摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放作用的研究

本文研究了摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放的影响,初步探讨了摇蚊在湖泊富营养化过程中的生态作用。结果表明,摇蚊幼虫能明显促进底泥中氮、磷的释放,而释放到水层中的氮、磷又容易被藻类吸收利用,从而促进藻类生长。这种生态效应与水体营养循环和富营养化的发生及发展过程间存在着重要的关系。     

摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放作用的研究

本文研究了摇蚊幼虫对底泥中氮、磷释放的影响,初步探讨了摇蚊在湖泊富营养化过程中的生态作用。结果表明,摇蚊幼虫能明显促进底泥中氮、磷的释放,而释放到水层中的氮、磷又容易被藻类吸收利用,从而促进藻类生长。这利,生态效应与水体营养循环和富营养化的发生及发展过程间存在着重要的关系。     

城市河道底泥污染生物修复技术研究

城市河道受污染底泥对水体产生大的二次污染,为有效的控制底泥污染物的释放和开发有效的水体治理技术方法,本研究利用人工模拟河道在连续流条件下,对河道污染底泥的生物修复及其对水体生物修复的影响进行了试验研究。研究结果表明:采用曝气增氧和投加底泥生物修复制剂联合处理的方式能达到好的底泥生物修复效果,能有效的提高底泥的生物降解活性(G值),削减底泥氮磷污染物的释放量,底泥G值与底泥氮、磷污染物释放量呈显著负相关性:单独采用曝气增氧和投加土著微生物制剂联合实施的生物修复方法对河道污染水体均具有良好的修复效果,但底泥的生物修复将对河道水体生物修复的效果产生大的影响。底泥生物修复后,对水体进行生物修复的处理效果更加显著,在相同实验条件下,对水体COD、氨氮的最大去除率由65.0%和16.30%提高到72.0%和41.0%,水体生物修复的周期由13 d缩短为6 d。     

衰亡期黑藻与生长期菹草交替生长对水体磷迁移的影响

为利用冷暖种交替控制水体磷污染、抑制水体富营养化,揭示湖泊演化规律和机理。研究设置单季植物组(黑藻组、菹草组)和交替生长组(黑藻组+菹草组)进行实验。交替生长组在黑藻衰亡期种植菹草,监测各组上覆水和底泥中各形态磷含量的变化,计算黑藻衰亡释放磷及菹草生长吸收磷的总量,同时测定环境因子指标。分析沉水植物交替生长(黑藻+菹草)过程对衰亡期沉水植物(黑藻组)释放磷所带来的二次污染的消减作用,并分析环境因子变化与磷含量之间的关系。实验结果表明:黑藻+菹草组显著(P<0.05)降低了上覆水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)的浓度;显著(P<0.05)降低了间隙水中DTP和SRP的浓度。底泥TP含量黑藻组呈上升趋势,黑藻+菹草和菹草组呈下降趋势。在采用菹草生物量期望2倍于衰亡植物黑藻生物量的模拟实验条件下,每实验组沉水植物黑藻衰亡分解所释放的磷为1.51 g,沉水植物菹草生长所富集吸收的磷为1.83 g。因此,菹草具备消减黑藻所释放磷的能力,可作为冷暖种交替控制水体富营养化的备选物种。实验组磷的迁移方向分别为:黑藻组磷迁移最终方向为底泥,黑藻+菹草组和菹草组磷的迁移方向为植物。黑藻+菹草组通过提高环境中DO和ORP,使得水相中磷向沉积物相中迁移,从而使得水相中各形态磷浓度保持在相对较低的水平。     

富营养化水体沉积物中磷的释放及其影响因素

综述了富营养化水体沉积物中磷的化学形态、释放规律及其影响因素。化学形态分为水溶性磷、铝磷、铁磷、钙磷、还原态可溶性磷、闭蓄磷、有机磷等 7种 ,其分布取决于各形态磷的性质。磷释放受 7种因素影响 ,厌氧、高 pH或低 pH值、高温、扰动、生物活动、底泥与水体含磷量的浓度差值以及钙质沉积物组分等因素均能促进沉积物中磷的释放。     

大镜山水库底泥磷释放模拟研究

通过模拟实验,研究了从耗氧到厌氧转变过程中期间大镜山水库底泥磷的释放特征。结果表明:两处底泥均表现为磷的释放,大坝区底泥释放速率高于库中区的底泥;两个点底泥的磷释放速率均先升高后缓慢降低,在第2周达到最大值;大坝区域底泥总磷和可溶性总磷释放的最大速率分别为6.64mg·m^-2·d^-1和1.37mg·m^-2·d^-1,库中区底泥的总磷和可溶性总磷的释放速率最大值分别3.24mg·m^-2·d^-1和0.62mg·m^-2·d^-1;底泥上覆水的氧化还原电位和pH均趋下降趋势,它们是影响底泥磷释放的重要影响因子。     

克隆植物乌菱对底泥磷含量及植株密度的表型可塑性响应

植物,尤其是克隆植物,能够通过表型变化来缓解外界压力,提高对环境的适应能力。该文研究了水生克隆植物乌菱(Trapa bicornis)对底泥磷含量(Sediment phosphorus concentration, SP)、植株密度(Plant density, PD) 及两者间交互作用的可塑性响应,探讨可塑性是否能促进其在富营养化环境中的生长。结果显示,底泥磷含量对乌菱的主菱盘叶数、同化根比根长、吸收根比根长以及叶、茎、同化根、吸收根与植株总磷含量等都有显著影响 (p<0.05),而植株密度对乌菱各生长及生理生态参数均无显著作用 (p>0.05);SP与PD的交互作用弱化了底泥磷含量对乌菱的效应。底泥磷含量和植株密度甚至改变了同化根、吸收根、茎、叶与总生物量之间的异速生长关系。研究结果表明:乌菱的表型可塑性变化主要受底泥磷含量的影响,乌菱通过器官生物量分配、形态结构及生理生态特征的调整来响应底泥磷含量的变化;同时,高的植株密度也可以提高其在富营养化生境下的生态适应性。     

环境因子对杭州西湖沉积物各形态磷释放的影响

对西湖沉积物的磷形态、粒径组成、化学组成进行了分析, 模拟研究了上覆水磷含量、光照、pH、温度、水动力条件等不同环境因子对西湖沉积物各形态磷释放的影响。结果表明, 上覆水为蒸馏水时的最大释磷量约为底泥-湖水系统的1.15倍, 且释放形态均以IP中的Fe/Al-P为主。在蔽光条件下的最大TP释放量约为光照条件下最大TP释放量的1.35倍。pH 是影响磷释放的重要因素, 在碱性条件下, 促进Fe/Al-P的释放; 在酸性条件下, 促进Ca-P 的释放。在高温条件下沉积物的释磷量会高于低温条件下的释磷量。沉积物各形态磷的释放量在15h后逐渐趋于平衡扰动状态达到平衡时TP释放量是静态释放平衡状态的1.61倍。研究结果旨在探讨不同环境因子对湖泊沉积物磷迁移转化的生态环境效应, 预测西湖内源磷释放的发展趋势, 为控制沉积物内源污染提供理论基础。     

水库磷收支及其调控措施研究进展

磷是主要的富营养化限制性因子,其收支途径和调控措施的研究是水库生态安全的重要保障.为推动水库磷的系统研究,进一步完善磷调控体系,本文归纳了水库磷的收支途径,分析了不同因素对磷收支的影响,并对常规调控措施进行了梳理.水库磷输入的主要来源包括上游河流、地表径流、生活生产污染、养殖投入、大气沉降和底泥释放.其中上游河流的输入是水库磷最大的来源.磷主要的输出途径为泄洪或放水,并受不同排水方式的影响.另外生物收获也会输出部分磷.水库磷收支平衡受水库功能、水文条件和水体理化性质等因素的影响,不同季节和地域的收支情况差异很大.在磷的调控治理上,人工湿地、前置库、底泥疏浚和生物操纵法是目前采取的主要措施.为有效去除磷,需根据水库不同生态特性和水质管理目标,选择或结合多种不同的调控方式.因此,未来的研究应突出水库生态特性,进一步对水库磷收支及其影响因素进行系统分析,并开展水库磷收支与其他营养物质之间影响关系的研究,在此基础上构建科学完善的管理体系,是有效削减水库磷的根本保障.     

