伊乐藻—氮循环菌共同作用对太湖氮循环的影响.doc

伊乐藻—氮循环菌共同作用对太湖氮循环的影响近年来,由于社会经济的快速发展,湖泊水污染现象日趋严峻,湖泊富营养化现象愈演愈烈,目前已成为我国严重的环境问题之一。湖泊富营养化使得湖泊生态系统退化,蓝藻水华频繁暴发,水质严重恶化,严重威胁饮用水的安全供应。太湖2011年全年期为中度富营养化,其中有58.4%的水域水质为劣V类。针对湖泊富营养化趋势的日益加重,饮用水供水安全存在较大隐患的问题,本论文采集太湖藻草过渡区贡湖湾和藻型区梅梁湾的沉积物芯样,通过种植伊乐藻,添加固定化氮循环菌,对比不同生态修复手段作用下两个区域氮素的迁移转化,研究了伊乐藻-固定化氮循环菌共同作用对氮循环过程的影响,探讨了该系统的氮素转化机理,并应用多功能生态悬床在贡湖上山水源地附近水域开展中试工程,验证了伊乐藻-固定化氮循环菌共同作用的水质净化效果,为富营养化湖泊生态修复提供理论依据和技术支撑。通过研究,得到的主要结论如下：(1)通过种植沉水植物伊乐藻,添加固定化氮循环菌的生态修复方法处理后,贡湖和梅梁湾沉积物反硝化速率显著提高,伊乐藻与固定化氮循环菌共同作用下的试验柱中的反硝化速率最高。沉水植物通过根部释氧促进硝化作用,从而提高了耦合硝化反硝化的作用,氮循环菌在沉积物中的富集提高了非耦合硝化反硝化的作用,沉水植物与微生物的共同作用提高了沉积物的总反硝化速率。(2)在所有生态修复的组合中,添加微生物的沉积物N20排放通量均增加了,其中伊乐藻-固定化氮循环菌共同作用下的沉积物N20排放通量最高。(3)沉水植物的存在促进沉积物氧气侵蚀深度的加强。种植沉水植物后,沉积物氧侵蚀深度由原来的10mm左右增加到30mm。然而,添加氮循环菌对氧侵蚀深度没有明显的影响。(4)添加的固定化氮循环菌及沉水植物形成相互促进的关系后对沉积物反硝化菌群产生影响,与裸泥对照相比,反硝化菌功能基因nirS、nirK和nosZ基因拷贝数均有不同程度的增加,其中,nosZ基因增幅显著。(5)伊乐藻与氮循环菌的共同作用加强了伊乐藻、氮循环菌的反硝化作用。伊乐藻与氮循环菌的共同作用中,氮循环菌在脱氮过程中起主导作用,伊乐藻有利于促进脱氮过程。(6)在贡湖上山水源地附近水域开展中试工程,采用多功能生态悬床进行营养盐去除效果的研究,生态床运行效果良好：总氮平均去除率达到40%、氨氮平均去除率50%、硝态氮平均去除率44%、亚硝氮平均去除率49%；N20的排放通量为12.83μgm-2h-1,显著高于对照水体。同时反硝化菌数量相对于空白水体增加了2-3个数量级。根据运行效果可知,伊乐藻-固定化氮循环菌共同作用能有效降低水体中的营养盐,有助于水源地水质的改善。