镉在白骨壤模拟湿地系统中的分布、迁移及净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统,分别用正常(C₁)、5倍(C₅)和10倍(C₁₀)3种人工配置的不同浓度的污水每周定时定量对模拟系统污灌1年,研究重金属Cd的分布、迁移以及系统对Cd污染的净化效果.结果表明,由人工污水加入系统中的Cd主要存留在土壤子系统中(87.67%～96.74%),只有很少部分迁移到植物体和凋落物中,约占总加入量的0.43%～3.23%;白骨壤植物各器官中Cd含量在根中最高;模拟系统对污水中Cd的净化效果显著,在植物-土壤系统中,正常、5倍和10倍浓度组的净化率分别为90.43%、97.17%和97.06%,在无植物系统中,对应组分别为93.29%、93.10%和90.4%.     

白骨壤模拟湿地系统中磷的分配循环及其净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统 ,分别用正常、5倍和 10倍 3种不同浓度的人工配置的污水每周定时定量对模拟系统进行污灌 1a。研究营养污染物 P在系统中的分配、循环及其被净化的效果。结果表明 :随污水处理浓度的升高 ,被更换的潮汐水中的含 P量和土壤含 P量都有明显提高 ;植物体各部分含 P量的高低顺序排列为 :叶 >茎 >根 ;在植物 -土壤系统中4个组分 CA0 、CA1 、CA5和 CA1 0 植物中 P元素的周转期依次为 4 .70 a、4 .6 1a、3.80 a和 5 .4 4 a;模拟植物 -土壤系统对污水中 P的净化效果显著 ,CA1 、CA5和 CA1 0 组的净化率分别为 81.2 3%、94 .4 0 %和 95 .6 3%。     

白骨壤模拟湿地系统中Pb的分布、迁移及其净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统,分别用正常(NW)、5倍(FW)和10倍(TW)浓度人工配置的城市污水每周定时定量对模拟系统污灌2次,用海水作对照(CL),持续1年。研究重金属Pb在湿地系统中的分布、迁移及其被净化的效果。结果表明：加入系统中的Pb主要存留于土壤子系统中,很少迁移到植物体和凋落物中：植物各器官中的Pb含量在根中最高;模拟系统对重金属。Pb的净化效果显著,各污水处理组分别为：NW组97．97％、FW组97．86％、TW组98．06％。根据物质平衡模型计算得土壤子系统。Pb的环境容量较大,因此整个模拟系统对Pb污染的承受力较大。     

重金属镉对红树植物白骨壤和桐花树幼苗生理特性的影响

通过砂泥栽培实验研究了红树植物桐花树和白骨壤幼苗在含Cd 0.6～30 mmol·L~(-1)系列海水培养液中某些生理特性的变化。当培养液中Cd浓度为0.6 mmol·L~(-1)时桐花树和白骨壤幼苗生长正常,叶绿素含量和光合速率变化不大。当高于12 mmol·L~(-1)时,除桐花树和白骨壤幼苗除POD酶活性越来越高之外,叶绿素含量、光合速率、SOD、CAT酶活性均不断减弱,而且浓度愈高,这些指标下降愈大。结果表明Cd对红树植物桐花树和白骨壤幼苗具有毒害作用,Cd浓度愈高对其毒害愈严重,两种红树植物比较,桐花树抗重金属镉毒害的能力大于白骨壤。     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的争化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%.重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一.与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用.由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少.     

无瓣海桑模拟湿地系统对污水的净化效应

在温室中建立红树林植物无瓣海桑(Sonneratia apetala Buch-Ham)模拟湿地系统,分别用正常浓度(SW)、5倍浓度(FW)和10倍浓度(TW)3种人工配制的生活污水定时定量对模拟系统污灌4个月,无瓣海桑模拟湿地系统对人工合成污水中污染物总净化率平均为N 84.6%,P 91.2%,Cd 91.2%,Pb 94.8%,Zn 84.9%,Cu 87.1%,其中土壤子系统在总净化率中所占比例平均为N 54.5%,P 76.5%,Cd 99.1%,Pb 99.6%,Zn 99.3%,Cu 99.2%。重金属有99%以上是积累在土壤中,表明土壤子系统是本模拟湿地系统净化的主体,这也是植物借以避免污染物伤害的原因之一。与不栽种植物的比较,栽种无瓣海桑的系统中土壤子系统的重金属净化率高,说明红树植物在模拟湿地净化系统中起了重要作用。由于土壤中N、P被无瓣海桑吸收用于生长,栽种了无瓣海桑的土壤子系统的积累量比不栽种的子系统少。     

