5种植物沉床系统对富营养化水体修复效果研究

以狐尾藻、马来眼子菜、金鱼藻、伊乐藻和苦草5种沉水植物为试验材料,构建以沉水植物为核心的人工沉床,探讨富营养化水体中沉水植物的生长状况和沉水植物沉床系统对氮、磷和COD_(Mn)的净化效果。结果表明:5种沉水植物在富营养水体中生长良好,生物量明显增加,以金鱼藻生物量最大。5种沉水植物沉床系统对富营养化水体中的TP、TN和NH_4~+-N去除率较高,均值分别为70.16%、79.60%、79.82%,而对COD_(Mn)的去除率较低,平均为39.74%;其中金鱼藻沉床系统对富营养化水体中的TP、TN、氨氮、COD_(Mn)去除率均最高,分别为79.76%、85.23%、85.81%和46.16%。因此,金鱼藻沉床系统对富营养化水体修复效果最好,同时金鱼藻也是该沉床系统的优选植物。     

不同填料人工沉床修复轻度污染水体的试验研究

选取炉渣、陶粒、锯末3种填料,建立植物-微生物组合式人工沉床,在室内条件下,研究不同填料下的植物-微生物组合式人工沉床对轻度污染水体中高锰酸盐指数(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)及硝酸盐(NO3--N)的去除效果.结果表明,炉渣、锯末填料的植物-微生物组合式人工沉床对轻度污染水体修复效果较好,但锯末填料在试验后期(15 ～18 d)出现腐烂、去除率下降等问题,因此炉渣可以作为植物-微生物组合式人工沉床的理想填料.     

植物修复富营养化水体分子机理的研究现状

植物修复富营养化水体具有成本低、效果好、简单易行、且可改善生态环境等优点,具有广阔的应用前景.高等水生植物在生长过程中能够大量吸收水体中的N,P等营养物质,同时释放化学物质,抑制浮游藻类生长,从而达到净化水体的效果.在此主要从分子水平介绍了植物去除富营养化水体中N,P的作用机理.     

植物化感作用在抑藻方面的研究进展

藻类爆发性生长是水体富营养化带来的问题之一,利用植物化感作用抑制藻类生长具有生态安全和快速高效的优点,对湖泊富营养化的生态控制具有非常重要的意义.本文介绍了利用植物化感作用抑制藻类生长的研究进展和现状,并讨论了植物化感抑藻作用研究过程中所使用的方法、化感作用的机制、抑藻机理及化感物质的分离方法.最后对植物化感作用在抑藻方面的研究前景进行了展望.     

芦苇和藨草对不同程度富营养化水体的净化效果研究

通过设置3种浓度梯度的富营养化水体净化实验,研究了芦苇和藨草的生长状况及其对富营养化水体中N、P的去除效果。结果表明:芦苇和藨草在3种梯度的富营养化水体中均能正常生长,并对水中N、P有明显的去除效果。藨草在处理轻度和中度富营养化水体时要比芦苇占优势,在重度富营养化水体中,芦苇对N、P的去除能力要高于藨草,且二者对水中TP的净化效果要好于TN。通过对受试水样的TN、TP浓度随时间变化的动态曲线拟合得出,水体中TN、TP的浓度随时间变化呈负指数衰减,芦苇和藨草对富营养化水体的净化率随其在水体中停留时间的延长而递增。实验结果为利用挺水植物修复富营养化水体的模式和机理的深入研究提供了科学依据。     

营养盐对白洋淀草型富营养化的驱动与限制

对流入白洋淀的府河水体及沉积物中氮、磷营养元素进行了测试,并结合1991~2007年的历史数据,研究了白洋淀富营养化的基本特征及营养盐驱动机制.结果表明,府河氮、磷浓度严重超标,属于劣Ⅴ类水体.草型湖泊水生植物的生长与水体中营养盐限制类型密切相关.在高营养盐浓度下,水体氮、磷相对比(N/P)为14~16时,有利于水生高等植物生长,促使芦苇成为白洋淀优势物种.草型富营养化是白洋淀的基本特征,氮是湖泊草型富营养化的限制因子.通过降低府河输入白洋淀的含氮污染物总量,可有效缓解白洋淀草型富营养化状况.     

