生物浮岛与漂浮植物对开放池塘水质净化效果

采用自主研发流量可控的密闭漂浮性水槽开展河道原位模拟实验, 研究了挺水植物菖蒲(种植于浮岛上)与漂浮植物凤眼莲对受到城市污水污染的开放池塘水质净化效果以及系统中氮磷等污染物的归趋。结果表明, 菖蒲和凤眼莲对水体藻类密度和叶绿素a削减率达到90%以上, 对COD_Mn浓度削减率达到45%以上。经过10 m长水槽后, 种植了凤眼莲的水槽水体其TN和TP浓度分别由3.71和0.24 mg/L降低至1.71和0.09 mg/L, 而设置有菖蒲浮岛的水槽其水体TN和TP浓度则分别降低至2.69和0.16 mg/L。在水体N、P的总削减量中, 凤眼莲吸收作用分别占84.31%和77.52%, 而在菖蒲浮岛系统中, 菖蒲的吸收作用仅分别占7.72%和8.55%, 菖蒲净化系统中氮、磷的物理沉淀量显著高于凤眼莲组, 分别达到35.26%和51.58%, 但仍有57%和39%以上的氮和磷去向未知, 推测可能与浮岛上生长的生物膜有关。研究结果可为选用凤眼莲和浮岛植物修复技术进行污染水体生态修复理论研究与实践运用提供借签和参考。     

凤眼莲等水生植物对灌溉重金属污水净化作用的初步研究

利用高等水生植物净化水体污染物是生物治理工业污水的途径之一。目前国内外对这方面的研究还较少,本试验旨在探索高等水生植物对沈阳西部及南部灌溉重金属污水的吸收能力,并用凤眼莲对单一重金属镉、铅和砷的净化功能与生态效应作了初步研究。     

生态修复工程条件下污染河流水质模拟和应用

生态工程是改善河流水质的重要手段,利用数学模型可以有效模拟水环境治理和预测生态修复工程效益.本文根据实际河流资料,应用WASP水质模型进行建模和验证,模拟和评估了河流的主要化学参数,进而研究了人工湿地和曝气复氧对河流水质的生态改善作用.结果表明: WASP水质模拟结果与实测水质数据拟合良好,可以对不同生态修复情景方案进行预测分析.合理减排、人工湿地、曝气复氧均可以降低河流水体中的污染物浓度、有效改善水质.在人工湿地系统中增加曝气复氧装置,将进一步提升河流水体的生态修复效率.以吉林省伊通河曝气条件下的人工湿地工程为例,分析了其生态修复效率.结果表明: 夏季的污染物去除效果最好,可能的原因为夏季气温较高,水体中的微生物活性较强.本研究对于污染河流环境的生态修复工程设计和运行具有指导意义.     

石莼和海马齿对海水养殖水体的单一及协同净化效果

为探究水生植物对海水养殖水体的净化作用以及不同水生植物之间的协同净化效果,本研究开展了石莼单一处理、海马齿单一处理以及海马齿与石莼协同处理海水养殖水体实验。结果表明:不同种植密度的石莼均可显著改善水质,其中2.0 g·L~(-1)的种植密度最为合适,处理12 d后,对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到41.7%、76.9%、81.8%和67.2%;不同种植密度的海马齿同样显著改善水质,其中4.8 g·L~(-1)的种植密度最为合适,在处理12 d后,对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到49.0%、20.8%、98.5%和55.9%;海马齿与石莼协同处理对COD、无机磷、铵氮和总氮的去除率分别达到了36.7%、100.0%、100.0%和88.8%,表明不同类型水生植物混合种植能够有效提高其对养殖水体的净化能力。本研究表明,石莼及海马齿均能改善养殖水体水质,且适当的密度与合理的搭配能够有效促进植物修复效果。     

龟鱼混养水质变化对鱼病影响研究

通过对龟鱼混养水体水质与养鱼水体水质进行监测,观察龟鱼混养对水质的影响。实验结果表明龟鱼混养可调节水体酸碱度,增加水体透明度,提高水体溶解氧,降低水体有机物污染,净化水质,改善水体生态环境,同时还能在一定程度上抑制总大肠菌群。龟鱼混养改善了水质,有利于减少鱼病的发生,对减轻鱼病防治中化学性药物对水体环境的危害、建立生态养殖之路、降低养殖成本和推进集约化养殖具有重要的现实意义。     

城市水体生态修复技术初探——以徐州市为例

探讨了利用典型沉水植物密齿苦草修复城市水体的技术,评价了生态浮岛技术对城市水体的净化作用,探索了滤食性动物对水体的净化作用。研究表明,沉水植物恢复、生态浮岛和滤食性动物吸收转化技术可用于修复城市水体,恢复水体的自净能力,逐步增加水生生态系统的生物多样性,完善水生生态系统的结构及其生态功能。     