拉关木小苗在白骨壤林内及林缘生长实验研究

探讨引进的红树植物拉关木(Laguncularia racemosa)是否对本土红树植物白骨壤林(Avicennia marina)造成入侵风险。通过野外种植实验, 将1年生拉关木苗种植在成熟白骨壤林的林内和林缘, 每月观察记录并测量其生长指标。结果表明: 白骨壤林内和林缘的1年生拉关木苗的月均苗高增量变化趋势相似, 均表现为夏季高, 冬季低; 月均基径增量表现为林内低于林缘, 且随着种植时间的延长而降低。白骨壤林内和林缘的拉关木苗野外种植13个月后的苗高增量仅为14.1 cm和13.5 cm, 基径增量仅为1.0 mm和1.5 mm, 叶片数增量均为负值, 分别为-0.4片和-0.7片, 可见外来种拉关木苗在厦门海沧湾的白骨壤林内及林缘生长速度缓慢, 不具有速生快长特性, 因此, 外来红树植物拉关木只有在其适宜生长的环境才能表现出速生的特性。种植13个月后, 白骨壤林内和林缘拉关木苗的存活率仅为4.7%和5.3%。表明由于光照强度、低温等环境因子的限制, 引进种拉关木小苗很难通过自然扩散在厦门本土红树植物白骨壤林内自然更新生长。     

五种红树植物通气组织对人工非潮汐生境的响应

红树植物自然条件下生长于河口、海岸潮间带。受潮汐作用影响,红树植物在生理、形态、结构上对渍水环境产生了相应的适应机制。其中红树植物通气组织的发达程度与其耐淹水的能力具有很高的相关性,是衡量红树植物耐淹浸能力的重要依据。利用测定孔隙率和石蜡切片面积比两种方法揭示了华南地区5种红树植物优势种：白骨壤 (Avicennia marina)、红海榄 (Rhizophora stylosa)、木榄 (Bruguiera gymnorrhiza)、秋茄 (Kandelia candel)和桐花树 (Aegiceras corniculatum)在自然条件和人工生境下根通气组织的发育规律,并用石蜡切片研究了茎和叶的通气组织发育状况。结果表明：两种方法测得根的通气组织发育程度的结果相关性显著（P<0.05）。5种红树植物通气组织主要产生于根部,茎和叶发育较少,除了潮汐生境中白骨壤根的通气组织为根、茎、叶总和的48.16%、非潮汐生境中桐花树根为43.81%,其余树种根部通气组织占总体的50%以上。自然潮间带生境中,桐花树、木榄、白骨壤、秋茄、红海榄,通气组织分别为(14.98±3.34)%、(27.83±2.3)%、(29.64±3.17)%、(3009±4.12)%、(42.12±3.14)%,通气组织比例与其在潮间带上的分带性和演替序列较为吻合。非潮汐人工生境下,红海榄、木榄、秋茄、桐花树和白骨壤根部通气组织较自然生境下均有所增加,说明各树种对非潮汐淹浸条件具备一定的适应力。根据非潮汐生境下通气组织的比例可判定它们对恒定水位的适应能力依次为：桐花树>白骨壤>秋茄>木榄>红海榄。红树植物对非潮汐淹浸条件的适应有利于在沿海地区开展人工生境下红树林的栽培与推广应用,研究结果对提高栽培成活率,更大限度地发挥红树林的生态服务价值,具有重大的实践意义。     

深圳福田红树植物群落特征及金属元素分布状况

通过对深圳福田红树林群落特征的研究,对红树植物的区系组成、群落的外貌和结构、群落的主要类型和分布进行了概述,并对该红树林中的桐花树+秋茄+白骨壤+老鼠簕+海漆混交群落林地土壤和红树植物的金属元素分布进行分析。结果发现,该林地土壤金属元素含量分布具有一定规律性,元素K、Na、Ca、Mg在各层土壤中分布均匀;必需金属元素Fe、Mn在各层土壤中含量变化不明显;非必需重金属元素Cr、Ni、Pb、Hg、Cd和必需元素Zn、Cu含量从底层至表层逐步提高;金属元素在该林地红树植物中分布也具有一定规律性,元素K、Na、Ca、Mg在五种红树植物的不同部位均大量存在;必需金属元素Fe、Mn、Zn、Cu在各种红树植物中含量FeMnZnCu;非必需重金属元素Cr、Ni、Pb、Hg、Cd在各种红树植物中含量表现出差异性,秋茄和海漆中Ni含量较大,白骨壤中Pb含量最大,桐花树中Cr含量最大,老鼠簕Cu含量最大,Cd和Hg在五种红树植物中含量都最低;植物中金属元素含量分布和土壤中金属元素含量分布具有相关性。     

人工湿地污水处理系统三种红树植物抗性生理特性

研究了淡水条件下潜流型人工湿地污水处理系统中红树植物海桑、桐花树和木榄的抗性生理特性.结果表明,在为期1年的试验中,人工湿地污水处理系统3种红树植物超氧物歧化(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性持续升高并维持在较高水平,脯氨酸含量在7～9月达到最高水平,质膜透性没有明显的变化规律.对人工湿地与深圳福田自然保护区3种红树植物抗性生理指标进行比较,前者SOD、POD和CAT活性明显低于后者,脯氨酸含量前者明显高于后者,而丙二醛（MDA）含量和质膜透性则两者没有差别.3种红树植物能较好地适应淡水条件下潜流型人工湿地污水处理系统.     

