河岸帶濕地水質(zhì)凈化植物優(yōu)勢種的篩選方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種河岸帶濕地水質(zhì)凈化植物優(yōu)勢種的篩選方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 流域系統(tǒng)水污染主要來源于流域面源污染和點(diǎn)源污染,氮、憐元素是最主要的面 源污染物質(zhì),其主要的來源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥使用、養(yǎng)殖業(yè)等。北方河流區(qū)域如松花江流域, 因農(nóng)業(yè)退水產(chǎn)生的總氮、總憐、氨氮等,面源污染負(fù)荷占流域相應(yīng)總負(fù)荷的70%W上;流域 水污染會導(dǎo)致水質(zhì)惡化、水域生物多樣性下降W及生態(tài)系統(tǒng)功能衰退等一系列嚴(yán)重的環(huán)境 問題,應(yīng)對流域水污染需要從防和治兩方面協(xié)同入手。一是主要是通過降低化肥和農(nóng)藥用 量、多施用緩釋肥和有機(jī)肥、減少動物排泄物量、減少城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)污水排放量等措 施從源頭上減少污染。二則是指通過物理、化學(xué)、生物等不同方法來處理已經(jīng)產(chǎn)生的污染 物。由于流域面源污染具有分布面廣、排放量大、隨機(jī)性強(qiáng)等特征,因此治理的難度非常大。
[0003] 廣泛分布的河岸帶濕地被認(rèn)為是治理流域水污染最有效的措施之一。濕地可W通 過微生物反硝化、±壤吸附、過濾沉淀、植物吸收等多種途徑來實(shí)現(xiàn)對面源污染物的截留和 降解。濕地生態(tài)系統(tǒng)有很強(qiáng)的凈化、降解有毒物質(zhì)的功能。濕地植被對氮、憐等營養(yǎng)元素的 吸收、轉(zhuǎn)化和滯留有較高的效率,利用濕地系統(tǒng)處理污水具有成本低、效率高、針對性強(qiáng)W 及能充分發(fā)揮生態(tài)綜合效應(yīng)的優(yōu)勢。
[0004] 濕地植物是濕地中最重要的組成部分,自身具有較強(qiáng)的營養(yǎng)物質(zhì)吸附富集功能, 大多數(shù)植物吸收的物質(zhì)(包括重金屬、有機(jī)物和氮、憐等)都能滲透到根細(xì)胞膜和細(xì)胞壁; 濕地植物還可W與周邊各種微生物形成小環(huán)境,如將氧氣輸送到植物根部,并在根系附近 形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),為微生物的生長代謝提供良好的生化環(huán)境,從而形成獨(dú)特的根際微生態(tài) 環(huán)境。運(yùn)種微生態(tài)小環(huán)境具有典型的活性生物膜的功能,具有很強(qiáng)的凈化廢水的能力,對多 種污染物具有很強(qiáng)的吸收、分解和富集能力。目前的研究表明,不同的濕地植物具有對各污 染物具有不同的吸收、富集和轉(zhuǎn)化能力,例如富蒲濕地系統(tǒng)對TP的去除要高于蘆韋系統(tǒng), 而千屈菜對重金屬ω、化的富集要高于蘆韋和富蒲等,運(yùn)些研究結(jié)果表明在利用濕地系統(tǒng) 進(jìn)行流域水污染凈化工程時(shí),需要篩選出有功能針對性的濕地植物來構(gòu)建濕地系統(tǒng),W提 高系統(tǒng)凈化效率,并且不同區(qū)域功能濕地植物具有典型地域特征,因此,在流域開展?jié)竦叵?統(tǒng)凈化工程或濕地生態(tài)恢復(fù)工程,就先需要了解該區(qū)域濕地植物污染控制功能特性,針對 該區(qū)域濕地植物進(jìn)行水質(zhì)凈化功能性篩選,了解各種濕地植物的去污偏好、能力W及適應(yīng) 性,從而能建立適用于該區(qū)域的功能性濕地系統(tǒng)。
[0005] 目前的濕地植物篩選技術(shù)多集中在人工濕地植物篩選技術(shù)方面,缺少用于面源污 染控制的河岸緩沖帶濕地植物篩選方法,并且移植人工濕地植物技術(shù)來進(jìn)行自然濕地修復(fù) 植物篩選,會存在群落穩(wěn)定性和適應(yīng)性差的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 基于W上不足之處,為河岸帶面源污染凈化功能生態(tài)修復(fù)工程提供一種河岸帶濕 地水質(zhì)凈化植物優(yōu)勢種的篩選方法。