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。     

水生植物对水体水质的净化作用分析

随着中国工业化进程的推进,近年来,水生植物对水体水质的净化作用的研究需求越来越急切。水生植物对水体水质起主要净化作用,本文主要通过对水生植物的概念,水生植物对水体水质净化作用的应用,以及水生植物对水体水质的净化原理三个方面的阐述,从而对水生植物对水体水质的净化作用进行分析。     

黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用

为解决漓江流域水质下降和生态系统退化的关键问题,开展黄菖蒲抗逆性以及水质净化作用研究,为漓江水陆交错带生态修复的植物选择提供科学依据。采用盆栽试验,研究了黄菖蒲在不同基质内不同淹水胁迫下的叶片生长情况,共设5个处理,并在全土基质中开展净化水质实验。结果表明:随着水淹深度的增加,黄菖蒲叶片数明显下降;半淹处理对黄菖蒲生长最有利;水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与叶面积有极显著影响;黄菖蒲叶片长度、宽度和叶片数随淹水处理没有明显差异,基质对黄菖蒲的生长无显著差异;水分比基质对黄菖蒲生长影响大;种植黄菖蒲处理后pH减小为中性,在一定程度上可以净化水质,但对氮磷的净化效果不明显。     

入侵植物凤眼莲研究现状及存在的问题

 凤眼莲(Eichhornia crassipes)原产南美洲,被列为世界十大恶性杂草之一,现已入侵了非洲、亚洲、北美洲、大洋州、甚至欧洲等5个大洲,至少62个国家和地区都受到了凤眼莲入侵的危害。凤眼莲的入侵已经引起了一系列的生态、经济、社会问题：首先,它改变了当地水体生态系统的物理、化学环境,进而影响水体生态系统的生物多样性,破坏食物链、物质循环等生态过程的正常运行;其次,凤眼莲造成当地经济的重大损失,航运、渔业、水利等都受到了危害;再次,凤眼莲的入侵爆发也对当地居民饮水、健康等造成威胁。目前,对于凤眼莲的控制及其治理主要有物理的、化学的、以及生物的等3种方法。利用天敌、病菌、以及化感作用等的生物控制被许多专家和学者推崇,同时,利用生物控制凤眼莲入侵也日益成为研究的热点。但是,综合目前对于凤眼莲的认识和研究,仍然具有片面性,需要从生物特性、种群生态、生态系统等方面深入研究凤眼莲入侵机制。而利用生物控制凤眼莲的研究和技术尚不完善,需要进行种间竞争、捕食及遗传变异等方面的探讨和研究。通过总结控制凤眼莲各种方法的长处和不足,最后指出利用生物的方法,并结合污水治理、水系宏观调控及监测等方法,综合治理凤眼莲,是十分必要的,而且也是最具有前景的。     

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.     

凤眼莲浸出液对东海原甲藻生长的抑制作用

研究了凤眼莲浸出液对赤潮藻东海原甲藻生长的影响。浸出液浓度以单位体积溶液中所含凤眼莲鲜重表示。结果显示,在浸出液浓度大于2g·L^-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻的生长都有明显的抑制作用。在浸出液浓度达到8g·L^-1时,活体凤眼莲浸出液和干凤眼莲浸出液对东海原甲藻都具有杀灭作用,东海原甲藻全部死亡出现的时间分别为培养后的第4t和第5t。经121℃高温处理20min后的活体凤眼莲浸出液对东海原甲藻的抑制作用仍然存在,抑制作用并没有显著减弱。研究结果表明凤眼莲的抑藻物质具有用来控制赤潮生物东海原甲藻的潜在价值。     

粤港澳大湾区水生态修复及展望

水是生态系统物质循环和能量流动的重要纽带,水生态系统修复在区域生态系统修复中起到关键作用。粤港澳大湾区剧烈人类活动对江河湖库生态系统造成破坏和干扰,江河湖库污染严重,水生物减少,导致流域水生态服务功能退化甚至丧失;从生态修复科学内涵出发,判断湾区水生态系统健康状况已处于非生物控制跃迁阈值之下;针对该形势,从工程建设、水环境治理、空间规划和管理机制四个方面,梳理湾区近期开展的与水生态修复相关的水生态文明建设、水污染防治行动计划、水生态空间划定和推进河长制等工作,并对其中用到的技术、指标和制度进行条理;然后以茅洲河流域综合治理和广东万里碧道作为水生态修复的点、面代表,从水生态修复的整体目标、采用的技术措施、效果评价的指标体系和管理制度方法等方面分析当前的工作现状;总结湾区现状水生态修复工作,认为湾区水生态系统的非生物修复阶段基本结束;基于生态系统修复理论结合湾区江河湖库生态系统特点,提出适合湾区的水生态修复框架,讨论水生态系统修复面临的问题和未来工作的展望,为大湾区水生态修复提供直接依据。     