湖泊底泥磷释放影响因素显著性试验分析

通过底泥正交模拟实验分析认为,温度、溶解氧、pH值和水动力均是影响双龙湖底泥磷释放的显著因素,各因素水平间有显著差异;影响因素显著性排序从大到小依次为溶解氧、温度、pH值、水动力;提高双龙湖水体的溶解氧水平是降低底泥磷释放的有效手段.     

原位生物技术对城市重污染河道底泥的治理效果

以扬州市典型城市内河河道为例研究了人工曝气、生态砖覆盖、生物填料覆盖、低位植物浮床(简称低位浮床)等原位生态处理技术对河道底泥污染释放及其对上覆水污染负荷贡献的治理效果.研究结果表明:经不同原位生态处理后,1)底泥中氨氮的释放速率下降50.3％-89.64％,平均为59.27％;底泥污染释放对上覆水氨氮负荷贡献量的去除率为36.59％-82.67％,平均为53.33％;2)底泥中总氮的释放速率下降20.96％-88.94％,平均为42.32％;底泥总氮释放对上覆水污染负荷贡献量的污染去除率为38.00％-67.06％,平均为54.96％;3)底泥中总磷的释放速率下降27.49％-91.00％,平均为55.31％;底泥总磷释放对上覆水总磷污染负荷贡献量的去除率为67.14％-98.46％,平均为84.33％;4)底泥中CODMn的释放速率下降11.84％-79.32％,平均为41.16％;底泥上覆水中CODMn的释放速率下降-1.25％--70.74％,平均为29.83％.研究还发现,原位生态处理技术在运行中对底泥污染治理的效果受该技术对底泥的扰动程度的影响,在进行集成应用的时候,对底泥扰动较大的技术应与对底泥扰动较小的技术相间应用,以减少工程技术运行中对底泥扰动造成的污染爆发式释放,达到更好的整体处理效果.     

典型高原湖滨带底泥细菌群落结构及多样性特征

【背景】高原湖泊的富营养化日趋严重,而湖滨带作为湖泊的保护屏障对外源污染物具有拦截净化等作用,水环境变化则会对底泥细菌产生深刻影响。【目的】探究高原湖滨带底泥细菌群落结构特征及与水体富营养化之间的联系。【方法】基于16S rRNA基因高通量测序技术分析了阳宗海南岸湖滨带8个不同样点的底泥细菌群落结构及多样性,并结合样品水体环境因子,采用主成分分析(PCA)和冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨了水体富营养化对底泥细菌群落结构及丰富度的影响。【结果】湖滨带底泥细菌与水体富营养化程度存在响应关系,在水体富营养化程度高的区域(S3)细菌丰富度较高,操作分类单元(operationaltaxonomicunits,OTU)高达1473。反之,在富营养化程度低的区域(S1)细菌丰富度较低,OTU为730。阳宗海南岸湖滨带底泥中主要优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi),含有少量的放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes);绿弯菌门(Chloroflexi)与水体富营养化程度具有相关性,在中度富营养化区域,绿弯菌门(Chloroflexi)的比重高达44.1%,而在轻度富营养化区域绿弯菌门(Chloroflexi)的比重仅为15.6%。通过环境因子分析发现,阳宗海湖滨底泥细菌受总磷(TP)、叶绿素a (Chla)和总氮(TN)影响较强。【结论】研究结果明确了高原湖泊湖滨带底泥细菌种群的结构、变化特征及其对于水体富营养化的响应,加深了高原湖泊底泥细菌的了解,为高原湖泊水体富营养化的防治提供理论基础。     

