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.     

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。     

菖蒲和石菖蒲的生长特性及其对生活污水净化功能的比较研究

以菖蒲和石菖蒲为对象,通过漂浮栽植研究了其在不同浓度生活污水中的生长特性及其对污水TN、NH3-N、TP、CODCr的去除情况。结果表明,菖蒲在中浓度污水中生长最好,其生物量显著高于低、高浓度,而石菖蒲在低浓度污水中生长最好,其生物量显著高于中、高浓度。菖蒲对中浓度污水中TN、TP、CODCr的去除率分别为96.85%、82.62%、88.89%,对低浓度污水中TN、TP、CODCr的去除率分别为99.87%、91.38%、83.34%,净化效果均高于高浓度(96.58%、80.96%、77.55%),但对NH3-N的去除率在高浓度污水中最好,为99.46%。石菖蒲净化中浓度污水的效果最好,对TN、NH3-N、TP、CODCr的去除率分别为94.20%、78.06%、89.43%、74.98%,对高浓度污水中的NH3-N、TP、CODCr的去除效果也较好,去除率分别为94.62%、91.95%、87.08%,但对TN去除率为59.14%,显著低于低浓度(98.73%)和中浓度(94.20%)。     

无粪便生活污水SMBR快速处理技术

针对传统生活污水水质相对复杂,处理与回用较为困难的问题,提出在收集时排除粪便水,选择厨房、洗漱、洗澡、洗涤的污水,利用浸没式膜生物反应器(SMBR)技术实现无粪便污水的快速处理,再生水回用于冲厕.结果表明:此种污水COD、NH4+-N和TP含量低,具有良好的可生化性,可大大降低处理周期与处理成本.本技术优化的主要工艺条件为:污泥浓度范围7000～9100 mg·L-1,污泥龄(SRT)40～55 d,水力停留时间(HRT)为80min,气水比为12～15,处理效果好,微滤膜对稳定出水水质起到重要作用.在此条件下,COD、NH4+-N和TP去除率分别为85.5%、53.1%和44.9%.出水COD在20～30 mg·L-1,BOD5为1～5 mg·L-1,NH4+-N为2～3.08 mg·L-1,TP为0.59～0.9 mg·L-1,LAS为0.41～0.67 mg·L-1,去除效果较好,再生水水质可达到<城市污水再生利用城市杂用水水质>(GB/T 18920-2002)标准.     

不同营养条件下竹叶眼子菜NH4^＋-N吸收动力学的初步研究

以竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)无菌系种苗为试验材料,研究了不同水体营养浓度水平(低营养:TN 0.213 mg·L-1,TP 0.0093 mg·L-1;中营养:TN 0.71 mg·L-1,TP 0.031 mg·L-1;高营养:TN 7.1 mg·L-1,TP 0.31 mg·L-1)对其生长与NH+4-N的吸收动力学参数的影响.结果表明,不同浓度水体营养对竹叶眼子菜生长的影响较小,而NH+4-N的吸收动力学参数有显著差异.竹叶眼子菜在高、中和低营养培养条件下的NH+4-N最大吸收速率Vmax分别为 41.1、 29.1、 21.1 μmol·g-1·h-1,米氏常数Km分别为 0.356、 0.306、 0.122 mmol·L-1.竹叶眼子菜营养吸收动力学与其生长环境关系紧密,在低浓度生长环境中时,竹叶眼子菜可以通过降低Km值来提高对营养离子的亲和力以满足营养需求;在高浓度生长环境中,该植物通过增大吸收潜力来适应高营养.     

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。     

四种冬季水生植物组合对富营养化水体的净化效果

选择10种耐低温的水生植物构建4种植物组合,研究了冬季低温环境下不同水生植物组合对富营养化水体的净化效果.结果表明:组合1[常绿水生鸢尾(Iris hexagonus Hybrid)*羊蹄(Rumex japonicus)+金叶“金钱蒲”(Acorus gramineus“Ogan”)+反曲灯心草“蓝箭”(Juncus inflexus“Blue Arrows”)]4种植物均能在试验富营养化水体中茂盛生长,且对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为47.8％、52.2％、32.4％和70.1％;组合2[常绿水生鸢尾+羊蹄+金叶“金钱蒲”+大苞萱草(Hemerocallis middendorfii)]4种植物也都能在试验富营养化水体中存活,并且有一定量的生长,对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为44.2％、58.5％、34.6％和67.8％;而未种植物的对照对TN、NOx-N、NH4-N和TP的去除率分别为40.0％、25.9％、27.3％和64.5％;组合1和2对富营养化水体有较好的净化效果.组合3和组合4中由于吊兰(Chlorophytum comosum)和三穗薹草(Carex tristachya)等植物长势较差,仅对NOx-N具有较明显去除能力,对其他指标去除效果不明显.通过这些水生植物在富营养化水体中生长特性和对营养元素的去除能力,发现冬季组合1和2的净化效果较好,是低温条件下适宜的浮床植物组合形式.     