[0007] 步驟一:水位梯度的確定:測量工程實(shí)施區(qū)域各段不同的水位變化梯度,此外確 定流入該濕地的流域主要水質(zhì)污染物組成;
[0008] 步驟二:河岸帶濕地凈化功能植物生態(tài)調(diào)查篩選:
[0009] ①調(diào)查生境的選擇,在7月末至8月初選擇河岸帶濕地功能修復(fù)區(qū)域附近濕地作 為生態(tài)調(diào)查篩選備區(qū)域,并根據(jù)水位梯度設(shè)置若干調(diào)查水位樣區(qū);
[0010] ②樣方的選擇與調(diào)查,在大樣方內(nèi),根據(jù)植物群落類型進(jìn)行樣方調(diào)查,樣方選擇優(yōu) 勢種蓋度與密度相對大的植物群落,各設(shè)置小樣方,開展群落調(diào)查調(diào)查內(nèi)容包括地理信息、 ±壤、群落類型蓋度、高度、密度和生物量信息;
[0011] ③挖取植物樣帶回,烘干稱重,填寫樣方調(diào)查表,樣方調(diào)查表包括相對高度、相對 密度、相對生物量和重要值;
[001引計(jì)算方法如下:
[0013] 相對高度=某種的高度/所有種的高度之和*100% ;
[0014] 相對密度=某種的密度/所有種的密度*100% ;
[0015] 相對生物量=某種的干重/所有種的總干重*100% ;
[0016] 重要值=(相對高度+相對密度+相對生物量)/3 ;
[0017] ④統(tǒng)計(jì)歸類篩選,根據(jù)群落調(diào)查表統(tǒng)計(jì)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)篩選出Ξ個(gè)水位生境下覆蓋度、 相對生物量和重要值分別超過20 %,0. 2和0. 2的濕地植物種類,用于步驟Ξ的室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu) 化篩選。
[0018] 步驟Ξ:植物凈化功能實(shí)驗(yàn)優(yōu)化篩選:根據(jù)生態(tài)調(diào)查篩選出的各個(gè)環(huán)境水位條件 下物種集合,開展污水處理植物凈化能力篩選,評價(jià)每個(gè)集合內(nèi)各種濕地植物水質(zhì)凈化能 力海周取樣一次,對總氮、總憐進(jìn)行測定;去除率(%) = (C〇-Ci)^C〇X100%。其中c〇為 初始濃度,。為第i天的濃度;根據(jù)實(shí)驗(yàn)篩選統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定各水位系列植物總氮與總氮憐 去除率排序,完成篩選。
[0019] 本發(fā)明能夠篩選出適應(yīng)不同環(huán)境水位的濕地植物和配置方案,提供給河岸帶濕地 生態(tài)功能修復(fù)工程使用,有效地改善河岸帶濕地生態(tài)系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)退水面源污染的控制,運(yùn) 種技術(shù)方法突出的特點(diǎn)就是依據(jù)目標(biāo)濕地的水分環(huán)境特征,進(jìn)行初步生態(tài)調(diào)查篩選,篩選 出能適應(yīng)工程水位環(huán)境的植物種類集合,并根據(jù)環(huán)境水位要求設(shè)置污水處理試驗(yàn)篩選的水 位,對不同集合內(nèi)的濕地物種進(jìn)行模擬去污試驗(yàn)培養(yǎng)篩選,從而使篩選符合應(yīng)用環(huán)境和穩(wěn) 定的要求,篩選出的濕地植物在生態(tài)修復(fù)工程中能夠更加得到合理空間配置。本技術(shù)方法 適用于各類河岸帶濕地生態(tài)修復(fù)工程,易于推廣,可促進(jìn)河岸緩沖帶濕地水質(zhì)凈化功能的 恢復(fù),實(shí)現(xiàn)流域面源污染的末端控制,改善流域水環(huán)境。本發(fā)明可用于松花江河岸緩沖帶的 濕地面源污染水質(zhì)凈化功能生態(tài)修復(fù)。
【附圖說明】
[0020] 圖1實(shí)例1河岸帶濕地前段篩選功能植物對總氮和總憐的去除率對比圖;
[0021] 圖2實(shí)例2河岸帶濕地中段篩選功能植物對總氮和總憐的去除率對比圖;