碱蓬对富营养化海水养殖水体中氮磷的去除研究

采用人工模拟试验的方法,通过设置5种浓度梯度的富营养化水体净化实验,比较研究了盐生植物碱蓬对不同程度富营养化海水养殖水体中氮、磷的净化效果和去除能力。结果显示,碱蓬在低富营养化水体中均可生长,在高营养化水体中需要一定的适应期适应后才可以良好生长;且碱蓬对水中的氮、磷均表现出良好的净化效果,浓度分别由初始的0.68~8.02 mg/L和0.00~3.12 mg/L降至0.37~2.36 mg/L和0.00~1.70 mg/L;对水体盐度的降低也有一定的作用,由初始的3.2%降至2.6%~2.9%;实验结果为利用盐生植物修复海水养殖富营养化水体的模式和机理的深入研究提供了科学依据。     

不同品种黑麦草对富营养化水体净化能力的比较

利用浮床植物系统研究了不同品种黑麦草在富营养化水体中的生长特性和净化效果差异.结果表明,12个黑麦草品种在冬春季富营养化水体中均能良好生长,净化效果非常明显,对TN、TP、CODMn和BOD5的去除率分别高达73.68%、84.69%、87.87%和75.85%;同时,还能使富营养化水体中pH值降低,溶解氧浓度明显升高.室内试验植物地上部N、P积累量分别在46.86～145.25 mg·m-2·d-1之间和11.39～42.74mg·m-2·d-1之间;室外试验植物地上部N、P积累量分别为61.5～168.2 mg·m-2·d-1和11.9～47.2mg·m-2·d-1;且植物体内N、P积累量与其生物量之间存在着明显的相关性(r≥0.90).品种同差异显著(P<0.05),其中,以邦德、安格斯2号和牧杰对富营养化水体净化的综合能力表现最好.     

水生植物对不同富营养化程度水体净化能力研究

为不同富营养化程度水体筛选出净化能力强的植物种类,文章采用模拟人工湿地系统处理人工配制污水的方法,以7d为一个采样周期,比较了5种植物(满江红、槐叶萍、四叶萍、黑藻和慈姑)在轻度、中度和重度富营养水体中TN、TP、NH4+-N去除能力.实验结果表明:5种植物处理能力随着富营养程度提高而增大.在重度富营养条件下,处理能力...     

湖泊水华生物防治技术研究进展

介绍了利用植物和微生物防治湖泊水体富营养化和抑制水华藻类生长的相关研究进展,讨论了生物技术在湖泊水华防治中存在的问题,并对相关研究前景进行了展望.     

Restoration of hyper-eutrophic water with a modularized and air adjustable constructed submerged plant bed

A modularized and air adjustable constructed submerged plant bed (CSPB) which can be used to restore the eutrophic water is introduced in this paper. This plant bed helps hydrophyte grow under poor conditions such as frequently changed water depth, impaired water transparency, algae bloom and substantial duckweed in summer, which are not naturally suitable for growing hydrophyte. This pilot study in Waihuan River of Tianjin, China, revealed that reduction of Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) by the use of CSPB could be reached 30%–35%, 35%–40%, 30%–40% respectively in the growing season (from March to October) and 5%–10%, 5%–15%, 7%–20% respectively in the winter (from November to February) when the detention time was 6 d. The relationships between the concentration of COD, TN, TP and the detention time fit the first-order kinetic equation well and the coefficients of determination (R ₂) were all above 0.9. The attenuation coefficients k of the kinetic equation were a function of the water temperature. When the water temperature was quite low or quite high, k was not significantly changed with increasing or decreasing water temperature. While when the temperature was in a moderate range, an increase or decrease of water temperature would lead to a rapid increase or decrease in k.     

