城市内河生态修复及其对氮素转化影响的实验研究

摘要

城市河流作为自然流域的一部分，参与整个水文循环过程，但他又深受城市环境的影响。因此，探讨在目前城市污染格局下平原河网结构形态与生态修复程序对水体主要污染物之一氮素自净能力、环境容量、营养循环的影响，对指导城市内河生态修复、恢复河流生态结构与净化功能具有的理论与实际意义。 本文通过在室内开展河道流速、弯曲度、有效光辐射等物理条件以及曝气与植物修复等修复方法对河流氮素净化功能的．影响的模拟实验，得出以下重要结论。 缓流水体水中氮素含量变化受流速的影响很大。当河流的流速低于0.5m/h时，水体中TN含量最高，河水中含氮污染物主要以沉积为主，污染物的降解速度很慢。由于水体在流动状态下大气复氧速率会大大上升，有机氮的矿化与氨氮的硝化反应也更利于进行。当流速超过1.5 m/h时，会使河道中的TN含量快速降低，这表明河流水动力条件的加强有利于含氮污染物的降解。 河流弯曲度的增大也有利于氮素的净化。而弯曲度太大，又会增大水与底泥的接触面积，造成底泥中含氮污染物向水体扩散而影响水质。实验发现与TN相比，弯曲度增加更有利于NH3-N与NO3-N的降解。 城市化发展对河流影响的另一个特点是高大建筑物强烈减少了河流生态系统的有效光辐射。光照强度的改变会影响到水体生物群落的结构与生产力，以及污染物的转化过程。实验发现，日光直射的水体中氮素的含量明显比无直射的水体低。因此，这在城市规划或生态河网建设中要引起高度重视。 有机质含量高的底泥向水体中释放氮素的速度与浓度都更高。在底泥有机质含量为41.23g/kg的水体中TN的最高浓度达到14.17mg/L。有机质含量低的底泥释放NH3-N的速度快，但释放总量有限。有机质含量最高的底泥表现出较强的持续大量释放NH3-N的能力。 水网藻比金鱼藻更耐污染，在富营养化严重的城市内河进行水体修复时可优先考虑使用水网藻作为修复植物，但待水体中营养盐浓度降至一定的程度时，可选用金鱼藻作为后续修复植物。 采用向水体曝气可以有效地促使总氮与NH3-N的降解，此时再以土著水生植物进行修复可以显著地提高水体修复的效果、稳定性与修复成功的保证率，并使TN、NH3-N维持在1.0mg/L和0.5mg/L以下。但应避免城市内河有效光辐射的减少对水体修复影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1城市化与河流

1.1.1城市化对河流形态的影响

1.1.2城市化对河流污染物输入的影响

1.1.3城市化对河流生态影响

1.2城市河流生态修复技术研究

1.2.1河流生态修复的原则

1.2.2河流生态修复的方法与步骤

1.3课题研究的背景与内容

1.3.1课题研究的背景

1.3.2平原城市内河的特征

1.3.3课题研究的内容与意义

第二章实验部分

2.1河水流速与河道结构对氮素转化影响的实验模拟方法

2.1.1模拟河道的建立

2.1.2流量、流速的模拟

2.1.3弯曲度的模拟

2.1.4光照对河流水质影响的模拟

2.1.5样点设布与采样

2.2水体修复程序对底泥氮素释放的影响的实验模拟方法

2.2.1泥样采集

2.2.2生物修复植物选取、采集与实验装置

2.2.3修复程序设计

2.3监测指标及分析方法

2.3.1水质监测指标与分析方法

2.3.2底泥监测指标与分析方法

2.4主要仪器与试剂

2.4.1仪器

2.4.2试剂

2.5数据处理

第三章结果与讨论

3.1流速(流量)对河流水质的影响规律

3.1.1流速对水体TN的影响规律

3.1.2流速对水体NO3--N与NH3-N的影响规律

3.1.3流速对水体氮素转化的影响规律

3.2弯曲度对河流水质的影响规律

3.2.1弯曲度对水体TN的影响规律

3.2.2弯曲度对水体NH3-N与NO3--N的影响规律

3.2.3弯曲度对水体氮素转化的影响规律

3.3光照对河流水质的影响规律

3.3.1光照对氮素转化的影响规律

3.2.2光照强度对蓝藻复苏和生长的影响

3.4水体修复程序对底泥氮素释放的影响实验模拟研究

3.4.1底泥有机质含量对氮素释放的影响

3.4.2人工曝气对氮素转化与水质的影响

3.4.3修复植物种类与光照对氮素转化与水质的影响

3.4.4城市内河水体修复程序对水体氮素净化的影响

第四章结论

参考文献

公开发表论文

致谢