潜流人工湿地在城市污水三级处理中的应用

采用页岩/钢渣强化潜流人工湿地作为城市污水处理厂三级处理工艺.结果表明:在平均水力负荷为0.32 m·d-1的条件下,当进水有机物(CODcr)、总氮(TN)、总磷(TP)平均浓度为33.9、15.1和1.57 mg·L-1时,出水CODcr平均浓度为13.6 mg·L-1去除率为60%,面积速率常数KA值为0.3 m·d-1温度对CODcr的去除影响不明显;出水TN浓度在5.4～14.3 mg·L-1之间波动,KA值为0.09～0.31 m·d-1,去除率受温度的影响较大,随着进水硝态氮比例的提高和运行时间的延长,湿地对TN的去除效率有上升趋势;稳定阶段出水TP浓度为0.6 mg·L-1去除率为50%,KA为0.26 m·d-1温度对,TP去除影响不大.     

浮床植物净化生活污水中N、P的效果及N2O的排放

在温室内采用浮床无土栽培技术,研究了黑麦草(Lolium mutliflorum)、水芹(Oenanthe javanica)和香根草(Vetiveria Zizanioides)3种植物对生活污水中N、P的去除效果及净化过程中N2O的排放特征。结果表明,浮床植物系统对生活污水的TN、NH4 -N和TP具有良好的净化效果。同对照系统相比,浮床黑麦草、水芹和香根草系统对TN的平均去除率分别提高了26.2%,22.9%,4.1%;对NH4 -N的去除率分别提高了31.4%,14.5%,3.0%;对TP去除率分别提高了33.1%,54.2%,15.5%。净化周期内,浮床各系统的TN、NH4 -N和TP浓度随着污水停留时间的延长直线下降,而NO3-N浓度却因系统内硝化强度大于反硝化强度而产生了累积;植物的存在明显的促进了浮床系统的N2O排放,浮床黑麦草、水芹、香根草和对照系统N2O的平均排放通量分别为174.44μg/(m2.h),82.19μg/(m2.h),112.49μg/(m2.h)和44.81μg/(m2.h)。浮床系统N2O排放通量的日变化呈现出夜间下降而白天增加的规律,与温度的昼夜变化规律基本相同,表明温度的升降直接影响了N2O的生成及排放。     

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。     

模拟人工湿地中植物多样性对铵态氮去除的影响

为了研究植物多样性对人工湿地生态系统的氮去除功能和硝化作用的影响,在模拟人工湿地中配置了单种和4种植物混种2个处理,并以铵态氮为唯一入水氮源负荷。结果表明:混种系统出水中的无机氮浓度显著低于单种系统(分别为3.41和7.20mg·L-1,P<0.05),铵态氮浓度也显著低于单种系统(分别为1.35和4.11mg·L-1,P<0.05);而出水硝铵浓度比(NO3-∶NH4+=1.55)则高于(P<0.05)单种系统(0.80),说明多样性增强了系统的硝化作用;混种系统基质的无机氮存留量(1455mg·m-2)低于(P<0.05)单种(2235mg·m-2),说明混种系统中可能存在资源的互补利用;根据物质平衡法推算出混种系统中植物总的氮吸收量对无机氮去除的贡献率(48%)大于(P<0.05)单种(31%),植物的可移除部分(地上)对无机氮移除的贡献率也呈现此规律(混种和单种分别为33%和20%,P<0.05);基质氮存留在2种系统中的贡献率则与植物吸收规律相反(混种和单种分别为5%和9%,P<0.05);混种系统中的反硝化作用、氨挥发和微生物的氮固持等对氮去除的贡献率低于单种系统。     

固定化微生物处理模拟污染地表水

以聚乙烯醇和海藻酸钠为包埋剂、驯化后的活性污泥为包埋菌剂,制备固定化微生物颗粒,其中包埋剂与包埋菌剂的比例为2:1。将该固定化微生物颗粒按20%的填充率装填到自制反应器中,用于处理模拟污染地表水,研究该固定化微生物的性能特点及其对模拟污染地表水的净化效果。结果表明:固定化微生物反应器的最佳水力停留时间为10h,最佳进水COD负荷为1.15～1.85g·L-1·d-1。在水温为20～29℃、溶解氧为3～4mg·L-1、水力停留时间为10h的条件下,当进水COD浓度为70.58～91.76mg·L-1、铵氮浓度为13.68～17.82mg·L-1时,COD去除率>62.3%,铵氮去除率>90.6%,表明固定化微生物能够有效地去除污染地表水中的COD和铵氮。     

