城市濕地再生水利用生態環境效應研究

城市濕地再生水利用生態環境效應研究

《城市濕地再生水利用生態環境效應研究》是依託首都師範大學,由郭逍宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:城市濕地再生水利用生態環境效應研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:郭逍宇
  • 依託單位:首都師範大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

北京城市濕地作為一種自然景觀,在降解污染物、淨化水源、減少地面熱效應、改善城市環境等方面發揮著重要作用。目前由於水資源的短缺和對濕地資源的不合理利用,使得濕地喪失和功能退化成為制約北京市經濟發展的因素。再生水在緩解北京市濕地水資源供需矛盾、淨化水環境等方面發揮重要作用,從微觀的角度深入研究再生水城市濕地利用中生態環境效應非常必要。本立項的目的:1.利用地理信息系統技術建立北京市濕地再生水利用空間資料庫和屬性資料庫;2.利用數量生態學和生理生態學的方法分析濕地植物對再生水利用的生態回響機制;3.研究關鍵元素N、P遷移轉化過程對再生水利用的生態回響機制;4.通過PCR-DGGE技術分析不同季節、不同鹽分梯度、不同水深條件下濕地植物根際微生物對再生水利用的生態回響機制。在此基礎上,綜合分析北京市再生水濕地利用生態環境效應及其作用機制,並提出相應的水生態恢復對策。

結題摘要

再生水補充城市濕地在節水和淨化水環境方面表現出絕對的優勢,但水中高濃度的氮磷含量使得水體富營養化成為可能,城市濕地植物及微生物在水質淨化方面發揮重要作用,但其對再生水中關鍵元素的遷移轉化及其產生的生態環境效應尚缺少全面、系統的研究。本課題採用野外定位研究和室內控制實驗相結合的方法,藉助於巨觀地理信息系統技術和微觀的數量生態學、生理生態學、分子生態學手段,研究城市濕地再生水利用的植被生態效應、關鍵元素的物質循環效應、濕地植物根際微生物生態效應。主要內容和結論有:(1)高度人工化的特點使得濕地物種多樣性及其群落類型多樣性呈現嚴重的退縮趨勢,而濕地物種多樣性和濕地植被淨化功能(水質狀況)之間存在一定的耦合關係。提出人工引種濕地植物,構建濕地植物群落結構,恢復濕地生態環境是改善再生水補水濕地水體富營養化的重要措施之一。(2)再生水城市濕地補水關鍵元素與優勢濕地植物生理生態學模型構建結果表明,多變數回歸模型精度較高;多變數回歸模型中,PLSR模型精度較高,R2cv可達0.72,RMSEcv僅為0.24,是建立濕地植物光譜與水體總氮含量關係的最優模型。不同濕地植物類型相比,利用蘆葦反射光譜建立的各種預測模型的精度都高於香蒲。其他環境因子(總磷)也是影響TN含量與濕地植物反射光譜關係的重要因素。3)再生水補水人工濕地植物根際微生物生態效應結果表明蘆葦根結合細菌群落結構季節差異明顯,夏季較秋季細菌群落密度增加,群落多樣性增高,均勻度增大;與秋季相比,夏季淨化系統各單元細菌群落結構差異較大即各單元細菌優勢類群變異較大,偶見類群頻度較高,而秋季淨化系統中各單元優勢類群趨同,偶見類群頻度較低。無論夏季還是秋季空間變異規律均表現為潛流濕地較氧化塘更有利於微生物群落密度增高及細菌群落多樣性增加,其季節變異較氧化塘更為顯著;與循環水處理濕地相比,再生水處理濕地受進水水質的特有屬性影響,具有最高群落密度與群落多樣性。環境解釋結果表明一些生態幅度比較廣泛的種屬在淨化系統中具較穩定的豐度,受水質變數影響較小。水質變數NH4+、TN、ORP、TP是蘆葦根結合好氣細菌群落結構季節差異的驅動因子,水質變數TDS、pH、Sal則是導致夏季細菌群落結構空間差異的關鍵因子。

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