半浮式沉床技术在城市污染河流修复中的应用研究

摘要

随着我国经济水平不断地发展和人民生活水不断地提高，同时也引起许多河流出现水体富营养化、水质严重恶化等环境问题，而部分地区的城市河流的该类环境问题更为凸显。沉水植物是水生生态系统的重要组成部分之一，它的完全水生性，使其在水体生态修复中扮演不可替代的重要角色，同时也致使其受到光照强度、水体透明度和水深等环境因素的影响更为明显。因此，探索一种经济有效的、生态环保的，能减轻沉水植物受光照、水体透明度和水深的影响，促进污染河流修复和城市景观建设的水体原位修复技术势在必行。
　　从改善沉水植物生存环境出发，半浮式沉床技术通过人为调节悬挂深度，利用沉水植物、基质材料和人工载体，并创造性地结合了人工水草，来达到净化污染水体的目的。针对上述几个构建半浮式沉床技术的重要影响因素进行了研究，这将为城市河流的修复提供参考。主要研究成果如下：
　　①确定半浮式沉床悬挂深度的试验结果表明：苦溪河试验点水下照度垂直分布均符合比而定律，但受光照强度、天气情况的直接影响；在水温为28.6℃时，苦草、粉绿狐尾藻和轮叶黑藻的昼夜光补偿点分别为388.93lx、871.03lx和335.87lx；重庆夏季（主要包含晴天、多云和阴天），苦草、粉绿狐尾藻和轮叶黑藻的昼夜光补偿深度分别为119.11cm、92.03cm和124.03cm；若将3种沉水植物直接种植在苦溪河河底，明显无法满足它们的昼夜光补偿深度。
　　②半浮式沉床基质材料的筛选试验结果表明：鹅卵石表面光滑、空隙率较小且重量大，白石子和碎石表面相对粗糙、空隙率较大且重量相对较小；白石子对提高苦草的NH3-N、TP、CODMn和粉绿狐尾藻的NH3-N、TP的净化效果相对较佳，鹅卵石对提高粉绿狐尾藻CODMn的净化效果相对优；在试验第18 d和第35 d时，除第18d鹅卵石组B以外，基质组水体中的DO浓度均高于对照组；各基质组的生物量也均高于对照组，其中，鹅卵石和白石子中苦草生长较优，碎石和白石子中的粉绿狐尾藻生长较优；因此，白石子是更适合作为半浮式沉床的基质材料。
　　③3种单一沉水植物水质净化效果试验结果表明：对于NH3-N，轮叶黑藻＞苦草＞粉绿狐尾藻；对于 TP，苦草＞轮叶黑藻＞粉绿狐尾藻；对于 CODMn，苦草＞轮叶黑藻＞粉绿狐尾藻。
　　④3种沉水植物的4种组合方式的水质净化效果试验结果表明：对NH3-N而言，苦+轮＞苦+粉＞轮+粉＞苦+轮+粉；对 TP而言，苦+轮＞苦+轮+粉＞苦+粉＞轮+粉；对CODMn而言，苦+轮＞苦+粉＞苦+轮+粉＞轮+粉。
　　⑤不同沉水植物及其各种组合方式的水质净化效果差异较大，综合考虑它们分别对NH3-N、TP和CODMn的平均去除效果，轮叶黑藻、苦草、苦+轮和苦+粉的综合净化效果较好。
　　⑥4种半浮式沉床现场试验研究结果表明：虽然4种半浮式沉床部分时段对水质均存在负效应，但总体上对水体中NH3-N、TP、CODMn和DO浓度均有一定改善效果。对NH3-N的平均去除率：苦草床（10.4％）＞苦+轮床（7.6%）＞苦+粉+人床（5.7%）＞轮叶黑藻床（0.6%）；对TP的平均去除率：苦草床（11.3%）＞苦+粉+人床（5.5%）＞苦+轮床（4.7%）＞轮叶黑藻床（1.5%）；对 CODMn的平均去除率：苦草床（21.2%）＞苦+轮床（17.2%）＞苦+粉+人床（14.6%）＞轮叶黑藻床（7.4%）；对DO的平均提高率：苦草床（12.4%）＞苦+粉+人床（10.1%）＞苦+轮床（6.5%）＞轮叶黑藻床（3.6%）。

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1 绪 论

1.1 河流污染现状

1.2 国内外污染河流修复技术研究现状

1.3 半浮式沉床技术

1.4 论文的技术路线及研究内容

2 半浮式沉床悬挂深度的确定

2.1 沉水植物的初选

2.2 苦溪河水下照度垂直分布

2.3 沉水植物的昼夜光补偿点测定

2.4 悬挂深度的确定

2.5 本章小结

3 半浮式沉床基质材料的筛选

3.1 不同基质的物理性质

3.2 不同基质对沉水植物的水质净化效果及生长势的影响

3.3 本章小结

4 半浮式沉床的沉水植物及其组合方式的筛选

4.1 试验材料及方法

4.2 试验结果与分析

4.3 本章小结

54种半浮式沉床在苦溪河的现场试验

5.1 研究背景

5.2 试验材料及方法

5.3 试验结果及分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文：

B.作者在攻读硕士学位期间从事工程和科研项目: