黑臭流域 解析:沉水植物对水质改善的作用机理 [复制链接]

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京东
沉水植物作为初级生产者,在水生态系统中起着重要作用,重建沉水植物群落结构被认为是修复富营养化水体的有效手段。
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2 o0 H' D% n& o& G1、对氮、磷营养盐的控制
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氮、磷是植物生长的必需营养元素。长势良好的水生植物可使水体中总氮、总磷含量明显降低 。; t5 [$ Z' n. `3 a7 V
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沉水植物除了通过根、叶吸收水体中的氮、磷及控制水体中营养盐浓度外,还可在光合作用过程中产生氧气扩散到根际并进入沉积物,影响沉积物氮、磷的循环。# Q( _  K) k& l7 k/ F; {( ?

6 |! D$ g% }/ v* ^+ d* u相关研究表明,沉水植物覆盖的区域中,氧气可以渗透至沉积物表层20 mm处,而在无沉水植物覆盖的区域,氧气的渗透深度仅4 mm;沉积物中的Fe2+在沉水植物根际氧化作用下形成Fe3+,并与PO43--P形成铁-磷复合体,抑制磷从沉积物释放到水体中。同时,沉水植物通过促进沉积物-水界面的反硝化作用,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O),减少水体中的氮营养盐。2 P+ r$ M4 \9 H' V7 {
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研究表明,苦草(Vallisneria L.)、黑藻(Hydrilla verticillata L.)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、伊乐藻(Elodea nuttalli)、狐尾藻(Myriophyllum L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)均能有效去除水体中的氮、磷等营养盐含量,其中以苦草效果最好。+ e+ R& p& A) x% ^
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金鱼藻、伊乐藻、眼子菜(Potamogeton L.)、狐尾藻、苦草等沉水植物通过叶片吸收等方式,对水体中总磷具有较好的去除效果,尤其在春季和秋季,金鱼藻对水体中总磷的去除率高达92.00%,且对总溶解性磷的去除率也高达90.93%。$ i3 ?) j) Q5 z3 D1 M$ t

! I( p1 K4 D! q7 c, o. e" s& K+ W在太湖梅梁湾的生态修复工程区中,沉水植物的根系吸收作用和化学反应促进作用使沉积物总氮、总磷营养盐分别由修复前(2003年)的7 043、1 370 mg/kg降低至2 929、352 mg/kg。
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2、提高水体透明度* k5 w8 {3 h: F7 ]" E, |+ x* U
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( l8 t+ ^! C8 D; J" \3 c) d6 H沉积物再悬浮会直接影响水体的透明度,而沉水植物可以减缓水流速度和风力,并且通过根部固定沉积物,抑制再悬浮。同时,沉水植物还可作为悬浮物的捕获器,促进沉降,进而提高水体透明度。+ m- w% H0 w2 j2 W7 {
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Horppila等进行为期83 d的研究发现,在沉水植物金鱼藻和钝叶眼子菜(Potamogeton obtusifolius)生长的区域,表层沉积物再悬浮量为793 g(DW)/m2,而在无沉水植物生长的区域,表层沉积物再悬浮量为1 701 g(DW)/m2。
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3 ]. E) Z9 s, B" H- E  c5 {研究发现沉水植物覆盖率大于30%的湖泊能够长期维持清水态,而沉水植物覆盖率小于30%的湖泊则再度发展为浊水态湖泊。0 R# d2 I$ @  F1 x/ y) l/ a: L

7 {8 ^1 z! Q* Y+ L' e在沉水植物生长的区域,通过沉积物再悬浮带入水体中的磷元素含量为11.8 mg/(m2·d),无沉水植物生长区域的磷元素含量为24.5 mg/(m2·d)。由此可知,在缺乏沉水植物的富营养化湖泊中,沉积物再悬浮会导致水体磷营养盐浓度增加。
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