白骨壤模拟湿地系统中氮的分配、循环及其净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统 ,分别用正常、5倍和 10倍浓度的人工配置的城市污水每周定时定量对模拟系统污灌 2次 ,用海水作对照 ,持续 1年。研究营养污染物氮在系统中的分配、循环及被净化的效果。结果表明 ,随污水处理浓度的升高 ,被更换的潮汐水中的含氮量和土壤含氮量都有较大提高 ;植物体各部分含氮量的高低顺序排列为叶 >茎>根 ;各处理组植物中氮元素的周转期依次为 4 81年、5 81年、4 5 8年和 5 86年 ;模拟系统对污水中氮的净化效果显著。     

人工污水对秋茄幼苗形态及解剖构造的影响

在温室中建立模拟的秋茄湿地系统, 对照组用人工海水, 其余组分别用3 种不同浓度的人工污水定时定量对模拟系统进行灌溉, 持续1 年。结果表明污水影响植物根系的发育, 胚轴、茎和叶片的形态结构相应发生变化, 这些变化应该是秋茄幼苗为适应污染物而主动产生的, 因此其抗污性较强。     

模拟湿地系统中土壤氮磷释放的动态研究

温室中建立模拟湿地系统,定期定量用人工污水灌溉１ａ,取污灌土壤测定其所含营养元素,以研究其释放动态．结果显示,Ｐ元素释放的快速反应于浸提１ｈ基本达到平衡,缓慢过程则达到平衡所需的应在浸提２４ｈ以上．Ｎ的解吸与吸附平衡过程也可用Ｐ素释放的快速反应和缓慢过程来解释．持续１ａ的排污并未造成土壤中Ｎ、Ｐ行为的显著改变,也即土壤对人工污水的承受力较大．     

人工污水中的磷在模拟秋茄湿地系统中的分配与循环

在温室中建立模拟秋茄湿地系统,含底泥、潮汐海水和１年生秋茄苗。对照组用１５‰的人工海水,污水处理组分别用正常、５倍和１０倍浓度的人工污水每时、定量对模拟系统污２次,持续１ａ,用以研究Ｐ在系统中的分配和循环。结果表明：加入系统的污 Ｐ主要存留在土壤中,留存于植物体物凋落叶中的很少;植物吸收土壤或污水中的Ｐ在污水处理组中,以叶中含量最大,对对照组以根含量最高有明显的区别;对照组及３个污水处理组Ｐ元素的     

Phosphorus removal coupled to bioenergy production by three cyanobacterial isolates in a biofilm dynamic growth system

In the present study a closed incubator, designed for biofilm growth on artificial substrata, was used to grow three isolates of biofilm-forming heterocytous cyanobacteria using an artificial wastewater secondary effluent as the culture medium. We evaluated biofilm efficiency in removing phosphorus, by simulating biofilm-based tertiary wastewater treatment and coupled this process with biodiesel production from the developed biomass. The three strains were able to grow in the synthetic medium and remove phosphorus in percentages, between 6 and 43%, which varied between strains and also among each strain according to the biofilm growth phase. Calothrix sp. biofilm turned out to be a good candidate for tertiary treatment, showing phosphorus reducing capacity (during the exponential biofilm growth) at the regulatory level for the treated effluent water being discharged into natural water systems.

Besides phosphorus removal, the three cyanobacterial biofilms produced high quality lipids, whose profile showed promising chemical stability and combustion behavior. Further integration of the proposed processes could include the integration of oil extracted from these cyanobacterial biofilms with microalgal oil known for high monounsaturated fatty acids content, in order to enhance biodiesel cold flow characteristics.     

Integrative Application of Soil Conditioners and Bio-augmentation for Enhanced Heavy Metal Stabilization from Wastewater and Improved Growth of Nicotiana alata L. and Petunia hydrida L.

Wastewater generated from industries contains numerous contaminants, among which heavy metals (HMs) are non-degradable. This research work highlights the use of commonly used ornamental plants, Nicotiana alata L. and Petunia hydrida L., with compost (C) and peat moss (M), and rhizospheric bacterial augmentation using Pseudomonas japonica, for the phytostabilization of HMs from synthetic wastewater. After plant–soil acclimatization, plants were exposed for 6 weeks to synthetic wastewater, containing cadmium, chromium, copper, lead, nickel, and zinc concentrations (based on the HMs level of wastewaters collected from textile and pharmaceutical industry). Physiological response, biochemical status, and enzymatic fluctuations of plants and the distribution of HMs in plant parts and soil, were quantified. With the combined use (5% each v/v conditioner/soil) of C and M, in bio-augmented soil, physiological response and enzymatic status of both plants improved, with decreased stress injury due to HMs. Further, the plant HMs uptake was reduced, with better stabilization of HM in soil. For better phytostabilization of HMs in wastewater, the use of compost, peat moss, and bacterial augmentation is recommended with Nicotiana alata L. and Petunia hydrida L.