阿什河流域10种水生植物对水质氮磷的净化能力比较

阿什河是松花江重要的一级支流,水环境污染问题最为突出.针对阿什河流域氮磷污染严重、水质恶化、生物多样性低等问题,选取千屈菜（Lythrum salicaria）、菖蒲（Acorus calamus）、泽泻（Alisma plantago-aquatica）、慈姑（Sagittaria trifolia）、芦苇（Phragmites australis）、菰（Zizania latifolia）、显脉苔草（Carex kirganica）、水葱（Scirpus validus）、狭叶香蒲（Typha angustifolia）、香蒲（Typha orientalis）10种阿什河流域常见植物作为研究对象,在室内静水条件下对其氮磷富集和水质净化的能力进行比较研究.结果表明:①不同植物净增生物量之间具有显著差异（P < 0.05）,生物量的变化范围为492.71~939.19 g/m2,其中净增生物量最高的泽泻是最低的慈姑的1.91倍.②不同植物的植株茎叶部和根部的氮、磷含量也具有一定的差异,茎叶部TN含量（以质量分数计）为3.46~19.55 mg/g,TP含量为1.34~4.77 mg/g;根部TN含量为3.88~13.59 mg/g,TP含量为1.16~7.59 mg/g;TN、TP在茎叶部的富集能力均大于根部,有效刈割是彻底去除污染物的有效手段.③在水体中TN、TP浓度（以质量浓度计）为2.08~3.03、0.56~0.77 mg/L时,不同植物对水质的净化能力也存在一定的差异,不同植物对TN、TP的去除率为64.96%~86.03%、64.64%~85.12%.④不同植物TN、TP富集贡献率范围分别为50.24%~80.71%、54.85%~93.44%.研究显示,植物净增生物量湿质量、干质量均与TP富集率相关性较高,可以作为植物筛选的一个重要的参考因素;水葱、芦苇、菰和千屈菜可作为阿什河流域生态修复的备选植物.      

洪湖国际重要湿地沉积物磷空间分布特征及释放风险

洪湖国际重要湿地沉积物磷不同空间分布研究发现,洪湖入湖口沉积物TP含量范围为781.31~1955.84 mg·kg^-1,平均值为（1287.21±437.28）mg·kg^-1;湖区沉积物TP含量范围为438.33~1554.04 mg·kg^-1,平均值（718.10±238.15）mg·kg^-1.入湖口沉积物TP含量显著高于湖区沉积物（P<0.05）,养殖围垸沉积物TP含量高于湖面沉积物,但无显著差异（P>0.05）.湖区西北和东北区域沉积物TP含量高于西南区域,四湖总干渠入湖口沉积物TP显著高于螺山干渠入湖口（P<0.05）,四湖总干渠磷输入可能是洪湖沉积物磷主要来源.洪湖不同类型采样点的沉积物磷形态组成存在显著差异,入湖口沉积物磷形态以Fe/Al-P和Ca-P为主,而湖面沉积物以OP和Ca-P为主,空间磷形态组成变化与人类活动影响和水生植物分布有关.通过沉积物Fe/Al-P和OP估算沉积物生物有效磷（BAP）含量,以BAP占TP比例来估算洪湖沉积物磷释放风险,BAP/TP为39.8%~69%,均值为（56.5±7.23）%,存在较高的磷释放风险.OP和BAP与上覆水TP显著相关（P<0.01）,BAP与上覆水正磷酸盐相关性最高,表明上覆水磷浓度可能与沉积物Fe/Al-P和OP向上覆水释放有关.     

