生态沟渠中水生植物对水质净化作用的研究项目中期检查报告书

1、.附件3：安徽农业大学大学生科技创新基金项目中期检查报告书项目名称 生态沟渠中水生植物对水质净化作用的研究 主 持 人 尹成杰 指导教师 张震 职称 副教授 学 院 资源与环境学院 年 度 二一三 年 联系电话填表日期 二一三 年 十二 月 十 日 Email 1016405558 安徽农业大学SRF项目管理办公室项目总体执行进展情况概述：（项目背景、科研进展情况、发表论文情况、有何困难等）1、 项目背景 随着化工行业的快速发展，在农业生产活动中，人们对化肥及农药的使用量大大增加，未被作物吸收和利用的化肥、农药则残存在农田中，在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中

2、流、农田排水和地下渗漏，进入农田沟渠污染了水体，破坏了生物群落结构。而导致水体污染的主要物质是化肥和农药中的氮、磷等营养物质。 据国家统计局统计，进入2000年以来的近十年，我国可利用的淡水资源总量占全球的6%，居世界第四位。在水资源相对丰富的总体情况下，存在以下冲突的矛盾和问题：一是人均占有量低，缺水现象越来越严重。二是水资源地区之间分布不均衡。三是水资源时间分布不均匀，旱涝灾害频发。这些情况导致了水资源的严重短缺。最重要的是，现阶段我国水资源污染矛盾日益凸显，五大淡水湖都受到了很大程度的污染，国家在水污染治理上投资了很多资金，也实施了保护水体环境的法律措施，但是起到的效果不显著。 另外，我

3、国是化肥生产和消费大国，随着农村生产结构的调整，对化肥的需求将持续增加，2006年中国已全部取消农业税。随着粮食价格的上升，粮食播种的面积增加和农民种粮积极性提高。2011年16月份中国化肥出现了增长势头，16月份全国化肥总计2411.98万吨，同比增长11.7% 。其中氮肥产量1752.49万吨，同比增长10.4% ；磷肥产量544.1万吨，同比增长9.6% 。钾肥产量113.4万吨，同比增长54.5% 。目前，中国化肥的利用率不高，当季氮肥利用率仅为35% 。据联合国粮食及农业组织的资料显示，19802002年中国的化肥用量增长了61% ，而粮食产量只增加了31% 。肥料利用率偏低一直是中

4、国农业施肥中存在的问题 ，中国农田磷肥的利用率仅为10%25% 。磷肥利用率偏低不仅造成严重的资源浪费，还会使大量的磷素积累在土壤中从而导致农田及环境污染。因此，提高氮肥和磷肥的利用率对保护水体不被污染具有重要意义。 目前，国内做关于水生植物对生态沟渠水质的净化作用及对植物群落的修复作用这方面的研究比较少，水污染问题亟待解决，需要很好地解决方案。 本项目旨在研究在农业非点源污染生态拦截过程中，利用水生植物的方法，研究水生植物对生态沟渠水质的净化能力及对植物群落的修复作用。我国水污染严重，利用水生植物净化污染的水体将具有非常广阔的发展前景。生态拦截是指采用生物技术、工程技术（手段）等措施对农田径

5、流中的氮、磷（对象）等物质进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用，从而对农田流失的养分进行有效拦截，达到控制养分流失、实现养分再利用，减少水体污染的目的。二、项目进展情况 本项目启动于2013年6月2日，从小型模拟人工湿地的构建，湿地内部基质的填充，以及湿地水生植物的选择、种植，到目前正在取样阶段。具体进展如下： 1、构建模拟人工湿地水箱人工湿地床体采用有坚韧性强的塑料制作，外形尺寸为120cm- 80cm -60cm，分隔为两块120cm -40cm- 60cm池体串联而成，池体两端设1Ocm宽的进出水和集水池，单池长宽比为3:1，两池分别为下行流和上行流，两池之间各有一个lOcm-8Ocm-

