不同植物构成的人工湿地对生活污水中氮的去除效应

测定由不同植物构成的人工湿地的氨态氮、硝态氮和亚硝态氮含量,对比不同植物对生活污水中氮的去除效率.结果表明,与不种植物的人工湿地相比,由风车草[Cyperus alternifolius L. ssp. flabelliformis (Rottb.) Kiikenth.]、香根草[Vertiveria zizanioides (Linn.) Nash]、芦苇(Phragmitas communis Trin.)和美人蕉(Canna indica Linn.)构成的人工湿地对氨态氮去除率分别提高6%、8%、11%和14%;对硝态氮去除率分别提高5%、6%、13%和9%;对亚硝态氮去除率分别提高5%、7%、10%和7%,说明种植芦苇和美人蕉的人工湿地对生活污水中的氮具有较好的去除效果.     

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。     

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.     

人工湿地除磷研究进展

从人工湿地除磷机理着手,综述了国内外有关湿地基质、湿地植物及微生物强化除磷的研究机理以及进展。深入研究多种基质组合对磷素的吸附与解析机理,可以从理论上推进诸多高效除磷基质的实际应用进程;植物间接净化作用及其与湿地水力停留时间的关系,是影响湿地植物选种和种植的重要依据;植物根际微环境以及植物与微生物的耦合作用可能是人工湿地除磷的主要途径之一;强调湿地的污水净化功能而忽视其生态服务功能,是湿地运行中普遍存在的认识错误。最后指出：湿地运行应采取高水力负荷、低污染负荷的方式,强调强化一级处理的重要性。     

不同湿地植物及其组合对污染物的净化效果比较

通过在北京市延庆县建立湿地植物筛选池,模拟自然条件下7种湿地植物和7种植物配置对总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)的去除效果。结果表明:不同湿地植物及组合对COD和TN、TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。除香蒲夏秋两季对COD的净化效果存在显著性差异外(P<0.05),其他湿地植物及组合对COD的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。7种湿地植物单种和7种湿地植物配置都表现为是夏季对TN的去除效果要优于秋季。除芦苇+睡菜、香蒲+蒿柳夏秋两季对TN的净化效果存在显著性差异外(P<0.05),其他湿地植物及组合对TN的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。7种不同湿地植物配置对TN的净化效果存在显著性差异(P<0.1)。夏秋两季。不同湿地植物单种之间对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05);而夏季不同湿地植物配置对TP的净化效果存在显著性差异(P<0.05),秋季不同湿地植物配置对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。除菖蒲+茭白、芦苇+睡菜夏秋两季对'TP的净化效果存在显著性差异(P<0.05)外,其余湿地植物及组合对TP的净化效果不存在显著性差异(P>0.05)。     

复合垂直流人工湿地系统中不同植物根际微生物群落结构

为了研究复合垂直流人工湿地在夏季和秋季运行期间湿地中不同植物根际微生物群落的结构特征,采用PCR-DGGE技术和基因测序技术,对复合垂直流人工湿地系统中梭鱼草(Pontederia cordata)、美人蕉(Canna indica)、再力花(Thalia dealbata)3种植物根际微生物群落的结构特征和组成多样性进行分析。结果表明,3种植物根际微生物的种类和数量各不相同。人工湿地下行池中梭鱼草、美人蕉、再力花根际微生物的Shannon指数分别为2.91、2.96和2.90,说明美人蕉根际能更好地富集周围的微生物,提高微生物群落的多样性。通过比较各种植物根际微生物的相似度,发现根际微生物群落结构存在一定的季节差异;美人蕉和再力花根际微生物群落结构相似度较高(65%以上)。微生物群落组成多样性的结果显示,复合垂直流人工湿地系统中3种植物在实验期间根际微生物群落分属8个纲:α-变形菌纲(14.37%)、β-变形菌纲(38.13%)、γ-变形菌纲(6.87%)、ε-变形菌纲(16.87%)、δ-变形菌纲(6.87%)、放线菌纲(8.76%)、拟杆菌纲(4.38%)、硝化螺旋菌纲(3.75%)。β-变形菌纲为该人工湿地系统试验期间不同植物根际富集的主要细菌类群。本实验为以后人工湿地系统植物优化选择提供了一定的理论依据。     