呼伦贝尔草地植物群落与土壤化学计量学特征沿经度梯度变化

植物化学计量学特征在大尺度上主要受纬度和经度两个因素影响。纬度梯度上温度因子变化对植物化学计量特征的影响已有大量研究,但是关于经度梯度上降雨因子变化对植物化学计量特征影响的研究却较少。选取呼伦贝尔草原,研究经度梯度上植物化学计量特征和土壤养分指标的变化规律,从经度梯度和养分供给两方面分析植物群落化学计量特征的变化规律,研究结果如下:1)植物群落叶片C含量变化范围为440.76—452.72 mg/g,N含量变化范围为17.79—30.88 mg/g,P含量变化范围为1.31—1.71 mg/g;群落叶片C含量、C/N随经度升高显著增加;群落叶片N含量随经度升高显著下降;植物群落P含量也呈下降趋势,但是关系不显著;植物群落C、N和P元素总量随着经度升高而显著增加。2)0—10 cm土壤全碳、全氮、全磷、有机碳受降雨量变化和植物群落元素总量影响,随着经度梯度升高而增加;但土壤铵态氮、硝态氮在经度梯度上没有表现出规律性的变化趋势。3)土壤全碳、有机碳、全氮、全磷和速效磷与植物群落叶片C、N和P含量没有显著相关关系,但与植物群落C、N和P元素总量呈显著正相关关系。该区土壤有效磷含量(8.13 mg/kg)高于全球平均值(7.65 mg/kg),但植物群落叶片磷含量平均值(1.5 mg/g)低于全球平均值(1.77 mg/g)。通过研究结果推测:植物通过对气候条件的长期适应,群落水平C、N和P含量沿经度梯度形成一定的分布格局;降雨量影响植物群落元素积累的总量,从而与土壤养分含量呈显著正相关关系;植物叶片P含量低的原因并非是由于土壤中磷的供给不足所致,而是植物对环境长期适应形成的策略。     

滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程

采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,研究了滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程.结果表明: 纳帕海湖滨湿地植物群落可以划分为4个群丛,群落演替规律为水生植物群落→沼泽植物群落→沼泽化草甸植物群落→草甸植物群落.随植物群落演替,群落盖度、密度、多样性指数、物种丰富度和地上生物量均增大,群落高度减小;植物水分生态型演替规律为水生植物→沼生植物→湿生植物→中生植物.随群落演替,湿地水体矿化度、硬度和碱度均降低,氨氮和总磷含量升高,总氮和硝态氮含量变化不明显;土壤pH、有机质和全氮含量逐渐降低,全磷和全钾含量逐渐升高,速效氮和速效磷含量先增大后减小.CCA分析表明,群落结构和物种组成主要受水分梯度影响,土壤pH、全磷和湿地水的总氮、氨氮对湿地植物物种分布和群落演替影响显著.     

辉腾锡勒草原干涸湖泊中氨氧化微生物群落结构分析

【目的】以内蒙古辉腾锡勒草原九十九泉湿地为对象,研究湖泊干涸过程中氨氧化微生物的群落结构及其变化。【方法】通过MPN-PCR定量测定氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的数量;构建amoA基因克隆文库,进行系统发育分析;结合土壤环境因子,探讨湿地退化过程中影响氨氧化微生物的潜在因素。【结果】依湖泊湿地退水梯度的不同样点中,有75%的样点AOB的数量高于AOA,AOB与AOA的数量比率为0.3-18.1。从湖心到湖岸草原带,AOA和AOB的数量有明显增加,但生物多样性呈降低趋势,二者没有呈现正相关。研究发现,AOB的数量与土壤中NH 4+-N的变化存在良好响应。系统发育分析显示,退化湖泊湿地AOA克隆序列均来自于泉古菌门(Crenarchaeota);AOB的amoA基因的克隆序列大部分与亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)有一定同源性,较少部分与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)有一定同源性。【结论】湖泊退水过程增加了湿地土壤氨氧化微生物的数量,而氨氧化微生物的种群丰度有所降低。AOA和AOB群落对湖泊湿地的退化过程做出了响应,其中AOB的响应较为明显,氧化条件和土壤铵浓度的改变可能是促成这种响应的重要原因。     

Potential of constructed wetlands in treating the eutrophic water: evidence from Taihu Lake of China

