水生植物腐烂分解对水质的影响

对6种水生植物进行64 d的腐烂分解试验,对比不同水生植物腐烂分解过程中水体营养盐浓度的变化.结果表明： 6种水生植物的腐烂分解速率差别较大,浮叶植物分解速度最快,沉水植物次之,挺水植物最慢.不同水生植物腐解过程对水质影响不同,并与植物生物量密度相关.挺水植物芦苇腐解过程中的水体化学需氧量、总氮和总磷浓度最低;在茭草分解后期,水体化学需氧量和总氮浓度上升,水质变差.浮叶植物荇菜和莲腐解过程中,水体化学需氧量和总氮浓度高于其他植物.沉水植物菹草和狐尾藻腐解过程中,水体铵态氮、硝态氮和总磷浓度最高.对于同一种植物,不同生物量密度处理下,主要水质指标变化趋势相似.适量的植物残体的存在可以有效促进水体氮、磷等营养元素的循环,一定程度上去除硝态氮,降低水体氮负荷.     

以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除无机三态氮

【目的】揭示以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除水体中无机三态氮的特征和规律。【方法】在光照厌氧环境下,以乙酸盐为唯一有机物,在分别以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源和三氮共存的模拟水体中,采用Nessler’s试剂分光光度法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝态氮和硝态氮的含量,比浊法测定菌体生物量。【结果】随着时间的延长,海洋紫色硫细菌Marichromatium gracile YL28分别在氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源的水体中对三氮的去除量增加,生物量增大,水体pH升高,并逐渐趋于平衡;YL28对氨氮的最大去除量和最大耐受浓度分别为9.64 mmol/L和36.64 mmol/L,当氨氮浓度低于3.21 mmol/L时,去除率可达97.61%以上;与氨氮相比,以亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源,菌体的生长速率、生物量和水体最终pH较低,但对亚硝态氮和硝态氮的去除速率和去除量仍然很高,当亚硝态氮和硝态氮浓度分别达13.50 mmol/L和22.90 mmol/L时,YL28仍能够完全去除。在三氮共存的水体中,YL28也能良好的去除无机三态氮,对亚硝态氮和硝态氮去除能力更强。【结论】在模拟水体中,海洋紫色硫细菌YL28能够分别以氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源生长,具有良好的耐受和去除无机三态氮的能力,尤其对亚硝态氮具有良好的去除能力。本研究为进一步开发高效脱氮,尤其是去除亚硝态氮的不产氧光合细菌水质调节剂奠定了基础,也为微生物制剂的合理应用提供参考。     

冬季不同刈割水芹浮床连续净化过程及效果

在冬季利用不同刈割处理的水芹浮床做连续两个周期的水质净化试验研究.结果表明:浮床系统能够维持水体为偏弱酸性环境;总磷的去除率在58％以上,前4天去除量占总磷去除量的80％以上,到第8天时,总磷浓度基本达到稳定,到2个周期试验结束,总磷浓度分别为0.366和0.215 mg· L-1;铵态氮的去除率在90％以上,前4天的去除量占总去除量的70％以上,2个周期试验结束时,铵态氮浓度分别为0.455和0.522 mg·L-1;硝态氮由于初始浓度不同,去除率差异比较大,2个周期试验结束时,硝态氮浓度分别为0.262和0.289 mg·L-1;与空白对照相比,浮床系统能够在较短的时间内快速去除富营养化物质,但到试验结束时浮床与空白对照在营养元素去除方面几乎没有差异;不同刈割处理的水芹浮床在水体净化效果方面没有显著差异, 在实际应用中可以不考虑刈割处理的影响.     

一株紫色非硫光合细菌净化养殖水体初步研究

选取从杭州养鱼塘水样中分离得到的1株紫色非硫光合细菌菌株HZ-1,利用它的纯培养物处理养殖水体,测定COD去除率和亚硝态氮降解率。结果表明,菌株HZ-1可以有效地分解水体中的污染物,去除水体中的COD,对养鱼塘水去除率达到20.99%;对养虾池水去除率达到了36.09%;菌株HZ-1可以有效地降低水体的亚硝态氮,对养鱼塘水亚硝态氮的降解率为41.18%,具有较好净化效果。     