[0022] 圖3實(shí)例3河岸帶濕地末段篩選功能植物對總氮和總憐的去除率對比圖;
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0024] 實(shí)施例1:
[00巧]一種河岸帶濕地水質(zhì)凈化植物優(yōu)勢種的篩選方法,步驟如下:
[0026] 步驟一:水位梯度的確定:在黑龍江省方正縣媽蟻河流域?qū)嵤┧|(zhì)凈化功能修復(fù) 前段工程,生態(tài)修復(fù)工程區(qū)前段進(jìn)水高度〇-5畑1,流入該濕地的流域主要水質(zhì)污染物組成為 氮和憐。
[0027] 步驟二:河岸帶濕地凈化功能植物生態(tài)調(diào)查篩選:
[0028] ①調(diào)查生境的選擇,在7月末至8月初選擇相鄰河岸帶濕地雜類草濕地作為生態(tài) 調(diào)查篩選區(qū)域,水位梯度選擇,如0~5cm;
[0029] ②樣方的選擇與調(diào)查,根據(jù)植物群落類型進(jìn)行樣方調(diào)查,樣方選擇優(yōu)勢種蓋度與 密度相對大的植物群落,各設(shè)置小樣方,小樣方面積lOOcmX100cm,開展群落調(diào)查調(diào)查內(nèi)容 包括地理信息、±壤、群落類型、蓋度、密度等信息;
[0030] ③挖取植物樣帶回,烘干稱重。填寫樣方調(diào)查表格如下:
[0031] 群落樣方調(diào)查表
[0032] 地點(diǎn):方巧縣腦蚊河 樣方號:M面積:l〇〇cmX100cm日期:2015. 07. 27
[0033]經(jīng)度:128。45' 44. 65"E締度:45。53< 27. 84"N 海拔高度:104 乂
[0034] 植被類巧:雜類草草甸 掛落周兩條件:農(nóng)田、術(shù)化
[0035] 生境±壤表面水分特征:0~5cm
[0036]
[0037] 計(jì)算公式:
[0038] 相對高度=某種的高度/所有種的高度之和*100%
[0039] 相對密度=某種的密度/所有種的密度*100%
[0040] 相對生物量=某種的干重/所有種的總干重*100%
[0041] 重要值=(相對高度+相對密度+相對生物量)/3
[0042] ④統(tǒng)計(jì)歸類篩選,根據(jù)群落調(diào)查表統(tǒng)計(jì)結(jié)果,篩選出二個(gè)水位生境下覆蓋度、相對 生物量和重要值分別超過20 %,0. 2和0. 2的濕地植物種類,用于步驟Ξ的室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)化篩 選。
[0043] 生態(tài)調(diào)查篩選統(tǒng)計(jì)表樣式如下:
[0044]
[0045] 步驟Ξ:植物凈化功能實(shí)驗(yàn)優(yōu)化篩選:
[0046] 根據(jù)生態(tài)調(diào)查篩選出的各個(gè)環(huán)境水位條件下物種集合,開展污水處理植物凈化能 力篩選,評價(jià)每個(gè)集合內(nèi)各種濕地植物水質(zhì)凈化能力。
[0047] ①篩選裝置單元的規(guī)格,篩選試驗(yàn)裝置由PVC板制成,尺寸為長0. 6m,寬0. 6m,高 度根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置水位制作。濕地填料由陶粒、堿石、和細(xì)沙組成,基質(zhì)分兩層,底層大粒徑 (平均粒徑35mm,厚度視篩選植物根系范圍制定),頂層小粒徑(平均粒徑10mm,高度暫定 為300mm),最上層鋪設(shè)細(xì)沙10-15畑1,底部采用PVC穿孔出水管水管。
[0048] ②移栽篩選植物,用清水沖洗,將根部泥±洗凈,用吸水紙吸干,選擇株型大小基 本一致的植物栽種到實(shí)驗(yàn)裝置中,每種植物設(shè)置3次重復(fù),加入清水穩(wěn)定培養(yǎng)十天W適應(yīng) 環(huán)境。
[0049] ③篩選實(shí)驗(yàn)運(yùn)行,加待凈化污水,使填料濕潤飽和,并在填料表面保持1~5cm覆 水層,每周取樣一次,對總氮、總憐進(jìn)行測定。
[0050]去除率(% ) = (C〇-Ci)今C〇X100%,其中C。為初始濃度,C1為第i天的濃度。
[0051] 篩選結(jié)果:總氮去除率獲大于長桿苔草,總憐去除率長桿苔草大于獲。
[005引實(shí)施例2 :
[0053] -種河岸帶濕地水質(zhì)凈化植物優(yōu)勢種的篩選