两种不同根系类型湿地植物的根系生长

实验设计了一个水培系统，利用生活污水培养，对4种“须根型”植物美人蕉、风车草、象草和香根草和4种根茎型植物菖蒲、水鬼蕉、芦苇和水烛的根系生长进行比较研究。该系统由用于盛污水的塑料桶（顶部直径36．5cm，底部直径30．Ocm，高34．5cm）和用于固定植物于水面的泡沫板构成。每桶种植1株植物，每种种5株。水培至10周时，须根型植物的平均根数达到1349条／株，而根茎型植物的平均根数只有549条／株。实验结束（水培第21周）时，须根型植物的平均根生物量为11．3g／株，根茎型植物的平均根生物量为7．4g／株。须根型植物根系中，d〈1mm的细根生物量占根系总生物量的51．9％，而根茎型植物d〈1mm的细根的生物量只占25．1％。根茎型植物的根生物量与地上生物量的比值为0．2，显著高于须根型湿地植物（0．1）。须根型湿地植物的根系表面积（6933cm^2／株）极显著地高于根茎型湿地植物（1897cm^2／株）。根茎型湿地植物根的平均寿命（46．6d）较须根型湿地植物根的平均寿命（34．8d）长。美人蕉的平均根数达1871条／株，根表面积达到22832cm^2／株，远较其他种高。     

香根草和百喜草对铅锌尾矿重金属的抗性与吸收差异研究

铅锌尾矿是一类重金属含量极高,对植物生长产生毒害的生境.盆栽实验的结果显示,香根草和百喜草在纯尾矿或由尾矿和垃圾组成的混合基质上都能生长,但植物的长势随基质中重金属含量的增加而减弱,其中香根草的生物量所受的影响比百喜草的更大,即百喜草有比香根草更强的重金属抗性.2种植物体内的重金属含量高低均为Zn＞Pb＞Cu,但二者对它们的富集能力大小分别是,香根草为Zn＞Cu＞Pb,百喜草则为Cu＞Zn＞Pb.香根草和百喜草的根系对3种重金属都有较强的滞留效应,滞留率均在50%以上;其中香根草对重金属的滞留率又明显高于百喜草;而且,同一植物对不同的重金属的滞留率也明显不同,香根草对Pb的滞留率最高,而百喜草对Cu的滞留率显著高过对Zn和Pb.由于香根草的生物量明显大于百喜草,结果香根草对Pb、Zn的吸收量比百喜草高.当用25%的垃圾改良金属尾矿时,百喜草对重金属的吸收量即达最大;而香根草则在尾矿和垃圾各占50%的基质中吸收最多的重金属;因此,添加一定量的垃圾(25%～50%左右)用于尾矿改良时,不仅能使尾矿得到更快的植被恢复与更高的植物修复效果,而且能使垃圾资源得到充分合理的利用.总之,当开展对金属尾矿的植被恢复时,可选择种植抗性强、覆盖快的百喜草,但如果要对尾矿中的重金属进行生物净化,则应选择种植生物量大的香根草,种植香根草还可较好地防止重金属的二次污染或生物富集.     

接种丛植菌根真菌对湿生植物氮磷吸收能力的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌是一类能够与大多数陆生植物共生,并改善植物生长和氮磷吸收的微生物.湿生植物在湿地污染净化过程中起着决定性的作用,但利用AM真菌改良湿生植物氮磷吸收能力的研究鲜有报道.本研究选取了3种湿生植物千屈菜、旱伞草和黄花鸢尾,在盆栽培养的基础上,分别接种根内球囊霉(RE)、摩西球囊霉(GM)、幼套球囊霉(CE)三种AM真菌,并和空白对照比较接种AM真菌对不同植物地上、地下及整株的生物量和氮磷吸收的影响.结果表明,接种AM真菌对植物生长和氮磷吸收的影响呈现出植物间和植物内的差异,促进与抑制效应表现不一.综合AM真菌对植物生物量和氮磷吸收的促进效应,最佳AM真菌-植物的组合为:千屈菜-RE,旱伞草-RE,黄花鸢尾接种-GM.三种植物接种最佳的AM真菌后植物生物量、TN量和TP量分别提高了17.7%~29.8%、15.7%~39.0%和22.3%~62.6%.本研究为今后强化湿生植物的氮磷吸收能力提供了一种新的可选择的途径.     