不同覆盖方式对底泥内源营养盐释放的控制效果

通过底泥内源营养盐释放控制室内模拟试验,考察了塑料包被、斜发沸石、方解石、石英砂和硝酸钙5种覆盖材料对底泥氮磷释放效率的影响,系统分析了各自优劣程度,为实际环境中不同污染背景水体选择适宜的控制技术提供科学依据.结果表明: 不同覆盖材料对底泥总磷释放的控制效果依次为:塑料包被>硝酸钙>斜发沸石>方解石>石英砂;不同覆盖材料对底泥总氮释放的控制效果依次为:斜发沸石>塑料包被>方解石>石英砂>硝酸钙;不同覆盖材料对底泥硝态氮释放的控制效果依次为:塑料包被>斜发沸石>方解石>石英砂>硝酸钙;不同覆盖材料对底泥铵态氮释放的控制效果依次为:硝酸钙>石英砂>斜发沸石>方解石>塑料包被;温度和底泥内源营养盐释放有对应关系,水样中总磷、总氮和硝态氮浓度会随着温度上升而增加,而铵态氮浓度呈下降趋势.     

沉水植物重建对富营养水体氮磷营养水平的影响

利用富营养浅水湖泊(武汉东湖)中所建立的大型实验围隔系统,研究了沉水植物对水体N、P营养水平的影响．结果表明,沉水植物重建后N、P营养水平显著降低．在研究期间,水生植物围隔总N和总P水平均显著低于对照围隔和大湖水体,而且水生植物围隔的总P含量一般维持在0．1mg·L^-1左右。季节性波动远低于对照围隔和大湖水体．水生植物围隔水体中氨态氮和亚硝态氮含量较低．而硝态氮含量与对照围隔和和大湖水体差别不大．由此可见。恢复以沉水植物为主的水生植被,可以有效地降低N、P营养循环速度,控制浮游植物过度增长,是重建富营养湖泊生态系统的重要措施．     

高效净水异养硝化细菌的筛选鉴定及固定化应用研究

本研究从海参养殖水体、泥土中筛选出4株具有硝化能力的异养硝化细菌。分别将其游离菌体细胞投入海参养殖水体,测定亚硝态氮、氨氮去除率,筛选出HS．NOB2为高效净化菌株,对HS-NOB2进行16SrDNA扩增及序列测定,初步鉴定为节杆菌（Arthrobactersp．）。利用海藻酸钠包埋法对高效净化菌体细胞进行固定化,将该固定化菌投入养殖水体及人工合成污水,研究其对水体中亚硝态氮、氨氮的处理效果,并与游离菌体细胞进行比较。结果表明,固定化后亚硝态氮去除率达到49．85％,氨氮去除率达到56．58％,均明显高于游离菌体细胞。上述研究为探寻水体净化提供了新思路,为水质改良剂的实际生产提供可选菌株。     

漂浮植物对富营养化水体中氮磷去除效果研究

通过模拟不同程度富营养化水体,研究凤眼莲、水芙蓉和莲花竹在不同处理浓度水体中对氮、磷的去除效果。结果表明:凤眼莲、水芙蓉和莲花竹对水体中的氮、磷都有一定的去除效果,经过30 d的净化试验,凤眼莲对氮、磷去除率分别为50%~78.46%和68.16%~89.56%,水芙蓉对氮、磷去除率分别为57.58%~76.87%和72.28%~76.47%,莲花竹对氮、磷去除率分别为0.60%~10.80%和2.48%~10.04%。在现场试验中,水体中总氮和总磷分别降低了31.17%和20.48%,由此可见,凤眼莲和水芙蓉对氮、磷有较好的去除效果,能够改善富营养化水体。     

富营养化河道引清渐推生态修复工程模式研究

2014 年2 月10 日至3 月28 日对滴水湖外围中涟河道实施以引清调水引导的沉水植物生态修复工程, 从临近的D 港引入清水快速提高水体透明度, 然后移栽苦草(Vallisnerianatans)、伊乐藻(Elodea nuttalii)、龙须眼子菜(Potamogetonpectinatus)等沉水植物, 构建水生植物群落。跟踪监测总氮(TN)、氨态氮(NH4⁺-N)、硝态氮(NO3^–-N)、亚硝态氮(NO₂^–-N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO₄^3–-P)等水质指标, 分析该生态工程对富营养化河道的修复效果。结果表明: 工程实施后第2 个月, 修复区沉水植物的覆盖率由移栽初期的60%提高到85%, 水体综合营养状态指数比对照区降低了19.31%, 达到中营养水平, 修复效果显著(P<0.05)。6 个月后, 修复河道水体内总氮、氨态氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、磷酸盐的浓度与对照区相比显著降低, 削减率分别为43.86%、61.17 %、51.90 %、72.62 %、43.86 %和55.71%, 水体透明度比对照区提高81.82%, 综合营养状态指数显示修复区水体仍保持在中营养状态。引清渐推生态修复工程对富营养化河道修复效果明显, 为我国南方河网较密集区的河道生态修复提供更多的治理思路。     

