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...     

人工湿地净化污水处理厂低浓度尾水的效果

文章构建一种以双向横流过滤单元为核心的人工湿地系统,以实际污水处理厂尾水为进水,研究了尾水湿地系统净化效果,发现采用该湿地模式的出水能稳定提升1个等级。为了进一步探究湿地系统除污机理,以污水处理厂实际低浓度尾水为进水,研究了该湿地系统不同植物单元污染物去除功效,讨论了植物、基质与微生物的协同作用机制。研究结果表明:(1)在不同植物的去污效果对比实验中,花叶芦竹植物单元对COD、TN、NH₄⁺-N和TP的平均去除率最高,分别为20.11%、17.17%、28.08%和18.12%;(2)不同运行阶段时基质进出水端主要微生物群落差异较小;(3)系统反向进水时,湿地系统TN去除率可提升50.00%。研究结果对于尾水湿地建设具有一定指导意义。     

红树植物人工湿地对生活污水的净化效果

研究了潜流型海桑（Sonneratia caseolaris）人工湿地、桐花树（Aegiceras corniculatum）人工湿地和木榄（Bruguiera gymnorrhiza）人工湿地对生活污水的净化效果。一年来,3种红树植物人工湿地对BOD5、CODCr、TP、TN、NH4^＋-N和NO2^--N的平均去除率分别达到83%、71%、41%、55%、50%和84%以上。人工湿地各处理周期之间,BOD5和CODCr去除率波动较小,而TP、TN、NH4^＋-N和NO2^--N去除率波动较大。3种红树植物人工湿地对各种污染物的净化效果存在一定的差异。海桑人工湿地和桐花树人工湿地对BOD5、CODCr、TP、TN和NH4^＋-N去除率明显高于木榄人工湿地,而海桑人工湿地和桐花树人工湿地相比较,除TP外,BOD5、CODCr、TN和NH4^＋-N去除率没有显著差异。人工湿地单一处理周期内,去除率随水力停留时间（HRT）的延长而增加。BOD5、CODCr、TN和NH4^＋-N在HRT为1d和2d的去除率分别为HRT为3d去除率的54%-65%和73%-84%,NO2^--N在HRT为1d和2d的去除率分别达到了HRT为3d的70%-81%和85%-94%,而TP在HRT为1d和2d的去除率分别只有HRT为3d的39%-50%和65%-74%。另外,红树植物人工湿地与风车草（Cyperus alternifoliu）人工湿地相比,前者的BOD5、CODCr、TP、TN和NH4^＋-N去除率明显小于后者（P〈0.05）。总体上看,3种红树植物人工湿地对生活污水的净化效果呈现海桑人工湿地≈桐花树人工湿地〉木榄人工湿地。     

潜流型菖蒲人工湿地不同C/N对污染物的去除效率

选取炉渣和砾石为基质,以无植被为对照,分别设置低、中、高浓度的3个碳水平(C1、C2、C3)和3个氮水平(N1、N2、N3)处理,研究潜流型菖蒲人工湿地在不同C/N下净化生活污水中COD、总氮(TN)、总磷(TP)的效果。结果表明,在不同C/N下,菖蒲人工湿地对污水中COD、TN的去除效果显著高于无植被的人工湿地,菖蒲植被能增加人工湿地COD去除率10.53%,增加TN去除率6.73%;而对于TP的去除,有无植被无显著差异。随着进水N、P浓度及C/N的变化,菖蒲湿地对COD、TN和TP的去除率分别为67.57%～75.85%、20.91%～56.82%和7.15%～17.78%;同时,菖蒲植株对N、P的积累量也相应的变化,其地上部的N、P积累量为4.44～14.79和1.11～3.37g.m-2,平均占湿地N、P去除率的6.91%和10.67%;地下部的N、P积累量分别为2.35～5.20和0.74～1.41g.m-2,平均占湿地N、P去除率的2.69%和6.02%。植物地上器官对湿地N、P的积累量大于地下部,有利于通过收割作用去除湿地系统中的N、P。     