雄安新区上游白洋淀流域水质净化提升目标下的生态恢复格局优化

白洋淀流域是雄安新区重要的淡水来源之一,流域内退耕政策在改善水质同时大幅降低了农田面积。如何通过退耕空间规则的优化权衡水质净化效率与农田面积是亟待解决的问题。通过设置基于不同退耕规则的情景,并与实际情景对比,提出了退耕规则的优化方案。结果表明：相同面积下,河岸带退耕的水质净化效率高于坡耕地退耕;相同退耕规则下,退耕还林驱动的水质净化效率高于还灌,还草;单位面积河岸带退耕的水质净化效率随缓冲区距离增加而降低;300m河岸带退耕还林情景下的水质净化率提升高于其他所有模拟情景,也比实际退耕情景（2015）高,同时农田面积降幅也低于实际情景。研究表明通过对退耕规则进行空间优化不仅能够满足区域水质净化提升的目标,还有利于保障区域农田面积,减少生态系统服务间的权衡。     

Population dynamics of the harmful diatom Eucampia zodiacus Ehrenberg causing bleachings of Porphyra thalli in aquaculture in Harima-Nada, the Seto Inland Sea, Japan

The diatom Eucampia zodiacus Ehrenberg is one of the harmful diatom species which indirectly cause bleachings of Nori (Porphyra thalli) in aquaculture through competitive utilizing of nutrients (especially nitrogen) and resultant nutrient depletion in water columns during the bloom events. The seasonal changes in environmental factors, cell density and cell size of E. zodiacus were investigated for 4 years (April 2002–December 2005) to understand the population ecology of this diatom in Harima-Nada, the eastern part of the Seto Inland Sea, Japan. Vegetative cells of E. zodiacus were usually detected year-round. Total cell densities of E. zodiacus annually peaked from mid-February to early April, and high cell densities were observed in the whole water columns during the bloom-period. Nutrient concentrations decreased with the increase of cell density of E. zodiacus, and low nutrients concentrations continued throughout the E. zodiacus bloom-period. The average cell size (length of apical axis) of E. zodiacus populations ranged from 10.8 μm to 81.2 μm, and the restoration of cell size occurred once in autumn every year just after reaching the minimum cell size. In addition, its great seasonal regularity was confirmed by the decrease and restoration of its cell size through 4-year study period. Temperature and nutrients were suitable in autumn for the growth of E. zodiacus, its blooms never occur in that season. These results strongly suggest that E. zodiacus did not have a resting stage, and it spends autumn for size restoration and starts to bloom thereafter in Harima-Nada in winter and spring, causing fishery damage to Nori aquaculture by resulting nutrient deprivation.     

惠州西湖游浮植物群落对生态系统修复的响应

2004年对广东惠州西湖实施了生态系统修复示范工程,示范区目前沉水植物丰富,水体常年清澈见底。通过2008年6月至2009年5月对示范区和未进行生态修复的平湖逐月进行浮游植物调查,研究了浮游植物群落对湖泊生态系统修复的响应。结果表明,与未修复的平湖相比,示范区浮游植物数量及群落结构均发生了很大变化。示范区全年浮游植物平均生物量和细胞丰度分别为0.31 mg/L和2.75×106cells/L,均远低于未修复的平湖的3.27 mg/L和197.46×106cells/L;平湖中蓝藻在全年大部分时间占有绝对优势,一些热带富营养化水体中的代表种类（假鱼腥藻）成为优势种类;而示范区蓝藻不占优势,取而代之的是一些隐藻、硅藻和甲藻门的种类。另外,示范区浮游植物丰富度增加,年平均Margalef物种丰富度指数为3.70,显著高于平湖的2.68。因此,重建以沉水生植物为优势的生态系统是抑制浮游植物发展和改善湖泊水环境的有效途径。     

粤北南岭典型矿山生态修复工程技术模式与效益预评估——基于广东省山水林田湖草生态保护修复试点框架

广东粤北南岭山区地处国家生态安全格局“两屏三带”中的南方丘陵山地带的核心区,由于历史上有色金属矿产无序开采、选矿和冶炼等活动,导致区域生态环境问题突出,并造成下游区域土壤、水、农作物污染。修复历史遗留矿山、做好源头控制是解决区域生态环境问题的关键所在。以典型矿山废弃地单元（废土堆）为例,提出其生态修复工程技术模式与关键技术,开展修复效益预评估方法和实践研究。研究结果表明：粤北南岭山区矿区生态环境问题主要包括矿山植被破坏和水土流失问题突出、地质灾害风险隐患较大、矿山周边水土污染严重几个方面;矿山生态修复应以防控安全隐患为基础,以恢复生态功能为主要目标,同时治理矿山水土污染。构建了遵循山水林田湖草系统共治的“依山就势”重塑地形、“因势利导”疏导水流、“柔性防护”稳定边坡的粤北南岭废土堆立体生态修复模式,提出了相应的场地平整、清污分流、土壤改良、边坡生态袋植生、立体植被配置等生态恢复关键技术;建立了包括涵养水源、保持水土、净化环境及净化水质4个方面的生态效益评估模型,废土堆修复后生态效益预计可达到66754.25元/a。研究结果可为粤北南岭山区及类似区域山水林田湖草系统共治提供技术支撑。     

