湿地植物根表铁膜对人工湿地磷净化的影响及其机理研究

论文摘要

本文采用模拟垂直流人工湿地的方法,以新型人工湿地植物花叶冷水花为实验材料,研究了花叶冷水花在含不同Fe2+的模拟人工湿地系统中,不同浓度含P废水以间歇进水的方式持续处理42d后,Fe、P及其交互作用对花叶冷水花生长及根表铁膜形成量的影响,并进而研究了根表铁膜对人工湿地系统磷净化效果的影响及其机理。本研究避免了将铁膜仅仅作为植物根表发生的物理反应,而是将土壤—铁膜—植物根系—地上部分以一个有机整体进行系统地研究,深入研究了铁膜的形成及作用机制,为全面认识根表铁膜及其生态效应提供了新的研究手段,并为进一步探讨P在湿地系统中的迁移分布奠定基础,对湿地除磷具有深远意义。论文主要结论如下：（1）花叶冷水花在废水浓度为50、100mg/L处理下的长势优于0、5和1 0mg/L处理,说明高磷浓度废水可促进花叶冷水花的生长,可将其应用于高浓度含磷废水的处理。（2）基质中加入适量的铁对花叶冷水花的生长起着一定的促进作用,但当Fe2+加入量达1000mg/kg·soil时,花叶冷水花地上部分的生长受到抑制。（3）磷对花叶冷水花根表铁膜形成的影响与基质中Fe离子浓度有关。当基质中无外源Fe加入时,根表铁膜形成量随着废水P浓度增加而降低,当向基质中加入500和1000mg/kg·soil铁时,根表铁膜形成量随磷浓度的增加呈增大趋势,其中基质Fe浓度为500mg/kg·soil时,根表铁膜形成量与废水磷浓度呈显著正相关。（4）基质铁浓度对系统磷去除率的影响与废水磷浓度有关。当磷浓度低于50mg/L时,系统磷去除率随着基质铁浓度的增加而增大,当磷浓度达100mg/L时,向人工湿地中外加铁源会降低系统对磷的净化效率。（5）根表铁膜量与系统TP净化效率呈显著正相关,相关系数r=0.586*（P<0.05）,湿地植物根表铁膜的形成有助于提高系统对磷的净化率。（6）花叶冷水花根表铁膜形成量与根表铁膜P吸收量呈显著正相关,相关系数为0.635*（P<0.05）,与地下部分P和地上部分P含量虽呈现出一定的正相关性,但相关性未达到显著性水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 水体中磷的形态、来源及迁移转化规律的研究
• 1.2.2 水体中磷的治理措施
• 1.2.3 人工湿地除磷的机理
• 1.2.4 根表铁氧化物胶膜与湿地植物相互关系的研究进展
• 1.2.5 根表铁膜与湿地污水磷去除
• 1.2.6 花叶冷水花在P去除方面的研究
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 研究思路
• 2. 研究方案
• 2.1 研究内容
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试植物
• 2.2.2 试验装置与湿地基质
• 2.2.3 试验地概况
• 2.2.4 外源铁加入与模拟含P废水的配制
• 2.2.5 试验设计
• 2.3 样品的采集与分析（各项指标测定方法）
• 2.3.1 水样分析
• 2.3.2 基质样品分析
• 2.3.3 植物样品分析
• 2.3.4 实验测定内容及方法汇总
• 2.4 数据处理与分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 对花叶冷水花生长的影响
• 3.2 对花叶冷水花根表铁膜形成的影响
• 3.2.1 不同磷浓度下外加铁源对花叶冷水花根表铁膜量的影响
• 3.2.2 磷处理浓度与根表铁膜量的相关性分析
• 3.2.3 铁处理浓度与根表铁膜量的相关性分析
• 3.3 对人工湿地系统磷净化效果的影响
• 3.3.1 不同磷浓度下外加铁源对系统磷净化效果的影响
• 3.3.2 根表铁膜与系统磷净化效果的相关性分析
• 3.4 磷在花叶冷水花人工湿地系统中的分布
• 3.4.1 花叶冷水花根表铁膜磷吸附量及其与根表铁膜的相关性
• 3.4.2 花叶冷水花地下、地上部分磷含量
• 3.4.3 花叶冷水花根表铁膜吸附的磷、地下和地上部分P比例
• 3.4.4 湿地基质中磷的含量
• 3.5 影响系统磷净化效果的因素分析
• 4. 讨论
• 4.1 磷、铁和根表铁膜对植物生长的影响
• 4.2 磷、铁对根表铁膜形成的影响
• 4.3 磷、铁和根表铁膜对系统磷净化的影响
• 4.4 根表铁膜对植物磷吸收的影响
• 5. 结论
• 6. 进一步研究的内容
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文及申请专利情况