柊叶和象草波式潜流人工湿地的对比研究

为探索柊叶和象草在人工湿地中的应用及其净化机理,该研究以柊叶和象草为人工湿地植物分别构建了波式潜流人工湿地系统,分析了柊叶和象草波式潜流人工湿地对生活污水中COD_(cr)、TN和TP的净化效果,观察了柊叶和象草两种植物在不同季节的生长状况。结果表明:经过15个月的连续运行,在表面水力负荷约0.3 m·d~(-1)的条件下,柊叶和象草波式潜流人工湿地平均去除率是COD_(cr)分别为66.1%和70.1%,TN分别为60.4%和63.7%,TP分别为74.1%和75.1%。两种植物生长良好,根系发达,象草的地上生物量是柊叶的2.1倍,地下生物量相当;冬季象草生长缓慢,柊叶部分叶片的四周干枯,但二者都不会枯亡。这说明两个人工湿地对COD_(cr)、TN和TP都具有较好的去除效果,但无显著性差异,柊叶和象草能明显提高潜流人工湿地的净化效果。     

水平潜流人工湿地堵塞初期微生物群落结构变化

为了寻找合适的湿地堵塞监测指标,文章通过运行4组湿地装置来模拟水平潜流人工湿地堵塞的过程,并研究人工湿地中微生物群落在湿地堵塞初期的响应。在人工湿地反应器运行过程中,定期监测基质过滤速率与人工湿地处理性能,包括化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)去除效率,同时应用高通量测序技术测定并分析湿地反应器中微生物群落结构组成与多样性。结果表明:随着堵塞的形成,在4组人工湿地中,基质过滤速率和TP的去除效率持续下降,而COD和TN的去除效率分别为50%—85%和10%—20%; 16S rDNA测序结果表明堵塞会降低细菌群落的丰富度和多样性;人工湿地系统中的优势菌门主要是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿弯菌门(Chloroflexi)等,且当湿地进入堵塞初期后,变形菌门丰度明显增加,具体表现为其门下的反硝化细菌属(Thauera、Zoogloea和Rhizobium)丰度显著增加,此外厚壁菌门和绿弯菌门的有机物降解菌属(Clostridium sensu stricto、Gracilibacter和Levilinea)的丰度也明显增加,这...     

大理西湖湿地景观中水体富营养化及截留功能的季节变化

科学评估湖泊型湿地水体富营养化及截留功能在季节及空间的变化规律对评价湖泊水环境质量、分析污染来源、改善湖泊水体富营养化和湿地/流域生态可持续具有重要意义。以大理洱海流域源区的西湖湿地4种景观分区下的水体为对象,分别于2019年4月(旱季末期)和10月(雨季末期)各采集32个水样,测定其总磷(TP)、总氮(TN)浓度,以截留量和水体富营养化综合指数(PI)评价大理西湖湿地的水体富营养化水平和截留功能。结果表明:农田水样TP、TN浓度均高于其他各类水样。富营养化评价表明:大理西湖湿地水体富营养化表现为旱季高于雨季,其中湿地类型中以农田水为最高(PI=3.45);景观分区中以农田区最高(PI=3.35);农业种植是导致该区域水体富营养化的主要原因。TP、TN截留量评价显示,湖滨湿地截留量(0.04、1.38 mg·L^-1)最高,具有明显的截留功能。由于研究区磷、氮外源输入大且海拔高差较小,大理西湖湿地对于水体中TP、TN的截留效应不明显,造成西湖水体的富营养化。研究结果为大理西湖湿地的水体富营养化控制和洱海生态保护提供了参考依据。     

复合人工湿地对水禽污染废水的净化效果

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的人工湿地来处理富营养化的水体,研究该人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除作用。研究表明:表流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到68%,31%,93%和55%,潜流湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到75%,67%,55%和50%,复合人工湿地对TP、TN、浊度和CODcr的去除率可分别达到80%,50%,95%和90%,人工湿地不同构建类型对TP、TN的去除量没有显著差异(P>0.05),对TP的去除率、浊度和CODcr的去除量及去除率之间存在显著性差异(P<0.05),而对TN的去除率没有显著性差别(P>0.05),通过拟合进出水中不同污染物的质量浓度关系发现,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地进出水中TP、TN及CODcr之间存在显著的线性相关关系(P<0.05),相关系数分别为0.948、0.994、0.952,0.948、0.995、0.958和0.963、0.990、0.927,人工湿地进出水中浊度符合多项式方程规律,相关系数为分别为-0.523(R²=0.451,P>0.05),0.854(R²=0.8756,P<0.05)和-0.086(R²=0.197,P>0.05)。     

