不同紫色母岩对景观水体氮磷及有机物去除的探究.docVIP

不同紫色母岩对景观水体氮磷及有机物去除的探究 　　近年来，城市水体景观的营建越来越受到人们的青睐，但景观水体的自净功能、循环能力和生物动态平衡能力弱，加之生活污水的不合理排放，导致许多景观水体富营养化，严重影响周边居住环境和城市环境. 因此，研发行之有效的景观水体处理技术成为当前急需解决的问题. 目前，有研究报道，水体基质的选择和铺设对景观水体治理效果有较大影响. 刘红美等研究发现利用天然沸石和水化硅酸钙为基质，可有效去除微污染景观水体中的浊度、COD、氨氮、总氮、总磷. 黄德锋等研究发现以沸石-页岩为基质和以砾石为基质对景观水体中的浊度和COD 均有较好的去除效果. He 等采用砾石、沸石和矿灰这3 种物质共同作为基质处理富营养化水体，发现其对富营养化水体中总氮、总磷的去除效果比单独以砾石为基质的去除效果好. 因此，研究基质对水体理化性质及生态结构的影响，将对景观水处理方案设计有重大意义. 　　紫色母岩是广泛分布于西南地区的一种沉积岩，其矿物成分比砾石复杂，含有较多的黏粒矿物，风化形成的紫色土磷含量低且相对不易淋失，能够吸附水体中的磷素，同时母岩本身所释放的矿质元素可能会影响水中的微生物群落，从而间接影响水中氮磷的含量，因此可作为景观水基质材料. 然而过去的研究大多集中在紫色母岩风化物理颗粒变化、风化破碎成土、营养肥力等方面，还未将紫色母岩作为景观水体基质，维持景观水体稳定等方面的研究. 本研究将紫色母岩作为景观水体基质，通过高温灭菌，杀灭紫色母岩样品中所携带的微生物，从紫色母岩理化性质的角度研究不同紫色母岩对自然富营养化水体氮磷等营养物去除的影响，以期为利用紫色母岩作为景观水基质铺设，去除水体中氮、磷及有机物提出合理化建议. 　　1 材料与方法 　　1. 1 样品采集及预处理 　　供试用紫色母岩材料选用重庆地区分布面积较广的蓬莱镇组( S1) 、沙溪庙组( S2) 、飞仙关组( S3) 和遂宁组( S4) 这4 种具有不同沉积相的典型紫色母岩. S1 组和S4 组紫色母岩采自巴南区的界石和长生之间的倒置低山区; S2 组紫色母岩采自西南大学紫色土实验基地; S3 组紫色母岩采自北碚区鸡公山. 供试母岩基本性状列于表1. 取样后去除杂草、树枝等杂质，并将母岩样品处理成2 cm左右的小块在通风干燥的地方风干备用. 供试用水样采自西南大学崇德湖. 　　1. 2 模拟生态缸构建 　　将121℃高压灭菌25 min 后的4 种不同紫色母岩样品分别置于4 个干净的20 L 透明塑料桶底部，每桶加入1 kg 紫色母岩，加入15 L 崇德湖采集混合水样，完成模拟生态缸构建. 将模拟生态缸置于2 000 lx 光照，12L∶ 12D 光照周期，25℃ 条件下培养. 将只有水样不加紫色母岩的生态缸作为空白对照，每个处理3 次重复. 　　1. 3 水质理化指标测定 　　总氮、总磷、pH 及COD 每5 d 测定一次，氨氮、硝氮每3 d 测定一次，所有指标均按照地表水水质指标分析国家标准进行测定. 　　1. 4 紫色母岩中氨氮测定 　　采用2 mol·L - 1 KCl 浸提- 靛酚蓝比色法测定实验前紫色母岩和实验结束后紫色母岩及其风化产物的氨氮含量. 用水分测定仪分析母岩及风化产物的水分含量. 　　1. 5 水中元素测定 　　采用文献测定各生态缸水体的B、Ca、Mg、Hg、Al、Zn、Fe、Cu、Mn、Mo、Pb、Cd、Ni、As、Cr、La 和Ce 等元素的含量.1. 6 磷脂脂肪酸( PLFA) 分析微生物群落结构每个生态缸取2 L 水样用醋酸纤维滤膜( 0. 22mu;m) 抽滤，将抽滤后的滤膜进行提取、皂化、甲基化、萃取以及碱洗涤后获得上机样品，用Agilent6850 气相色谱仪( FID 检测器) 分析磷脂脂肪酸( PLFA) 的成分. 色谱条件为: HP-5 柱( 25. 0 m times;200 mu;m times; 0. 33 mu;m) ，进样量1mu;L，分流比10∶ 1，载气( H2) ，尾吹气高纯N2，助燃气空气，流速0. 8mL·min - 1 ; 汽化室温度250℃、检测器温度300℃，柱前压10. 0 psi ( 1psi = 6. 895 kPa) ，质谱全扫描范围30 ～ 600 m/z; 二阶程序柱温 170℃( 5 min) rarr;260℃rarr;310℃，维持1. 5 min. 各成分脂肪酸通过MIDI Sherlock 微生物鉴定系统( Version 6. 1，MIDI，Inc. ，Newark，DE) 进行. 标准品购于美国MIDI 公司的C9-C20 脂肪酸甲酯，PLFA 用C1