不同湿地模型净水效果与基质酶活性相关性的比较研究

为了研究不同植物和基质组合的小型湿地模型净水效果及其与基质酶活性(脲酶和磷酸酶)之间的相关性, 并选出净水效果最佳的模型, 通过对两种植物(茭白和慈姑)和两种基质(石榴石和磁铁矿)进行组合构建不同的湿地模型, 对不同湿地模型进出水口水质和基质酶活性进行测定并加以分析进行优化选择。结果表明: 湿地模型对亚硝态氮的去除率最高, 最高能达到98.87%, 最低也能达到58.06%, 对高锰酸盐的去除率最低, 最高37.91%, 最低2.51%; 湿地模型X5-X6对各污染物的去除率基本上都比X1-X4高, 总氮去除率平均高3%, 氨氮去除率平均高10%, 亚硝态氮去除率平均高10%, 总磷去除率平均高15%, 正磷酸盐去除率平均高20%, 高锰酸盐去除率平均高8%; 在相同种植数量的情况下, 茭白和慈姑混合种植的湿地模型总体上比茭白和慈姑单一种植的湿地模型具有更好的净水效果, 是实验中的最佳湿地模型; 湿地模型的脲酶活性与总氮去除率具有显著的相关性(相关系数为0.903—0.980), 脲酶可作为判定人工湿地去除养殖水体中总氮效能的指标, 湿地模型磷酸酶活性与高锰酸盐去除率总体上具有显著相关性(相关系数为0.821—0.992), 磷酸酶可作为判定人工湿地去除养殖水体中高锰酸盐效能的指标。研究为人工湿地植物和基质优化选择和基质酶活性评价净水效果提供了理论依据。     

乡土水生植物对富营养化水体的净化效果研究

为了解乡土水生植物净化富营养化水体的效果,研究了广东地区5种乡土水生植物对2种富营养化水体总氮(TN)、总磷(TP)的净化效果和植物的生长状况。结果表明,与无植物空白相比,5种乡土植物使低、高浓度水体的TN去除率分别提高了3.8%～13.3%和13.2%～17.1%,TP去除率分别提高了15.2%～22.1%和11.3%～57.6%,其中野荸荠(Eleocharis plantagineiformis)适用于净化低氮水体;酸模叶蓼(Polygonumlapathifolium)适用于高氮水体;三白草(Saururuschinensis)适用于低磷水体;菱角(Trapa komarovii)适用于低氮或高磷水体;水龙(Ludwigia adscendens)对2种水体均有较好的净化效果,对高磷水体效果极佳。5种乡土植物在低、高浓度水体中均旺盛生长,水龙的生物量净增长率分别达375.5%和539.8%,表现最优,其次为菱角;水葫芦(Eichhorniacrassipes)则在高浓度水体中腐烂死亡,加重了水体污染。水龙、菱角对污染物的吸收作用较强,对P的吸收能力显著优于其他植物(P0.05)。因此,5种乡土植物均可作为广东地区富营养化水体修复的备选植物,其中水龙和菱角的开发潜力最大。     

Potential of aquatic macrophytes and artificial floating island for removing contaminants

Eutrophication is a major environmental issue that mankind is facing today as a result of rapid development. To reduce the eutrophication problem, we are testing an innovative artificial floating islands (AFIs) approach. AFIs include aquatic plants composed of emergent and floating macrophytes. In this experimental approach, two aquatic plants were selected to compare with the control group in order to evaluate the capacity of AFIs. These two emergent macrophytes were evaluated for a 40-day timeframe to examine their ability to purify waste water. The results showed that an AFI with purple loosestrife (Lythrum salicaria Linn.) and one with yellow-flowered iris (Iris wilsonii) have a strong ability to remove nitrogen, phosphorus, and other pollutants from water bodies. The pollutant removal rates of the AFIs with purple loosestrife and yellow-flowered iris were almost over 50%. The chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) removal rates of the AFI with purple loosestrife were about 75%, 57%, 71%, respectively. At the same time, the COD, TN, and TP removal rates of the AFI with yellow-flowered iris were 60%, 49%, and 68%, respectively. AFIs with aeration are also a good way to remove pollutants. This study reveals that AFIs can be incorporated into wetlands to reduce the effects of water contamination and help strengthen wetland restoration.     