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。     

乡村景观特征的保护与更新

乡村景观特征主要表现为乡村景观要素的形态、空间特点,以及它们之间的相互关系。多元化乡村景观特征具有文化、景观与生态等价值。工业化、城镇化导致传统乡村景观衰败及消失,并引发景观特征减少、多样性降低。乡村景观特征的保护与更新是乡村景观可持续发展的关键。本文对乡村景观规划建设中乡村景观特征的保护与更新进行探讨,包括内容、范畴以及具体措施和技术要点,以期对我国乡村景观的可持续发展以及乡村规划体系建设有所启示。     

环境解说在景观规划设计中的作用与意义

在欧美、日本等国家及中国港台地区,环境解说已成为景观规划设计中的重要内容,如今,环境解说也已经引起了中国内地风景园林学界、业界的关注,但从对环境解说重要性的认知到规划、设计实践能力来看,环境解说还仅是中国景观规划设计表达中的一种“新语言”。从环境解说在景观规划设计中的重要性入手,结合实际案例阐述环境解说之于景观规划设计的重要性：环境解说系统能够使游客的景观理解更加深刻、丰富;对于保护地和国家公园、郊野公园等自然公园的规划设计,环境解说更是体现公园特色和个性的核心工作内容;按照传统风景观来看湿地等缺乏景观变化性、丰富性的自然空间,环境解说甚至可以成为公园游赏系统规划时的主要线索;环境解说具有辅助游客行为管理、提效资源环境保护的功能;优质的环境解说规划设计可以提升景观美感水平。     

景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响

景观空间异质性与生态系统服务的关系极为密切,适当调整景观空间异质性有助于生态系统服务的持续形成与稳定供给。研究景观空间异质性和生态系统服务形成与供给之间的相互影响作用及响应机制具有重要的理论与现实意义,是保护生物多样性、管理生态系统服务与优化景观空间配置的基础。现有研究大多在不同尺度上探讨了景观格局与生态过程或生态系统服务间的相互影响关系,而缺乏景观格局-生态过程-生态系统服务三者间有效联结等方面的研究。景观空间异质性是怎样直接或间接地作用于生态系统服务形成与供给的,目前还没有一个较为明确的解释。因此,通过分析国内外文献,回顾了景观格局或景观空间异质性与生态系统服务之间关系的研究进展、研究内容和研究方法;从景观组成、景观构型的变化入手,讨论了景观空间异质性对生态系统服务形成与供给的影响及其强度,并认为景观组成异质性变化能够直接影响生态系统服务,而景观构型异质性变化会通过改变生态过程而间接影响生态系统服务;阐述了景观空间异质性在影响生态系统服务形成与供给的同时,也使生态系统服务在空间上产生了异质性分布,并从自然因素和人为因素两个方面对其进行解释;强调了尺度问题在景观空间异质性与生态系统服务研究中的重要性;最后,明确了对生态系统服务形成与供给的景观空间异质性影响研究不仅有助于生态系统服务的维持与调节,也能更深层次地揭示其中的生态学意义。     

景观可持续性与景观可持续性科学

人类活动已经剧烈地改变了自然环境,全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染等种种迹象表明当今世界正处在一个不可持续的运行轨迹上,实现可持续发展成为21世纪人类面临的巨大挑战。景观是理解与塑造人类社会和环境关系最具操作性的尺度,也是提供景观服务,实现人类福祉最重要的场所。景观可持续性研究对于人类具有重要意义。景观可持续性是指特定景观所具有的、能够长期而稳定地提供景观服务、维护和改善本区域人类福祉的综合能力。景观可持续性具有跨学科、多维度特征,强调景观弹性和可再生能力;景观服务是景观可持续性研究中的重要概念,它是连接自然资本与人类福祉的关键桥梁,也是将景观可持续性与景观生态学紧密联系在一起的纽带。格局-过程-设计新范式的产生是景观可持续性研究的新发展。在景观可持续性快速发展的同时,聚焦于景观和区域尺度的景观可持续性科学应运而生。景观可持续性科学以景观格局、景观服务、人类福祉三者之间的动态关系为主要研究内容,充分融合了景观生态学空间显示方法、可持续性指标体系和GISRS等方法技术,其理论框架和研究方法体系正在逐步形成和完善之中。景观可持续性科学是可持续性科学的重要组成部分,虽然处于刚刚起步阶段,它必将成为未来十多年可持续性科学的研究热点。     