Three parallel units of pilot-scale constructed wetlands (CWs), i.e., vertical subsurface flow (VSF), horizontal subsurface flow (HSF) and free water surface flow (FWS) wetland were experimented to assess their capabilities in purifying eutrophic water of Taihu Lake, China. Lake water was continuously pumped into the CWs at a hydraulic loading rate of 0.64 m d(-1) for each treatment. One year's performance displayed that average removal rates of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen (NH(4)(+)-N), nitrate nitrogen (NO(3)(-)-N), total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) were 17-40%, 23-46%, 34-65%, 20-52% and 35-66%, respectively. The VSF and HSF showed statistically similar high potential for nutrients removal except NH(4)(+)-N, with the former being 14% higher than that of the latter. However, the FWS wetland showed the least effect compared to the VSF and HSF at the high hydraulic loading rate. Mean effluent TP concentrations in VSF (0.056 mg L(-1)) and HSF (0.052 mg L(-1)) nearly reached Grade III (0.05 mg L(-1) for lakes and reserviors) water quality standard of China. Wetland plants (Typha angustifolia) grew well in the three CWs. We noted that plant uptake and storage were both important factors responsible for nitrogen and phosphorous removal in the three CWs. However, harvesting of the above ground biomass contributed 20% N and 57% P of the total N and P removed in FWS wetland, whereas it accounted for only 5% and 7% N, and 14% and 17% P of the total N and P removed in VSF and HSF CWs, respectively. Our findings suggest that the constructed wetlands could well treat the eutrophic lake waters in Taihu. If land limiting is considered, VSF and HSF are more appropriate than FWS under higher hydraulic loading rate.     

公园水体浮游植物与环境因子的关系

于2006年10月—2007年9月,对上海市10个公园景观水体水质环境因子及浮游植物群落结构进行逐月监测,应用主成分分析(PCA)和典范对应分析(CCA)探讨了浮游植物数量与水质环境因子之间的关系,评价了城市水环境状况,以期为公园水体的水质管理提供科学依据。结果表明:共鉴定公园水体浮游植物8门167种,浮游植物丰度范围为2.16×106～7.87×106cells·L-1,主要以蓝藻、硅藻、绿藻为主,优势种由皮状席藻(Phormidium corium)、窝形席藻(Ph.fovedarum)、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、尖针杆藻(Synedraacus)、银灰平裂藻(M.glauca)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)等组成;公园景观水体水温变幅为7.9～29℃,水深0.79～1.05m,透明度0.5～0.70m,总氮0.896～3.9mg·L-1,铵氮0.224～1.979mg·L-1,硝酸盐0.126～0.346mg·L-1,亚硝酸盐0.015～0.140mg·L-1,总磷0.063～0.372mg·L-1,活性磷0.007～0.194mg·L-1,化学需氧量为5.418～10.685mg·L-1。PCA分析表明,水温、透明度、氮磷营养因子以及化学需氧量是影响浮游植物密度变化的主要因素。CCA分析表明,总氮、总磷、透明度和水温是影响浮游植物群落结构季节变化的主要驱动因子。     

无菌条件下小麦氨基酸态氮及铵态氮营养效应研究

对铵态氮(硫酸铵)、氨基酸态氮(甘氨酸,谷氨酸及赖氨酸)和缺氮无菌砂培条件下小麦单株干物重、全氮量及根、叶谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性作了研究．结果表明,铵态氮和氨基酸态氮均可被小麦吸收,且吸收量相当．培养30d后,甘氨酸和谷氨酸处理的小麦干物重显著高于缺氮及铵态氮处理,而铵态氮、赖氨酸及缺氮处理的干物重相近．低浓度铵态氮(0．7mmol·L^1)培养15d的小麦仅根的GPT活性显著高于缺氮处理,而高浓度(35．7mmol·L^1)处理6h对这两种转氨酶活性影响不大.不同种类、不同浓度的氨基酸态氮培养15d或处理6h后,小麦植株根、叶的GOT或GPT活性变化趋势有较大差异,这反映出小麦外源氨基酸主要同化部位及同化量,与氨基酸种类及浓度有较大关系．     

不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征

以滇西北高原纳帕海湖滨退化湿地为研究对象,对比分析了人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地三种人为干扰下湿地植被和土壤退化特征。结果表明：三种干扰方式下,纳帕海湖滨湿地植物群落类型多样性、物种丰富度、物种数、Shannon-Wiener指数、沼生植物重要值以及土壤有机质、全氮、速效氮、含水率、毛管孔隙度变化规律为：人为隔断水源补给＞牛羊过度放牧＞家猪拱地,而土壤容重和全钾含量变化规律完全相反。Pearson相关性分析表明,不同人为干扰下相同土壤指标之间相关性质和相关强度不同;CCA分析表明植物群落种类组成和分布与土壤含水率和全磷含量显著相关。以原生湿地样点为对照,人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地样带土壤退化指数分别为-7.40%、-14.53%、-45.01%。认为纳帕海湖滨湿地退化是三种干扰协同作用结果,但作用程度不同,其顺序为家猪拱地＞牛羊过度放牧＞人为隔断水源补给。