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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1、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 。
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' p% K2 [6 z7 b' I8 ?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。- q4 D" L/ r- w
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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。
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, o$ ?0 a7 s/ T- w6 ?  r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。
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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%。% s# b8 r# ^7 p6 i% L

, s0 n" C) x9 Z3 {$ E: A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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; Y# ~8 j3 M4 `- h5 e0 C2 d2、提高水体透明度. D+ O( g) C8 c$ X! r
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. e$ p' I" [* \  Q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。! f, j- S1 s$ q- m. K2 C7 n& b

( a! F* R* I' Y7 D* X5 A3 j4 \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。5 F8 M( H2 L2 L

' @; N" X1 }3 n' w6 h/ [) m, y# ?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。! O0 l7 \. ~& F
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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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