滇西北高原入湖河口退化湿地生态修复效益分析

选取滇西北高原典型退化湿地剑湖,对入湖河流永丰河入湖河口退化湿地进行的生态修复措施及其效益进行研究,评估其恢复效果,为高原退化湿地的修复和污染湖泊的治理提供依据。研究地修复2a后,入湖河口湿地景观格局得到较大改善,空间结构得到优化配置;水质状况明显改善,水体透明度提高101%,水体中总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的含量较恢复前明显下降,去除率分别达到62.5%、89.3%、62.5%、91.7%、68.0%,这一水质降解结果表明:基底修复促进了入湖河口水文状况的改善,而依据植物对不同浓度污水的适应状况进行多生活型、多种类的植物配置,并适当增加沉水植物比例,有效发挥了植物的净化作用,但不同湿地植物群落之间净化效果存在差异,显示了植物对氮磷的喜好程度和植物间的互作关系,而相同植物群落在不同浓度污水条件下的表现同样存在差异。因此,污染水体的治理必须选择性利用适合不同污水浓度的水生植物进行合理的群落配置,同时,根据水质变化及时对植物进行适应性调整,有利于植物的生长和湿地生态系统的稳定,以及湿地生态系统结构和功能的恢复。该退化湿地修复后,每年可产生以净化功能效益为主的生态系统服务功能价值185万元,以水源涵养和生物多样性保育、生态旅游等的生态系统服务功能价值32.7万元,以及以生态农业系统为主的市场价值270万元,呈现了较好的经济、社会效益和生态效益价值。     

紫茎泽兰入侵下喀斯特退化天坑的土壤微生物群落特征

紫茎泽兰入侵到宏大地表负地形的喀斯特退化天坑后,会通过改变其立地环境的土壤微生物群落来影响退化天坑的植物多样性、群落演替与自然生态恢复.以云南沾益天坑群的典型退化天坑巴家陷塘为研究区,选择不同生境的紫茎泽兰根系土壤,采用Biolog微平板法探究紫茎泽兰根系土壤微生物群落特征.结果表明: 受退化天坑内生境异质性影响,紫茎泽兰的入侵程度表现为坑坡灌草地>坑底草地>坑坡林地>坑口灌草地,并且不同生境的紫茎泽兰性状特征存在差异;紫茎泽兰根系土壤微生物代谢活性、优势度指数、丰富度指数、均匀度指数与其入侵程度具有一致的变化趋势,且坑内外差异显著;糖类和氨基酸类为土壤微生物利用的主要碳源;不同生境的草本层植物α多样性与土壤微生物群落多样性存在相关性.紫茎泽兰根系土壤微生物群落多样性会随入侵程度的增加而显著提高,形成有利于入侵定植的微环境.未来退化天坑经过植物群落演替和自然生态恢复,最终形成地下森林顶极群落,可能使紫茎泽兰在退化天坑中消失.     

保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响

为研究保氮剂对水葫芦堆肥进程及氮素损失的影响,以切碎的水葫芦为原料,以硫酸亚铁、腐植酸钠、过磷酸钙按75∶20∶5质量比配制成保氮剂,进行35 d的好氧堆肥试验.试验设置占堆体总质量0%(对照,CK)、1%(PN1)、2%(PN2)、3%(PN3)的保氮剂4个处理,对堆肥过程中堆体理化性质、氮组分含量、氨挥发及氮素损失率进行监测.结果表明: 堆肥高温期,保氮剂处理的堆温明显高于CK,堆体含水量则在降温期显著低于CK(P<0.05).堆肥完成后,保氮剂处理的全氮、有机氮含量均显著增加,以PN3处理最高,其全氮、有机氮含量分别比CK高16.3%和13.2%;同时,PN1、PN2、PN3处理的氨挥发总量分别比CK低25.9%、31.5%、42.4%,氮素固定率则分别达31.3%、40.7%、72.2%.表明水葫芦堆肥过程中添加保氮剂可加快启动速度、缩短堆肥时间,并能减少氨挥发、氮素损失.总体上,以PN3处理效果最佳.