| 题名 | 复合垂直流人工湿地在循环养殖系统中净化功能研究; The Purification Performance of the Integrated Vertical Flow Constructed Wetland in Recirculating Aquaculture System |
| 作者 | 钟非 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-18 |
| 授予单位 | 中国科学院水生生物研究所 |
| 授予地点 | 水生生物研究所 |
| 关键词 | 人工湿地 循环养殖 净化效率 氮素 异味物质 |
| 其他题名 | The Purification Performance of the Integrated Vertical Flow Constructed Wetland in Recirculating Aquaculture System |
| 中文摘要 | 在我国水产养殖业迅猛发展的同时，传统的养殖模式带来了池塘水质恶化、养殖病害频发、水产品品质下降等一系列问题。这些问题如不能得到有效解决，将会严重影响到我国水产养殖业的可持续发展。针对这些问题，本研究将人工湿地应用到池塘养殖水质的净化和管理，通过三年来对人工湿地－池塘循环养殖系统中池塘以及湿地进出水水质的监测，以期了解人工湿地能否有助于解决池塘养殖过程中出现的水污染严重、病害暴发及品质下降等问题。本论文主要从以下几个方面开展了研究：1. 使用年限对人工湿地净化功能的影响；2. 不同水力负荷对人工湿地净化功能的影响；3. 人工湿地在循环养殖系统氮素循环中的作用；4. 池塘异味问题的来源以及人工湿地对养殖池塘异味问题的控制效果。主要研究内容与结果如下： 1) 通过监控2005－2007年人工湿地进出水水质发现，湿地进出水中TSS、CODcr、BOD5、TN、NH4+-N和NO3--N等指标均有显著性差异，湿地对这些指标有较高的去除效率，三年来人工湿地对池塘养殖水体均保持了较高的净化效率，对TSS、CODcr 和BOD5的平均去除率分别为57.3%、40.1%和52.0%，对TN、NH4+-N和NO3--N的平均去除率分别为52.6%、44.5%和34.0%，对TP的平均去除率为21.3%。三年来人工湿地对CODcr、BOD5、TN、NH4+-N和NO3--N的去除效率稳中有升，对Chl.a也有较高去除率，不过值得注意的是其对TSS和TP的去除效率有逐渐下降的趋势。湿地出水水质除溶氧外均能达到《国家渔业水质标准》规定，出水溶氧通过设在出口的曝气池和水道的复氧功能后也可以达到标准规定。 2) 在2007年初建成的面积为2m2的小试系统开展的研究发现，当小试水力负荷为200-800mm/d时，人工湿地小试系统对池塘水体CODcr、BOD5、Chl.a、TSS、TP、IP、TN和NO3--N都有较好净化效果。低水力负荷下，人工湿地对各污染物去除层面主要集中在下行流池上层。当水力负荷从200mm/d逐步提升至1000mm/d时，小试系统对上述各指标的去除效率明显的随着水力负荷的提升而下降。在水力负荷为1000mm/d，除对CODcr和BOD5仍有较好去除效率外，小试系统对NO3--N、TP、Chla和TSS的去除率均为负值。 3) 关于人工湿地在循环养殖系统氮素循环中的作用研究表明，饲料投喂是人工湿地－池塘循环养殖系统中最大的氮素输入来源，占氮素输入总量的84.9%；鱼体收获是人工湿地－池塘循环养殖系统中氮素输出主要部分之一，占氮素输出的34.1%；人工湿地在养殖系统的氮素控制中发挥了较大作用，通过人工湿地输出的氮素占氮素输入总量的49.8%；据推算，其中有41.7 %的氮素通过湿地的反硝化作用输出，另外，湿地基质表面吸附和湿地植物吸收的氮素分别占输入总氮的4.0 %和4.1 %。 4) 2006－2007年关于人工湿地对池塘水体异味物质控制作用的相关研究表明，未循环塘中TN、TP、CODcr和TSS等指标均显著高于循环塘，高密度循环塘中TP、BOD5和CODcr等指标显著高于低密度循环塘，随着养殖密度的逐渐增加，池塘水体中TN、TP和TSS均呈现逐渐升高的趋势；通过湿地对养殖池塘水体进行循环有利于减轻蓝藻水华的爆发，循环塘中蓝藻种类数目、密度和在藻类总量中所占比率均低于未循环塘；2007年未循环塘中检测出了MIB、geosmin和β-cyclocitral三种异味物质，平均含量分别为63.3ng/L、152.6ng/L 和254.8ng/L，与未循环塘投放密度相同的循环塘中仅检出较低浓度的geosmin，2006年高密度循环塘中也出现了这三种异味物质，其中geosmin含量要高于未循环塘，而β-cyclocitral含量低于未循环塘；通过典型相关分析发现池塘水体中Oscillatoria sp.、Microcystis aeruginosa 和 O. kawamurae三种藻类的密度与水体中三种异味物质的含量相关，较高的富营养化水平是导致水体异味的重要原因。 5) 2006年当进水geosmin含量在5.6-255.3ng/L范围内波动时，人工湿地对其去除率保持在67％-81％之间；2007年当进水geosmin含量在3.5-88.0 ng/L范围内波动时，人工湿地对其平均去除率达到88％。在小试系统开展的研究还发现，在水力负荷为200mm/d和400mm/d时，小试系统对geosmin有较好去除效果，但当水力负荷提高到800mm/d直至1000mm/d时，小试系统对geosmin去除率出现了较大波动，有时甚至出现负值；在水力负荷为200mm/d至800mm/d时，小试系统对β-cyclocitral去除率均值达到94％，当水力负荷加大到1000mm/d时，小试系统去除率出现负值。 6) 未循环塘中2007年6-11月份采集的鱼样中检出的两种异味物质（geosmin和MIB）含量均显著高于循环塘。从7月到10月，未循环塘中鱼体内geosmin含量均高于感知阈值；鱼体内MIB含量在10月初高于感知阈值。而循环塘鱼体中两种异味物质含量均未超过感知阈值。实验期间未循环塘采集的泥样中检出的两种异味物质含量也显著高于循环塘。通过对鱼样、泥样以及水样中异味物质含量两两之间进行相关分析后发现它们之间均存在显著性相关关系，此外，池塘底泥中放线菌和鱼样以及泥样中geosmin含量有显著性相关关系。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-11-16 |
| 页码 | 125 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/12294]  |
| 专题 | 水生生物研究所_中科院水生所知识产出（2009年前）_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 钟非. 复合垂直流人工湿地在循环养殖系统中净化功能研究, The Purification Performance of the Integrated Vertical Flow Constructed Wetland in Recirculating Aquaculture System[D]. 水生生物研究所. 中国科学院水生生物研究所. 2008. |
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