不同类型底栖动物对表面流人工湿地系统水质净化的影响

研究以表面流人工湿地为研究对象, 探讨不同类型底栖动物在夏季和冬季对人工湿地系统氮磷去除效果的影响, 并通过人工湿地系统运行前后不同介质氮磷含量变化及不同介质微生物丰度变化进行水质净化机理分析。结果表明, 夏季添加河蚌和添加田螺均能增强人工湿地系统NO₃-N和TN去除效果, 其中添加河蚌使得系统NO₃-N和TN平均去除率较对照组分别提升37.19%和24.32%, 添加田螺使得系统NO₃-N和TN平均去除率较对照组分别提升22.98%和12.46%。冬季添加摇蚊幼虫使得表面流人工湿地NO₃-N、TN和TP平均去除率分别在37.8%、54.0%和94.8%, 与对照组相比分别增加了29.51%、15.16%和37.62%, 添加河蚌和田螺受底栖动物半冬眠活动和代谢降低影响没有显著水质提升效果。这表明通过添加底栖动物可以增强表面流人工湿地运行效果, 选取适合的底栖动物种类组合可能在全年提升人工湿地水质净化效果。机理研究结果表明, 底栖动物通过增强底泥和基质中微生物硝化反硝化作用、植物氮吸收和基质氮吸附等促进人工湿地氮去除, 通过增强下层基质磷吸附沉淀和植物磷吸收提升水质磷去除。研究结果将为底栖动物在人工湿地的应用及表面流人工湿地运行效果提升提供理论依据和合理借鉴。     

三种湿地植物的生长及根系溶解性有机碳分泌物研究

研究了美人蕉(Canna indica Linn.)、风车草(Cyperus flabelliformis Rottb.)和水鬼蕉(Hymenocallis littoralis (Jack) Salisb.)3种湿地植物在人工气候室水培条件下的根系溶解性有机碳分泌物分泌量及其与生长的关系.结果表明,风车草和美人蕉的植...     

人工湿地污水处理系统中的植物效应与基质酶活性

为了解植物在湿地污水净化系统中的作用与机理,构建了A-B-C三级串连垂直流人工湿地系统,并选择水葱(Scirpus validus)风车草(Cyperus alternifolius)、美人蕉(Canna indica)、和芦苇(Phragmites australis)作为测试植物,进行了生活污水处理试验.结果表明,系统中有植物单元单位面积污染物的去除量均高于无植物对照单元.与对照相比,在A、B、C三级系统中由植物效应产生的CODCr去除增量分别为43.52 g/(m2·d),20.38 g/(m2·d),30.94 g/(m2·d);TN去除增量为13.14 g/(m2·d),28.61 g/(m2·d),6.97 g/(m2·d);TP去除增量为1.2 g/(m2·d),0.66 g/(m2·d),0.06 g/(m2·d).从A到C级,污水中污质浓度递减,呈现根系活力显著增强,而植物生长量、过氧化物酶含量、生长量与氮磷积累量等显著下降趋势.基质酶活性在对照单元中较低,在有植物单元中,基质酶活性明显增大并与根系活力成正相关.     

风车草和香根草在人工湿地中迁移养分能力的比较研究

为研究风车草（Cyperus alternifolius）和香根草（Vetiveria zizanioides）迁移养分的能力,建立17.0 m²风车草潜流式人工湿地和13.3 m²香根草潜流式人工湿地处理猪场废水,在四个季节末测定植物生物量和组织氮、磷、铜、锌含量.结果表明,香根草地下部生物量大于风车草,地上部生物量则是风车草大于香根草.风车草年地上部收获量为3406.47 g·m^-2,比香根草的1483.88 g·m^-2高2.3倍;风车草的氮含量为22.69 mg·g^-1,比香根草的15.44 mg·g^-1高7.25 mg·g^-1;风车草的磷含量为6.09 mg·g^-1,比香根草的5.47 mg·g^-1高0.62 mg·g^-1.植株含铜、锌量风车草略比香根草高.风车草每年迁移N 68.72 g·m^-2和P 18.49 g·m^-2,香根草迁移N 8.93 g·m^-2和P 3.69 g·m^-2.风车草人工湿地每年由植物迁移的氮、磷、铜、锌比香根草高4～7倍.     