6、60cm的进水池和集水池。进水口通过进水仪器控制进水量，出水口用多孔集水管收集水分。池内基质下层为土壤，上层为细砂。上行流池和下行流池土壤厚度10cm，细砂厚度20cm，进水孔和出水孔附加铁丝网和海绵。一块池体种植菖蒲，种植密度为30株；另一块池体种植水葫芦，种植密度为40株。人工湿地床体三视图如下： 进水口砂层厚度20cm砂层厚度20cm出水口土壤厚度10cm土壤厚度10cm 2、水在水箱中的停留时间为48h，即水力停留时间为48h。 3、植物种植之前测体内总氮及总磷含量的方法： 消煮液中铵的定量(凯氏法)适用范围。适合于各种植物样品消煮液中氮的定量。方法原理植物样品经开氏消煮、定容后,吸取

7、部分消煮液碱化,使铵盐转变成氨,经蒸馏,用H3BO3吸收,硼酸中吸收的氨可直接用标准酸滴定,以甲基红-溴甲酚绿混合指示剂指标终点。试剂（1）400g/L NaOH溶液。（2）20g/L H3BO3-指示剂溶液。（3）酸标准溶液c(HCL或1/2H2SO4)=0.01mol/L。仪器设备。蒸馏装置或半自动蒸馏仪。蒸馏检查蒸馏装置是否漏气和管道是否洁净后,吸取定容后的消煮液5.0010.00mL (V2,含NH4-N约1mg),注入半微量蒸馏器的内室。另取150ml三角瓶,内加5 ml 2% H3BO3指示剂溶液(若为包括硝态氮的待测液,应加约6 mL的400g/L NaOH溶液),通过蒸气蒸馏(

8、注意开放冷凝水,勿使馏出液温度超过40)。待馏出液体积约达5060ml时,停止蒸馏,用少量已调节至pH4.5的水冲洗冷凝管末端。用酸标准溶液滴定馏出液至由蓝绿色突变为紫红色(终点的颜色应和空白测定的滴定终点相同)。与此同时进行空白测定的蒸馏、滴定、以校正试剂和滴定误差。结果计算(N)%=c(V-V0)×0.014×D×100/m;式中: (N)植物全氮的质量分数,%;c酸标准溶液的浓度,mol/L;V滴定试样所用的酸标准液体积,ml;V0滴定空白所用的酸标准液, ml;0.014N的摩尔质量,kg/mol;D分取倍数(即消煮液定容体积V1/吸取测定的体积V2)。钼

9、锑抗吸光光度法（测植物中全磷的含量）方法提要植物样品经浓H2SO4消煮使各种形态的磷转变成磷酸盐。在一定酸度下,待测液中的正磷酸与钼酸铵和酒石酸锑钾生成一种三元杂多酸,后者在室温下能迅速被抗坏血酸还原为蓝色络合物,可用吸光光度法测定。试剂（1）6mol/L NaOH溶液（2）0.2%二硝基酚指示剂（3）2mol/L(1/2 H2SO4)硫酸溶液:5.6mL浓H2SO4加水至100mL。（4）钼锑贮存液: 浓H2SO4(分析纯)126 ml缓慢地注入约400 ml水中,搅拌,冷却。10.0g钼酸铵(分析纯)溶解于约60的300ml水中,冷却。然后将H2SO4溶液缓缓倒入钼酸铵溶液中,再加入100

10、 ml0.5%酒石酸锑钾(KSbOC4O61/2H2O, 分析纯) 溶液,最后用水稀释至1L,避光贮存。此贮存液含钼酸铵为1%,酸浓度为c(1/2 H2SO4)=4.5 mol/L（5）钼锑抗显色剂:1.50g抗坏血酸(C6H8O6,左旋,旋光度+21+22, 分析纯) 溶于100ml钼锑贮存液中,此液须随配随用,有效期一天,冰箱中存放,可用35天。（6）磷标准工作液(P)=5 mg/L:吸取100mg/L P标准贮存液稀释20倍,即为5 mg/L P标准工作溶液,此溶液不宜久存。主要仪器设备：分光光度计分析步骤吸取定容过滤或澄清后的消煮液2.005.00ml(V2,含P530g)于50ml容

