而如果想除去氮元素，且不遮盖水面，我们就需要选择一些沉水植物作为实验对象，即选定一种沉水植物，故本次我们将主要讨论一下沉水植物对于水体氮负荷是否存在着强的削减作用。

二 实验材料与方法

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