连续可调式沉水植物网床对河道水质的修复

在太湖贡湖水源保护区陆域的一条长约200 m的污染河道内构建了一系列连续可调式沉水植物网床,形成了以菊花草、苦草、伊乐藻、轮叶黑藻和菹草等沉水植物构成的水生植物群落;跟踪监测了总氮(TN)、铵态氮(NH4 +-N)、亚硝态氮(NO2--N)、硝态氮(NO3--N)、总磷(TP)和磷酸盐(PO43--P)等水质指标,分析沉水植物网床引导沉水植被恢复对污染河道的水质修复效果.结果表明:沉水植被网床构建后,水体透明度显著升高,由修复前的0.5m提高到1.7 ～1.8 m;在沉水植被网床构建后的第5天和第20天,TN和TP的削减率分别为35.6％、66.3％和29.4％、63.2％;5个月后,修复河道水体内NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、PO43--p和TP的浓度比对照组显著降低,削减率分别达到92.4％、76.8％、72.7％、73.9％、90.5％和92.0％.由连续可调式沉水植被网床引导恢复的水生植物群落可用于河道,特别是陆域浅水污染水体的生态修复.     

4种不同生活型湿地植物对富营养化水体的净化效果

选择4种湿地植物菖蒲、香蒲、浮萍和金鱼藻,研究单一及组合湿地植物对高浓度污水(污水处理厂进水)、低浓度污水(污水处理厂出水)中营养物质的去除效果.结果表明: 水体中总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)浓度呈现试验前期快速下降,后期缓慢下降的趋势,表明湿地植物能有效净化污水中的TN、TP、COD,但不同湿地植物及湿地植物组合的净化效果存在差异.多种湿地植物组合比单种湿地植物对TN的净化作用强,其中香蒲＋浮萍＋金鱼藻对TN的净化效果最佳;高浓度污水中,单种挺水植物对TP的净化效果较好,低浓度污水中,则是多种湿地植物组合对TP的去除率较高;高浓度污水中,湿地植物对COD的去除率为85.1%～96.0%,其中菖蒲、香蒲去除效果最佳,低浓度污水中,湿地植物对COD去除率为76.9%～94.8%,以菖蒲＋浮萍＋金鱼藻去除效果最好.总体看来,湿地植物对高浓度污水中TN、TP、COD的净化效果好于低浓度污水,两种水体的pH都得到改善.     

青藏高原天然湿地水环境特征和水质净化能力分析

研究以拉萨市拉鲁湿地及其相连干渠和茶巴朗湿地水体为研究对象, 分别于2020年8月(夏季)和2021年4月(春季)各采集22个水样, 测定水体氮磷营养盐和高锰酸盐指数, 分析了夏季和春季湿地的水环境特征和水质净化能力。结果表明, 拉鲁湿地和茶巴朗湿地由于流域人为污染水平不同进水水质存在差异, 拉鲁湿地进水水质主要受氮磷营养盐影响, 茶巴朗湿地水质主要受耗氧有机物影响。两湿地对水质都具有净化作用, 不同季节湿地对不同污染物的去除效果也有所差异。夏季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的最大去除率分别为75.0%、65.2%、89.5%、82.2%和35.3%。茶巴朗湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP和SRP的去除率分别为60.7%、73.5%、12.7%、35.9%和5.0%。夏季两湿地对COD_Mn均未表现出去除作用。春季, 拉鲁湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的最大去除率分别为35.2%、65.9%、56.8%、59.5%、62.3%和17.9%。茶巴朗湿地的水质净化效果较差, 对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、SRP和COD_Mn的去除率分别为2.2%、10.2%、11.3%、11.3%、9.0%和26.0%。湿地水生植物、湿地结构、特殊的水动力特征及水污染负荷都可能影响高原湿地的水质净化能力, 春季高原湿地较低的水温、植物丰度和水文条件可能会降低湿地对污染物的去除效果。     