外源脱落酸对湿地植物美人蕉抗寒性的影响

低温时植物枯萎导致人工湿地运行效率降低, 研究将脱落酸应用于湿地植物, 以期提高其抗寒性。采用0、5、10、15、20和25 mg/L的脱落酸(ABA)对美人蕉(Canna indica L.)幼苗叶面进行喷施并进行阶段性降温培养, 评价各组在0℃时的抗寒性, 筛选出最适ABA处理浓度。结果表明: 在低温条件下, 经过适宜浓度外源脱落酸预处理组的丙二醛(MDA)、相对电导率显著性低于对照组; 脯氨酸、可溶性糖和蛋白质含量显著高于对照组, 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性也有所提高。综合以上指标, 认为15 mg/L脱落酸处理为最佳。随后将其应用于人工湿地, 对其冬季净化效果进行评估。结果发现, 15 mg/L脱落酸预处理可使人工湿地的冬季TP、TN和COD去除率显著高于对照组(P<0.05)。由此可见, 一定浓度的脱落酸预处理能够有效提高美人蕉的抗寒性, 并提高人工湿地冬季净化效果。     

Impact of elemental uptake in the root chemistry of wetland plants

Plants play a key role in the accumulation of metals in contaminated environment. Ephemeral plants, such as cyperus vaginatus, from the family Cyperaceae have been used in constructed wetlands to alter the biogeochemistry of waterlogged soils. High elemental content in wetlands often induces chemical changes in the root, stem and leaf of wetland plants. Elemental uptake and possible chemical changes in the roots of Cyperus vaginatus was investigated and compared with plants grown away from the wetland. Among the 9 heavy metals (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb) and metalloid (As) measured, with the exception of Mn, all metals had higher content in the plant roots grown within the wetland. This was followed by plants grown near to the wetland that receive stormwater occasionally and then plants grown far from the wetland. The 3-D fluorescence spectra record showed notable differences in the chemical composition of roots grown in the three locations. The spectra combined with parallel factor analysis showed three dominant fluorescence components. Comparison of the fluorescence signatures showed a continuum of spectral properties constrained by the degree of metal contamination.     

Total phosphorus removal from domestic wastewater with Cyperus alternifolius in vertical-flow constructed wetlands at the microcosm level

Vertical-flow constructed wetland (VFCW) is an effective alternative for removal of nutrients, heavy metals, and organic pollutants from wastewaters. This study investigated the uptake and removal of total phosphorus (TP) by Cyperus alternifolius from domestic wastewaters in the simulated VFCWs, The total of eight simulated VFCW treatments, including two different substrates, two different wet-to-dry ratios, and with and without C. alternifolius species (2 x 2 x 2 = 8), were utilized for an operation period of two years in this study. Results show that about 1.1 to 1.4 times more TP was removed from the influent with the presence of C. alternifolius as compared to without this plant species. A linear correlation existed between the aboveground biomass and its TP content. An increase in total biomass by 1000 g would result in an increase in TP accumulation in the aboveground biomass by 4.9 g. Large amounts of TP were removed by the substrate adsorption as compared to those by the aboveground biomass. Results suggest that, although substrate adsorption played a major role in TP removal, C. alternifolius uptake was an alternative pathway for further removal of TP from wastewaters in the VFCWs.     

刈割对人工湿地风车草生长及污水净化效果的影响

刈割对人工湿地植物的生长和净化作用的影响,国内外学者的意见存在分歧。实验于2010年7月至2011年1月在华南师范大学生物园进行。利用水池(2m×2m×0.6m)构建风车草人工湿地生活污水处理系统,研究了刈割对人工湿地风车草生长和污水净化效果的影响。结果表明,刈割组风车草在整个实验过程中均保持着良好的生长态势,而对照组在11月以后生长减缓。刈割组风车草2010年7月至2011年1月的累积地上生物量、累积地上氮磷含量以及新增分蘖数均大于对照组,表现为超补偿生长。刈割组风车草的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔传导率均显著高于对照组。刈割组和对照组的TN、TP、NH4-N和NO3-N的平均去除率分别为77%、84%、64%、72%和65%、67%、55%、63%,前者显著大于后者。刈割组和对照组的CODcr和BOD5平均去除率分别为58%、79%和54%、76%,两者差异不显著。总之,刈割对人工湿地风车草的生长和污水净化效果有明显的促进作用,这可为风车草人工湿地的科学管理提供参考。     

煤渣-草炭基质垂直流人工湿地系统对城市污水的净化效果

垂直流人工湿地系统不但具有较高的水力负荷率(54—64cm.^-1),而且对有机物和N、P都具有较高的去除效果．其对化粪池出水中的COD、BOD5、NIA4^+-N和总P的去除率分别为76％--87％,88％--92％,75％--85％和77％--91％．处理出水中COD、BOD5、NH4^+-N和总P的平均浓度分别小于60、20、25和2．0mg.L^-1.植物种植试验结果表明,种植风车草可提高氨氮、总N和总P的去除率,分别为2％--3％、4％--6％、10％--14％．