11、量瓶中, 用水稀释至约30ml,加12滴二硝基酚指示剂,滴加6mol/L NaOH溶液中和至刚呈黄色,再加入1滴2mol/L(1/2 H2SO4)溶液,使溶液的黄色刚刚褪去,然后加入钼锑抗显色剂5.00ml,摇匀,用水定容(V3)。在室温高于15的条件下放置30min后,用1cm光径比色槽在波长700nm处测定吸光度,以空白溶液为参比调节仪器零点。校准曲线或直线回归方程: 准确吸取(P)= 5mg/L标准工作溶液0, 1, 2, 4, 6, 8 ml,分别放入50mL容量瓶中,加水至30ml,同上步骤显色并定容, 即得0,按0.1, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 mg/L P标准系列溶

12、液, 与待测液同时测定,读取吸光度,然后绘制校准曲线或直线回归方程。结果计算: (P)×V3×(V1/V2)×10-4(P)=m式中: (P) 植物磷的质量分数,%; (P) 从校准曲线或回归方程求得的显色液中磷的质量浓度, mg/L;V1消煮液定容体积, ml;V2吸取测定的消煮液体积, ml;V3显色液体积, ml;m称样量,g;10-4将mg/L浓度单位换算为百分含量的换算因数。 注释根据分光光度计性能,可选用650890nm波长处测定,880890nm处灵敏度高 4、实验采用人工配置污水其组分如下（单位g）：雀巢全脂奶粉3g、可溶性淀粉1.5g、尿素0.1

13、5g、碳酸氢钠0.75g、氯化铵0.333g、磷酸二氢钾0.017g、硫酸镁0.015g氯化铁0.02g、水10000g表1污水指标状况指标 DO 总氮 总磷 （mg/L） （mg/L） （mg/L） 人工污水 19.16 3.91 7.1893 5、目前正处在取样阶段，每隔五天取一次水样，测定水样的COD、BOD、DO、总磷、总氮等的值，同时观察并记录水生植物株高、叶片大小、叶片颜色等形态特征，测定水样中COD、BOD、DO、总磷、总氮的值所用的方法分别为：在酸性条件下，砷、铬、硫干扰测定。实验室内，总氮含量的测定采用凯氏定氮法，总磷含量的测定采用硫酸盐氧化法，化学需氧量COD值的测定采用酸

14、性高锰酸钾氧化法，生化需氧量BOD值的测定采用BOD测定仪，OD值的测定用透光镜。而水的温度、透明度、pH和电导率则在野外直接用WMY-01温度计、Secchi透明度盘、PHB-4便携式PH仪、DDB-303A电导仪测定。溶氧则用JPB-607型溶氧仪测定。植物株高、植物根长的测定用测度尺测量。叶绿素的测定方法为：分光光度法测定叶绿素含量，原理为叶绿素广泛存在于果蔬等绿色植物组织中，并在植物细胞中与蛋白质结合成叶绿体。当植物细胞死亡后，叶绿素即游离出来，游离叶绿素很不稳定，对光、热较敏感；在酸性条件下叶绿素生成绿褐色的脱镁叶绿素，在稀碱液中可水解成鲜绿色的叶绿酸盐以及叶绿醇和甲醇。高等植物中叶

15、绿素有两种：叶绿素a 和b，两者均易溶于乙醇、乙醚、丙酮和氯仿。叶绿素的含量测定方法有多种，其中主要有：2.分光光度法：利用分光光度计测定叶绿素提取液在最大吸收波长下的吸光值，即可用朗伯比尔定律计算出提取液中各色素的含量。叶绿素a 和叶绿素b 在645nm 和663nm 处有最大吸收，且两吸收曲线相交于652nm 处。因此测定提取液在645nm、663nm、652nm 波长下的吸光值，并根据经验公式可分别计算出叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量。发表论文情况：暂无有何困难：暂无 主持人（签字）： 年 月 日（如内容较多，可加附页）下阶段工作计划及预计成果：一、下阶段工作计划1、继续进行取样以及观察和记录数据2、利用另两种植物做相同的实验，并取样观察和记录数据。3、对有关实验