富营养化水体凤眼莲生态修复过程中的磷去向和磷平衡研究

The field experiment and simulation test will be combined by taking the climate condition of the Dianchi basin as background environment, water hyacinth as main test plant, the source water in Caohai as main test water,the bottom sediments in Caohai as main test sediment, to carry out the following research: (1) the balance of phosphorus total amount in the course of purifying large open water by water hyacinth; (2) the major resource of phosphorus absorbed by aquatic macrophytes of different life forms; (3) the contribution of different measure to phosphorus removal effect in water hyacinth purifying system; (4) the adsorption and desorption of phosphorus between overlying water and bottom sediments in water hyacinth purifying system; (5) the distribution of different state phosphorus in water hyacinth, overlying water and bottom sediments. With all the achievements mentioned above, it will be described that the mechanism of phosphorus removal in the course of purifying eutrophic water by water hyacinth, especially the fate of phosphorus and the balance of phosphorus total amount, in order to provide theory reference and practice basis for popularization and application of the ecological rehabilitation technology of water hyacinth.

采用野外工程试验与模拟试验相结合的方式，以滇池流域气候条件为背景环境，以凤眼莲为主要试验植物，以草海原水为主要试验用水，以草海底泥沉积物为主要试验底泥，开展以下5个方面的研究：（1）凤眼莲治理开放性大水域过程中的磷总量平衡；（2）不同生活型水生植物所吸收磷素的主要来源；（3）凤眼莲修复系统中各种除磷途径对除磷效果的贡献；（4）凤眼莲修复系统中上覆水体与底泥沉积物之间的磷吸附与解吸；（5）不同形态的磷在凤眼莲-上覆水体-底泥沉积物中的分配。综合上述研究，阐述富营养化水体凤眼莲生态修复过程中的除磷机理问题，特别是磷去向和磷平衡问题，以期为凤眼莲生态修复技术的推广应用提供理论参考与实践依据。

应用凤眼莲生物修复工程技术治理富营养化湖泊已取得显著成效，但治理过程中营养盐的净化机理，特别是磷去向与磷平衡问题尚不清楚。本项目采用野外工程实践与模拟试验相结合的方式，以滇池流域气候条件为背景环境，以凤眼莲为试验植物，以滇池湖水和底泥沉积物为试验用水和底泥，开展了凤眼莲生物修复过程中营养盐（主要是磷素）的净化机理研究。获得如下结论：（1）依托于“滇池凤眼莲治理污染试验性工程”项目，研究发现：规模化控养凤眼莲对草海水体氮磷具有明显的削减作用；凤眼莲的氮吸收量占水体氮素消减量的64%，且植物能够促进水中的硝化反硝化脱氮过程；凤眼莲的磷吸收量占水体磷素消减量的108%，表明植物吸收的磷素主要来源于水体，少量来源于底泥；凤眼莲对氮、磷营养盐的削减能力主要取决于其种养面积与采收生物量。（2）采用模拟试验对比了不同生活型水生植物吸收磷素的来源，分析可知：凤眼莲、水浮莲、香蒲对水体磷素均有很好的净化效果。凤眼莲吸收的磷素主要来源于水体与底泥；水浮莲吸收的磷素主要来源于水体；从表观上看，香蒲吸收的磷素主要来源于水体；轮叶黑藻吸收的磷素主要来源于底泥。（3）在低磷浓度条件下，凤眼莲生物修复系统底泥中的磷素向水体释放。将水体总磷降低量与底泥总磷释放量之和视为系统磷析出总量，分析得出：凤眼莲吸收作用为主要除磷途径，约占系统总磷去除量的80%；根系吸附和根系脱落物对总磷去除量的贡献率较低，分别为6%～8%和低于2%。（4）探讨不同pH值条件下，凤眼莲生物修复系统的植物-上覆水体-底泥中总磷含量变化规律，结果显示：碱性条件下底泥磷释放量高，近中性条件下较低；植株的吸收是系统可移动磷的主要去向；水体总磷浓度变化是底泥释放和植物吸收两者平衡后的外观表现。（5）研究不同形态磷在凤眼莲-上覆水体-底质中的分配规律，数据显示：系统中磷去向因磷形态的不同而存在差异；磷酸二氢钾、焦磷酸钠、三磷酸腺苷钠处理中植物对磷的吸收量高于底质吸附量，六偏磷酸钠、甘油磷酸钠处理中植物对磷的吸收量低于底质吸附量。本研究的科学意义在于:可将试验结果应用于水污染治理实践工作中。对于富营养化湖泊的氮磷提取，可选用凤眼莲等氮磷富集能力强且易采收的漂浮植物；对于湖滨带湿地的修复，可选用挺水植物构建景观带，配合沉水植物以稳定底泥。在富营养化湖泊治理中，可根据水体氮磷浓度与治理目标，进行凤眼莲生物修复工程主要参数的配置和设计。