景观规划模式与景观韵律学

景观规划韵律学研究是目前国际景观生态规划的前沿领域。在总结景观规划的“斑－廊－基模式”基础上,将这一模式推广到“斑－廊－网－基－体模式”,并尝试揭示隐藏在这一模式内的景观韵律。景观韵律包括景观要素的形状、结构、层次、组份、形态、配置、连通、辐射、尺度、时序等空间结构和空间过程,景观韵律可以定义为：一定区域内特定时段景观要素的镶嵌格局与空间配置规律。景观度量学的数量分析方法成为景观韵律研究的重要手段和工具。在具体案例分析中,根据研究地区景观要素的空间配置特点、景观韵律的空间变化规律,规划形成3种战略点和四横四纵的景观结构体系。     

景观中心度及其在生态网络规划与管理中的应用

构建连续性生态网络已成为生物多样性保护、生态环境安全管理、游憩和历史文化资源保护的重要景观规划策略,其规划与管理已受到广泛关注.关键景观组分的识别是生态网络规划与管理的重点和难点,为解决这一问题,本文借鉴图论网络分析理论提出了景观中心度的概念及度量方法,并探讨了景观中心度在生态网络规划与管理中的应用内容和框架.景观中心度方法虽然可为景观规划与管理中关键景观要素的确定和连续生态网络的构建提供新途径,但仍需从指标的生态意义、实验数据的分析和简单通用的分析软件等方面对该方法进行验证和完善.     

北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。     

多功能景观研究进展

多功能景观是当前景观生态学研究的热点问题之一,已成为景观生态学新的研究方向,但其概念、研究方法等诸多内容仍缺少系统地研究和介绍。多功能景观研究通过优化景观结构来增强景观的多功能性,是实现区域景观可持续发展的重要手段。探讨了多功能景观的概念,提出了当前国内外多功能景观的主要研究方向和研究方法。今后应进一步开展有关多功能景观的实践研究,继续完善其评价方法,并建立景观功能及其服务的监测机制。以期为将来开展景观规划与景观管理研究提供科学依据。     

“源”“汇”景观理论及其生态学意义

格局与过程的关系是景观生态学研究中的核心内容.景观格局指数是定量分析景观格局与生态过程的主要方法,但由于许多景观格局指数难以将格局与过程有机融合在一起而陷入困境,探讨景观格局分析中有效表征生态过程的理论与方法,对于景观生态学的发展具有积极意义.基于大气污染中的“源”“汇”理论,在已有研究基础上,提出了“源”“汇”景观的概念和理论.认为根据不同景观类型的功能,可以将他们划分为“源”“汇”两种景观类型,从而将过程的内涵融于景观格局分析中.该理论认为：（1）在格局与过程研究中,异质景观可以分为“源”“汇”景观两种类型,其中“源”景观是指那些能促进过程发展的景观类型,“汇”景观是那些能阻止或延缓过程发展的景观类型;（2）“源”“汇”景观的性质是相对的,对于某一过程的“源”景观,可能是另一过程的“汇”景观,“源”“汇”景观的分析必须针对特定的过程;（3）“源”“汇”景观区分的关键在于判断景观类型在生态过程演变中所起的作用,是正向推动作用还是负向滞缓作用;（4）不同类型“源”（或者“汇”）景观对于同一种生态过程的贡献是不同的,在分析景观格局对生态过程的影响时需要考虑这种作用的差异;（5）“源”“汇”景观理论可以应用于非点源污染、生物多样性保护、城市热岛效应等不同领域.“源”“汇”景观理论提出的主要目的是探究不同景观类型在空间上的动态平衡对生态过程影响,从而找到适合一个地区的景观空间格局.这一理论的提出有助于推动景观格局与生态过程研究的深入,希望以此为基础,通过大量的实证研究,丰富和完善“源”、“汇”景观的理论和方法.