互花米草入侵对胶州湾湿地土壤磷赋存形态的影响

为探讨互花米草入侵对滨海湿地土壤磷循环的影响,基于时空互易原则,选择胶州湾湿地互花米草区（SA区）和光滩区（MF区）为研究靶区,分析了互花米草入侵后湿地土壤中总磷（TP）、无机磷（IP）及其组分含量的差异性以及影响因素.结果表明,互花米草入侵后湿地土壤中TP （472.70 mg ·kg^-1）和IP （239.00 mg ·kg^-1）平均含量明显高于入侵前光滩区TP （386.19 mg ·kg^-1）和IP （212.68 mg ·kg^-1）含量,增幅分别为22.40%和12.38%.研究区无机磷组分以钙磷（Ca-P）和铁磷（Fe-P）为主,分别占IP的45%~61%和31%~49%.互花米草入侵后,10~30 cm层土壤Ca-P含量显著降低（P<0.05）,7月尤为明显;Fe-P含量显著增加（P<0.05）,0~40 cm土壤层含量高于40~60 cm层（P<0.05）,并且7月在10~40 cm土壤表现出明显富集现象.通过结构方程模型发现互花米草入侵后有机质（OM）对TP和Fe-P有显著正向影响（P<0.01）,标准化路径系数分别为0.775和0.724.入侵后Fe-P对Ca-P有显著负效应（P<0.01）,标准化路径系数为-0.435.结果发现互花米草入侵总体增加了湿地土壤磷含量,同时促进了Ca-P向Fe-P转化,提高了湿地磷的生物利用性.     

太湖水体及表层沉积物磷空间分布特征及差异性分析

通过对水体不同程度富营养化湖泊——太湖全湖40个位点的高密度采样分析,得到太湖水体及表层沉积物各污染因子在太湖的空间分布特征图,结果表明,太湖水体中SRP、TP、TN及沉积物中TOC、TN、TP及P的各形态等在空间上表现出明显的分异性,水体中污染物主要分布于竺山湾、五里湖、梅梁湾及太湖西部等湖区,TN、TP最低值为0.05、0.88mg·L-1.沉积物中Fe-P的分布与水体中TP类似,含量在29.13～258.31mg·kg-1之间变化.Ca-P除主要分布于南部太湖及东太湖外,西北部湖区也见大量蓄积,最高值达357.68mg·kg-1.OP的高值分布于西北部湖区,最高值达371.91mg·kg-1.沉积物中IP占TP的含量高于OP,最高值高出OP含量约50%.IP中Fe-P的比例虽然低于Ca-P,但与水体中SRP、TP之间的高度相关性(R为0.49、0.64),指示Fe-P的内源释放为太湖水体中磷的重要来源之一.而沉积物中TOC与C/N、TN、TP及P的各形态之间的显著相关性,表明了高有机质含量更利于对营养盐的蓄积埋藏.太湖水体及表层沉积物各指标空间上表现出如此明显的区域性差异,除受不同湖区入湖污染源直接作用外,还和各参数不同的生物地球化学行为有关.     

基于化学反应动力学的饮用水铝形态分布模型研究

目前饮用水中的总铝超标现象十分严重,其危害与铝的存在形态密切相关.本研究利用三层前反馈式的人工神经网络技术,建立了基于化学反应动力学的铝形态预测模型.结果表明,无机单核铝和溶解铝的浓度变化速率与反应时间及水温、pH、总铝、氟离子、磷酸根和硅酸根等水质参数密切相关,二者的反应级数均为三级.通过人工神经网络可有效地进行饮用水中无机单核铝和溶解铝反应动力学参数的预测;反应速率常数k和初始浓度项1/c02的计算值和模型预测值的相关系数R均大于0.999.由M市管网水铝形态的预测结果可知:当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型对无机单核铝浓度的预测误差较大;而当总铝浓度0.05mg·L-1时,模型有较好的预测能力,无机单核铝和溶解铝的相对预测误差分别为±15%和±10%.     

对硝基酚在超高交联吸附树脂NDA-701上的脱附行为研究

通过碱当量选择、脱附动力学以及固定床吸附-脱附实验,研究了对硝基酚在自制的超高交联吸附树脂NDA-701上的脱附行为,考察了2个温度下不同碱当量比(MNaOH/4-NP)对树脂脱附率的影响;研究了3个脱附温度和3种MNaOH/4-NP值情况下NDA-701的脱附动力学性能;考察了NDA-701的固定床吸附性能和不同脱附...     

