寒冷地区沉水植物修复江河浅水区重金属污染底泥研究

摘要

本课题以松花江哈尔滨段太阳岛附近水域表层沉积物为研究对象。利用模拟河道条件的试验模型，分别考察不同流速（高流速0.022m/s，低流速0.011cm/s）和不同光强（强光60μmol/(m2·s)，弱光30μmol/(m2·s)）下，苦草和伊乐藻在常水温（22±2℃）环境中对底泥Cd、Zn和Pb的富集效果，以及沉水植物修复前后根际底泥环境发生的变化。以期为松花江哈尔滨段和其他寒冷地区重金属污染浅水区底泥进行沉水植物修复，在可行性和优势物种筛选方面提供科学的参考依据。
　　伊乐藻和苦草对污染底泥分别进行了60天的修复实验，结果表明：(1)伊乐藻和苦草基本都能健康生长，它们对底泥Cd、Zn和Pb均有富集能力，各时间段的平均富集量均为Zn＞Pb＞Cd。(2)两种沉水植物对Cd和Zn的平均富集量基本都呈递增趋势。伊乐藻和苦草对Pb的平均富集量在弱光环境中均逐步增加，而高流速和低流速环境中均先增加后减少，最大值分别在第30天和第45天达到。(3)不同环境条件间，苦草和伊乐藻对Cd、Pb和Zn各时段的平均富集量基本都表现为：高流速组高于低流速组，强光组高于弱光组。(4)同种光照强度下，苦草对Cd和Zn各时段平均富集量均高于伊乐藻，而对Pb则均低于伊乐藻；在较高流速条件下，苦草对Cd、Pb和Zn各时段的平均富集量均小于伊乐藻。(5)苦草和伊乐藻对Cd、Pb和Zn的富集系数规律与平均富集量规律基本一致。(6)伊乐藻和苦草与根际底泥间Cd、Pb和Zn含量具有较好的线性负相关关系，表明随伊乐藻和苦草对Cd、Pb和Zn不断富集，根际底泥中这3种重金属的含量均会按各自的规律不断的减少。
　　伊乐藻和苦草修复后根际底泥环境发生了较明显的变化：(1)根际底泥的基础呼吸速率均明显高于修复前和非根际底泥，说明植物修复增强了底泥环境中微生物的数量和活性。(2)除伊乐藻高流速组外，其他组根际底泥中有机质（OM）含量较修复前均有所减少。(3)根际底泥中TP（总磷）、IP（无机磷）、OP（有机磷）和NAIP（非磷灰石无机磷）含量较修复前均不同程度减少，而AP（磷灰石无机磷）基本上未变化。TP减少主要是由IP的减少引起，OP减少对此也有较大贡献，IP的减少主要是由NAIP所致。同种沉水植物各组间TP、IP和NAIP的减少量均为低流速组>高流速组，强光组>弱光组，苦草组间OP减少量也是如此，而伊乐藻组间OP变化差异不大。同种环境条件下，苦草组TP、IP、NAIP和OP的减少量均大于伊乐藻组。(4)沉水植物修复后，底泥Cd的地积累指数法污染等级R均降为5，虽Pb和Zn的R均未发生变化，但Igeo均不同程度减小。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 研究背景及研究意义

1.3 重金属与重金属污染

1.4 污染底泥修复技术研究

1.5 国内外沉水植物修复技术研究

1.6 课题研究目标、内容及技术路线

第2章 材料与方法

2.1 采样点选取和沉积物样品采集

2.2 底泥样品检测及供试底泥准备

2.3供试沉水植物选取及检测

2.4 检测方法与实验仪器

2.5 实验设计

第3章 沉水植物对污染底泥中重金属的富集作用研究

3.1 引言

3.2 不同流速水流扰动下伊乐藻对污染底泥修复作用研究

3.3 不同光照强度下伊乐藻对污染底泥修复作用研究

3.4 不同流速水流扰动下苦草对污染底泥修复作用研究

3.5不同光照强度下苦草对污染底泥修复作用研究

3.6 本章小结

第4章 沉水植物修复对根际底泥环境的影响研究

4.1 引言

4.2 底泥基础呼吸速率变化分析

4.3 有机质含量变化分析

4.4 底泥中P各赋存形态含量变化分析

4.5 底泥中重金属含量变化的污染评价

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

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