水培植物过滤都市黑臭河水之效果、机制探讨与示范工程

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1、水培植物过滤都市黑臭河水之效果、机制探讨与示范工程-->第1章绪论1.1研究背景人类自诞生伊始就与河流有着密不可分的联系。河流是人类的自然资源，也是地球生态环境的重要组成部分。在全世界范围内，大多数城市都因河而兴、依河而建。城市河流是城市生态系统的重要组成部分，更是城市赖以生存和发展的重要资源，城市河流具有供水排错、交通航运、休闲娱乐及调节气候等多种功能和价值。与其它地表水体相比，城市河流具有如下特点：（1)水体较小。城市河流水系大多以中小型河道为主要组成，其宽度一般在5?20m、深度一般在0.5?3in;(2)水与城之间交

2、互影响强烈。一方面，城市的建设、运行和发展对城市河流造成深刻影响，譬如：城市排污造成的河流水质和底质的恶化，城市建设造成河流的纵向隔断（桥涵和间现）、断面硬化、河岸带空间变窄或消失等，导致河流水体自净功能弱化并失去生态缓冲保护屏障。反过来，城市河流的环境恶化与生态退化对城市人居健康及可持续发展造成严重的负面影响。作为城市水体环境污染和生态破坏的典型代表之一，城市河道黑臭已经成为我国大多数地区普遍存在和急需解决的重要问题。1.1.1我国城市水环境污染概况在城市的发展过程中，水处在生态系统诸多要素的中心地位；而城市水环境作为城市

3、生态系统中最活跃、影响最广泛的重要组成要素之一，是生态城市发展过程中不可替代的重要资源。国家环保部在2011年6月发布的《2010年中国环境状况公报》中指出：全国地表水污染依然较重，在204条河流的409个地表水国控监测断面中，I-III类水质断面比例为59.9%、IV-V类水质断面比例为23.7%、劣V类水质断面比例为16.4%⑴。近20年来，随着我国经济高速增长、工业化加速推进，城市化进程不断加剧，由于工业结构不合理与经济发展模式粗放，三大污染源（城镇生活污水排放、工业废水排放、农业面源污染物排放）全国大多数城市水环境不

4、断恶化：水体污染严重、水资源短缺、洪水和内错频发，不仅造成大量经济损失，还加速了城市水生态系统的退化，城市水环境污染问题己严重制约城市生态系统的稳定和可持续发展。在今后相当长的时间内，我国城市水环境污染问题将长期存在，局部水体污染和水生态系统退化状况甚至还将会进一步恶化；因此，对城市水环境污染控制与生态修复工作将长期成为我国环境保护的主要任务。1.1.2我国城市河流黑臭现象1.1.2.1河流黑臭的机理所谓“河流黑臭”是指河流有机污染的一种极端现象，是由于河流水体缺氧乃至厌氧条件下，河水中有机物质腐败而引起的水体发黑发臭现象。

5、Lazaro[2]指出：河流水体的“黑臭”实质是河水中有机物质的厌氧分解而发生的一种生物化学现象。大量有机污染物进入河流,在好氧微生物的生物化学作用下分解有机物，消耗水中大量的溶解氧，而水体的复氧速率低于耗氧速率，造成河流水体转化成缺氧甚至厌氧状态，有机物分解产物及死亡菌体中的蛋白质为水体中厌氧微生物大量繁殖提供充足的碳源，厌氧微生物成为优势菌种将有机物腐败、发酵，分解为胺、甲焼、硫化氢、硫醚、硫醇等带异味、易挥发的小分子化合物即致臭物质，这些臭味物质逸出水面进入大气，使水体发臭；同时，河流水体中铁、猛等被还原，二价铁和二价

6、猛等与水中的负二价硫离子形成硫化亚铁、硫化猛等化合物，其中，亚铁离子与负二价硫离子形成硫化亚铁占主导，形成大量吸附了硫化亚铁、硫化猛等带负电胶体的悬浮颗粒，使水体变黑。第2章城市黑臭河水净化过程中水培植物的生理特性、形态特点及净水效果的比较2.1前言在城市污染河流治理技术中，以水生植物净化为核心的技术措施与传统化学、物理等技术手段相比，由于净水效果良好、生态意义显著、环境意义深远，是更能体现环境友好宗旨、低碳节能特点的水环境治理与生态修复技术。水生植物净化技术主要是利用水生植物的吸收与其根系附着的微生物的降解协同作用以去除水

7、环境中的污染物，国内外学者在这方面做了大量研究工作[31，39，90，91]。在以往的报道中，研究较多的水生植物是声華、菖蒲、鸾尾、水葱、美人蒸等，多侧重于植物的净化效果与景观效应研究，对植物净化过程中生理状况的研究报道还比较少，对不同植物品种进行生理特性比较的研究报告也不多，特别是对于利用香燕草净化城市黑臭河水的研究甚少。有研究指出：水生植物的生理代谢过程是植物体吸收转化水体中污染物质的根本原因[92，93]。因此，在研究景观水生植物净化城市黑臭河水过程中生理特性的变化规律，根据植物对污染逆境的适应能力及生理相应，采取相应

8、技术措施达到更好、更经济的净水效果及生态效应，将会是城市污染河流治理与生态修复技术研究的新方向[94]。2.2研究目的与内容2.2.1研究目的选用空间生态位互补、景观效应显著的水生植物：挺水植物（梭鱼草，Pontederiacordata)与挺水植物（香薛草，Hydmcotylevulga