岱海表层沉积物中内源磷的释放

以北方半干旱地区典型内陆封闭湖泊岱海为研究对象,开展了上覆水质及多种环境因子(温度,pH,溶解氧,扰动,光照)对湖泊沉积物内源磷释放的影响研究。结果表明:(1)温度升高有利于内源磷的释放,湖泊水体在温度较高的夏季更易呈现富营养化状态;(2)碱性条件有利于磷的释放,岱海水体属微碱性环境(pH8.8),若水体pH进一步升高,将会造成沉积物内源磷的大量释放;(3)厌氧条件(ρDO0.8mg/L)有利于磷的释放,岱海湖心区水深较深,易形成厌氧环境,因此湖心区内源磷释放强度较浅水区大;(4)强烈扰动有利于磷的释放,这会对浅水区的底质产生较大影响;(5)照度通过底栖藻类的生物作用,间接地限制了沉积物释磷对上覆水中磷浓度的影响。     

穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)在不同程度富营养化水体中的营养积累特点及营养分配对策

通过对栽培于3个不同程度的富营养化水体(富营养化程度为水体1<水体2<水体3)中的穗花狐尾藻(MyriophyllumspicatumL.)进行研究,测定了不同时期植物体各个器官的氮磷含量及生物量分配,探讨了富营养化水对其营养积累及分配格局的影响。结果表明,重度富营养化的水体3中穗花狐尾藻组织中的氮含量显著高于其它两个水体;而由于水体1和水体2的氨态氮含量无显著差异,植物组织中的氮含量在水体1和水体2间无显著差异。富营养化程度高的水体2中植物磷的含量显著低于富营养化程度低的水体1中的植物,但在重度富营养化的水体3中,叶子的磷含量却远高于其它两个水体,这是由植物不同部位吸收的磷在各器官间分配不同所造成的。由于底泥的营养含量丰富,在3个不同程度的富营养化水体中,穗花狐尾藻的根冠比并未表现出明显差异。     

穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)在不同程度富营养化水体中的营养积累特点及营养分配对策

通过对栽培于3个不同程度的富营养化水体(富营养化程度为水体1<水体2<水体3)中的穗花狐尾藻(MyriophyllumspicatumL.)进行研究,测定了不同时期植物体各个器官的氮磷含量及生物量分配,探讨了富营养化水对其营养积累及分配格局的影响。结果表明,重度富营养化的水体3中穗花狐尾藻组织中的氮含量显著高于其它两个水体;而由于水体1和水体2的氨态氮含量无显著差异,植物组织中的氮含量在水体1和水体2间无显著差异。富营养化程度高的水体2中植物磷的含量显著低于富营养化程度低的水体1中的植物,但在重度富营养化的水体3中,叶子的磷含量却远高于其它两个水体,这是由植物不同部位吸收的磷在各器官间分配不同所造成的。由于底泥的营养含量丰富,在3个不同程度的富营养化水体中,穗花狐尾藻的根冠比并未表现出明显差异。     

微生物抑制剂对黑藻（Hydrilla verticillata）分解过程及水体碳、氮、磷的影响研究

为了解微生物抑制剂对沉水植物衰亡分解以及水体碳、氮、磷的影响,在实验室模拟条件下研究了有无微生物抑制剂 条件沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）的分解过程,以及对水体与底泥碳、氮、磷的影响,并将有微生物抑制剂作为实验组,无微生物抑制剂作为对照组。结果表明：实验组沉水植物分解损失量是对照组的2.09 倍。实验组释放的碳、氮、磷量分别是对照组的2.81、1.42、1.11 倍。实验组水体碳、氮、磷含量呈现先上升后下降的变化过程,而对照组水体碳、氮、磷达到最大值后,基本保持稳定。水体碳、氮、磷的最大值,实验组条件均大于对照组,微生物抑制剂对沉水植物的分解以及在沉水植物分解过程中,对水体营养物质产生了较大的影响。因此,在进行沉水植物模拟实验时需考虑微生物对沉水植物分解的影响。     