黑藻对水体和沉积物理化性质的改善和营养元素的去除作用

通过人工模拟实验,研究了不同种植密度(50、100和150株/ m2)的黑藻(Hydrilla verticillata)对富营养湖泊水体和沉积物理化性质的改善和营养元素的去除作用。结果表明：种植黑藻能显著提高水体溶解氧(DO)和沉积物的氧化还原电位(Eh), DO由3.95mg/L提高到10.42mg/L;沉积物Eh提高了58.6-109.4mV。黑藻的生长有效地降低了水体和沉积物中的氮、磷含量,水体中TP降低了38.9%-57.1%;NH4+-N的含量降低了90.2%; 沉积物中TN的含量比试验前中期降低了70.0%。50、100和150株/ m2 三个种植密度间对水质和沉积物的改善效果差异不明显,说明当单位面积生物量达到一定程度后改善效果也趋于饱和,故在富营养湖泊的植被恢复中种植密度不宜过大。     

铁-碳内电解质下4种水生植物的净水效果

为比较湿地生态系统中常见水生植物的净水效果,在铁-碳内电解质下以凤眼莲、睡莲、菖蒲、芦苇4种水生植物为研究对象,比较分析植物及其组合在不同试验时间(1～5 d)对污水中铵氮、化学需氧量(COD)、总磷(TP)的净化效果.结果表明:与无植物的对照相比,铁-碳内电解质下单种水生植物对污水中的铵氮、COD、TP去除效果更好,但物种间存在明显差异.在污水处理2 d时,凤眼莲对铵氮的去除率达到100%;3 d时,铵氮在菖蒲水体中的浓度接近0;各类型植物组合对铵氮的去除效果均较好.在污水处理2 d时,凤眼莲的水体COD浓度接近0,菖蒲次之,凤眼莲-菖蒲组合水体的COD浓度降为最低(4.33 mg·L^-1),去除率为85.1%.在处理4 d时,凤眼莲的TP浓度最低,芦苇次之;处理2 d时,凤眼莲-菖蒲水体的TP浓度最低.内电解质与植物的组合效果比单纯内电解质对污水的净化效果好,植物的配置应依据污染物水平进行优化.     

再生水补给河道内芦苇的光谱特征及其对水体氮和磷含量的响应

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。     

Spectral Characteristics of Phragmites australis and Its Response to Riverine Nitrogen and Phosphorus Contents in River Reaches Restored by Reclaimed Water

再生水是城市景观河湖的重要补给水源, 然而再生水中含量较高的氮和磷营养盐会引起水体富营养化, 破坏水生态平衡。以再生水补给的潮白河为研究区, 运用高光谱技术分析了挺水植物芦苇(Phragmites australis)叶片的光谱特征, 并结合水质数据, 通过拟合模型, 探究了芦苇对再生水中氮和磷的响应关系。结果表明, 各采样点水体的总氮(TN)和总磷(TP)含量分别介于1.85-18.16 mg·L^-1及0.01-0.36 mg·L^-1之间, 叶绿素a (Chl a)和溶解氧(DO)含量的范围分别为0.60-47.45 μg·L^-1与4.24-11.4 mg·L^-1。水体富营养化较为严重, 但仍处于富氧环境。多重方差分析表明, 不同采样点之间水体的TN、TP和Chl a含量差异显著(P<0.05)。由光谱反射率及反射率一阶导数曲线可知, 水体TN含量越高, 叶片光谱在可见光区的反射率越小, 红边位置也越向波长长的方向移动(即红移)。相关分析表明, 水体TN和TP含量与吸光度值log(1/R)在可见光区的相关性较强, 且TN与log(1/R)的相关系数高于TP。芦苇叶片光谱可在一定程度上区分水体TN含量差异, 但TP对光谱特征的影响模式不明显。光谱指数与水体TN含量之间的拟合模型中, 基于光化学指数(PRI)、修正叶绿素吸收指数(MCARI)和导数叶绿素指数(DCI)的模型能够解释水体TN含量变化的62.4%-70.9% (P<0.05), 可用于再生水氮含量的定量监测。该研究证明了植物光谱技术在水体富营养化监测上的可行性, 为保障再生水修复河道水质和生态安全提供了科学依据。