三峡库区汉丰湖水体氮磷及化学计量比季节变化特征

在分析2017年3月至2018年2月汉丰湖水体氮磷营养盐质量浓度季节性变化的基础上,利用氮磷化学计量摩尔比评估水体氮磷养分限制状态.结果表明：湖体TN、DN和NO₃^--N平均质量浓度分别为1.60、1.25和0.91 mg·L^-1,三者季节变化过程相似,均呈现出冬季最高、夏季最低的特点.NO₃^--N对水体TN贡献较大,NH₄⁺-N和NO₂^--N质量浓度维持在较低水平且变化平稳.TP、DP和PO₄^3--P平均质量浓度分别为0.13、0.09和0.06 mg·L^-1,TP和DP质量浓度变化相似,呈春夏季升高,秋冬季先降低再升高的趋势,而PO₄^3--P质量浓度则波动降低.TN/TP范围在11.07~56.02之间,均值为29.23,TN/TP呈季节性波动变化,最高值出现在冬季,最低值出现在夏季.汉丰湖水体多数时间适宜藻类生长繁殖,少数时间处于N限制状态,极少数时间处于P限制状态.降雨径流、肥料使用、污水排放和水生生物活动等因素皆会影响TN/TP的季节变化,同时根据汉丰湖水质特征提出保护建议.     

5种沉水植物的氮、磷吸收和水质净化能力比较

选取轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等5种乡土沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行比较研究.结果表明,不同沉水植物试验前后的含水率差异较小,变化范围为89.8%~92.0%,但净增生物量差异较大且均存在显著性差异,变化范围(干重计)为1.52~12.92 g·m-2,其中净增生物量最高的轮叶黑藻是最低的微齿眼子菜的8.5倍.不同沉水植物试验前后植株氮、磷含量变化范围分别为26.54~34.44 g·kg~(-1)和2.54~4.01g·kg~(-1),其中金鱼藻的植株氮、磷含量相对偏高.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率范围分别为63.8%~83.1%和49.2%~70.8%,均显著高于CK处理的39.9%和36.9%,去除率大小顺序均为:轮叶黑藻金鱼藻苦草穗状狐尾藻微齿眼子菜CK.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率与净增生物量存在较高相关性,相关性系数分别为0.994(P0.01)和0.996(P0.01).不同沉水植物氮、磷直接吸收贡献率范围分别为1.5%~13.3%和2.2%~13.2%,扣除水体自身自净能力后沉水植物的增效作用贡献率范围分别为22.5%~29.9%和10.1%~20.6%,表明水质净化氮、磷去除过程中沉水植物的增效作用要大于直接吸收作用.     

三峡库区古夫河小流域氮磷排放特征

本文以三峡库区古夫河小流域为研究对象,在自然降雨条件下,自2014年1月至2014年12月对古夫河小流域出水口断面水质水量进行了连续监测,分析了流域出水口断面污染物氮磷输出浓度、排放负荷随降雨的季节变化特征及其形态组成.结果表明,古夫河小流域年度水流量为0.6×108m3,7~9月丰水期径流量占全年的63.9%,流域出口径流流量与年降雨量间存在极显著(P0.01)的线性相关关系.小流域总氮的年排放负荷为1 432 t·a-1,溶解态氮是氮的主要排放形态,各月份溶解态氮排放负荷占总氮比例的变化范围为55.4%~91.3%,7~9月丰水期总氮排放负荷达853 t·a-1,占全年的59.6%;硝态氮输出浓度与降雨量间存在显著(P0.05)线性相关关系,其他形态氮浓度与降雨量、泥沙量间线性相关关系均不显著.总磷的年排放负荷为563.1 t·a-1,颗粒态是磷的主要排放形态,各月份颗粒态磷排放负荷占总磷比例的变化范围为41.9%~79.5%,丰水期总磷的排放负荷占全年的71.2%,总磷、可溶性总磷和颗粒态磷与降雨量和泥沙流失量之间均存在显著(P0.05)线性相关关系.