反硝化聚磷菌及其脱氮除磷机理研究进展

水体富营养化是当前水环境保护工作的重点关注问题,微生物修复富营养化水体具有高效、低耗且不产生二次污染等特点,已经成为富营养化水体生态修复的一种重要方式。近年来,对反硝化聚磷菌的研究及其在污水处理工艺中的应用越来越广泛。不同于传统的反硝化细菌联合聚磷菌去除氮磷工艺,反硝化聚磷菌在交替厌氧、缺氧/好氧条件下能同时进行脱氮除磷而被广泛关注与研究。值得注意的是,近几年报道的部分微生物仅在好氧条件下就可进行同时脱氮除磷,但是其脱氮除磷机理仍未理清。基于此,文中总结了目前发现的反硝化聚磷菌和同时硝化反硝化聚磷微生物的种类及特点,并对其脱氮与除磷的关系及其机理进行了系统性分析,对目前反硝化除磷存在的问题进行了梳理,最后对今后的研究方向进行了展望,以期为完善反硝化聚磷菌的脱氮除磷机理及工艺改进提供参考。     

雨洪调蓄视角下的城市人工湖水量平衡景观设计方法研究

作为水生态基础设施之一的城市人工湖,可以通过自身水量平衡的调节实现雨洪调蓄功能。但是当前城市人工湖规划建设普遍存在水量难以维持的矛盾。在厘清城市人工湖水量平衡基本原理与空间尺度的前提下,借助城市人工湖与自然湖泊水文循环过程的对比研究,构建出人工湖水量平衡过程,进而分析其8项水量平衡要素的影响因子及调控可行性,并从风景园林专业可控的视角,将城市人工湖水文循环过程与景观要素进行耦合,建立起以水量平衡为目标的城市人工湖景观设计导则,通过“空间结构对位”和“物质载体对应”2个设计步骤实现水量调控。以期为城市人工湖水量保持的现实问题提供普适性的规划设计方法体系,拓展水生态基础设施研究领域的范畴,为“海绵城市”的建设提供理论借鉴与实践参考。     

两种沉水植物对间隙水磷浓度的影响

为研究两种根系特征的沉水植物在生长过程中对间隙水中磷浓度的影响,选取根系较多的沉水植物苦草和根系相对较少的沉水植物黑藻作为实验材料,监测底泥中间隙水各形态磷含量及环境因子的变化,探讨不同根系特征沉水植物对间隙水中磷的影响。结果表明:黑藻和苦草实验组沉积物间隙水中各形态磷的浓度均呈不同程度的降低,黑藻和苦草对于稳定水质,减少底泥中磷向水中转移具有明显的效果;沉水植物不同,底泥间隙水中溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)存在明显差异。实验结束时黑藻组和苦草组间隙水中DTP的浓度分别为0.24,0.01 mg/L,SRP的浓度分别为0.22 mg/L,0.004 mg/L。间隙水中磷的形态主要以DTP和SRP为主,溶解性有机磷(DOP)的含量相对较低。沉水植物对间隙水中磷的吸收是降低间隙水中磷含量的重要原因,苦草的吸收能力大于黑藻。沉水植物根系通过降低底泥p H值,提高氧化还原电位(Eh)的方式抑制了底泥中磷的释放。     

筑坝河流磷素的迁移转化及其富营养化特征

人类活动过量营养物质输入是导致河流富营养化的主要原因,而河道过度的人为调控则进一步复杂化了河流的营养状态变化。闸坝是河流人为调控的重要工程措施之一,提高水资源利用效率的同时严重干扰了河流自然的生物地球化学循环,产生诸多负面生态环境效应。磷素的迁移转化对河流的营养限制作用受到越来越多的关注,国内外已有研究在筑坝河流磷的富营养化特征方面,已经取得了较为深刻的认识:水库闸坝建设滞留大量磷素,导致河流水体磷含量升高、营养物质比例变化,沉积物储存过量磷素形成的内源释放威胁,以及进一步浮游植物和有害藻类的生长响应等,使得筑坝河流的富营养化生态风险升高;在此基础上,也提出了根据降雨分配和闸控库区储水,合理设置闸坝泄流方式,以改善筑坝河流富营养化生态风险的重要管理思路。对于闸坝调控作用与水体富营养化的定量关系还有待进一步的探讨,而且随着河流资源开发和人为调控力度的增强,河流闸坝建设所产生的系列生态环境问题日益严峻,对此提出还需要系统研究的方向:闸坝调控作用下河流磷素的富营养化机制及其与氮、碳等元素的耦合作用,筑坝河流沉积物内源污染的综合管理,以及闸控景观河流的生态建设和修复等。