长江下游居民区降水地表径流的污染特征

城市地表径流是重要非点源污染源之一,其研究对于我国城市水环境质量控制具有重要的现实意义.本文选择我国长江下游地区典型居民区下垫面作为研究对象,采集不同下垫面的多场降雨径流,探究分析其中主要金属污染物和溶解性有机质（DOM）的分布、结构特征和污染负荷.结果发现,不同下垫面地表径流中重金属均呈现一定程度的超标现象,其浓度由高到低排序为：Zn > Cu > Pb > Sb > Cd,不同下垫面地表径流污染特征呈现了显著的差异,交通主干道的金属和DOM污染均最为严重;不同下垫面有机质结构特性也呈现出了明显的差异;地表径流DOM与阳离子金属污染物（Cu）的结合作用强烈,紫外差分光谱和傅里叶变换红外光谱显示其结合位点位于羧基、酚羟基和C＝C结构,而类金属污染物（Sb）则结合较弱,其在径流中可能以游离态存在;研究区域不同金属污染物对临近水体产生的污染年负荷依次为：Zn > Cu > Pb > Sb > Cd,无锡和南京采样区DOM的单位面积污染负荷分别为0.93 g·（m²·a）^-1和8.72 g·（m²·a）^-1.结果表明需要针对不同下垫面属性和不同污染物结构特征开展对应的污染拦截措施,相关结果可以为长江下游流域水环境质量改善提供参考信息.     

滇池外海北岸封闭水域控养水葫芦对水质的影响

在滇池外海北岸污染严重的0.25 km2封闭性蓝藻治理试验示范区内控养水葫芦,以削减富营养化水体内源氮(N)、磷(P)等污染物,探讨有效改善湖泊水质的生物治理措施.6月底按9.30 kg m-2投放水葫芦种苗,控养面积2.51hm2,示范区水面覆盖度为10%.结果显示:水葫芦放养后生长迅速,特别是在7-9月份,最大生长速率达37 2.7 g m-2 d-1;整个植株干物质平均N、P含量分别为23.22 g kg-1和5.03 g kg-1,每t鲜重水葫芦吸收1.63 kg N、0.35 kg P,通过水葫芦种养示范工程,直接由示范工程水域吸收带走N 1.15 t、P 0.25 t;水葫芦生长期间(7-12月),种养区较对照区水体DO、SD和p H均有下降;水葫芦根系具有较好的吸附拦截浮游藻类效果,致使种养区水体TN、TP和CODMn浓度显著高于对照区(P<0.05),并与水体Chl-a浓度显著正相关(P<0.05);水葫芦采收后并未引起二次污染,水质无恶化趋势.综上认为,规模化控养水葫芦可显著削减水体N、P等内源污染负荷,同时对浮游藻类吸附拦截效果明显,可将其滞留于特定水域,又能吸收利用藻类衰亡释放到水体的污染物,减轻外部空白水域水质恶化的压力.     

滇池外海规模化控养水葫芦局部死亡原因分析

为了找出外海规模化控养水葫芦(E.crassipes)局部死亡的原因,于2013年8月对控养水域水葫芦空白对照区、健壮区、轻度枯死区以及重度枯死区的水质理化性质、蓝藻生物量及水生植物病理学等方面进行了比较研究。结果表明:轻度和重度枯死区蓝藻生物量高达(4.21±0.49)×109 cells/L和(757.00±19.00)×109 cells/L,均显著高于空白区和健壮区(0.14±0.09)×109 cells/L和(1.46±0.11)×109 cells/L(P0.05);NH+4-N浓度为11.44±0.02mg/L和369.87±15.37mg/L,均显著高于空白区和健壮区0.32±0.01mg/L和0.34±0.01mg/L(P0.05);轻度和重度枯死区溶氧仅1.40±0.13mg/L和0.30±0.04mg/L显著低于空白区和健壮区的7.70±0.83mg/L和6.80±0.97mg/L(P0.05);枯死区水体氧化还原电位(Eh)较低,重度死亡区水体Eh为-279.70±29.70mv显著低于其他3处水域。并且,通过对枯死水葫芦常规病理学检测,并未发现病变迹象。由此推断:水葫芦死亡原因可能主要由下风向种养区蓝藻过量堆积死亡,致使水质恶化,水体严重缺氧,进而引起水体NH+4-N浓度过高,最终导致水葫芦死亡。这为今后种养水葫芦进行水体生态修复理论研究与实践运用提供借鉴和参考,也为利用水葫芦作为蓝藻拦截带,在水葫芦影响下的湖泊营养物质迁移与氮、磷、碳循环动力学提出了新的研究内容。     

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物（凤眼莲和水浮莲）在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率（82.08%）以及其叶片净光合速率（20.28～27.90μmol CO₂/（m²·s））和叶绿素a含量（1.05～1.08mg/g鲜重）均显著高于水浮莲（分别为71.82%、8.64～16.50μmol CO₂/（m²·s）和0.25～0.31mg/g鲜重）（P<0.05）.与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的“三明治”模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.     

规模化控养水葫芦改善滇池草海相对封闭水域水质的研究

在滇池草海的封闭水域东风坝和老干鱼塘开展修复富营养化水体的试验性工程示范。定期监测水葫芦(Eichhornia crassipes)生长规律,富集氮、磷能力,以及2个水域水葫芦种养后水质的周年动态变化。结果表明,2个水域水葫芦最大生长速率均出现在7月,生长速率分别为759.3和601.6 g·m-2·d-1,12月基本停止生长,东风坝和老干鱼塘水域新鲜水葫芦对氮、磷的富集量分别为1.95、0.17和1.74、0.14 kg·t-1,水体营养化程度直接影响水葫芦生长特征。规模化控养水葫芦明显提高水体透明度,降低水体溶解氧浓度和pH,但既未明显影响鱼类生长,又有利于水葫芦的生长与繁殖。在水葫芦种苗初始投放覆盖度10%、投苗量为22.5 t·hm-2条件下,水葫芦种养后(7—12月)东风坝水体TN、TP和NH4+-N平均浓度比种养前(6月)分别下降7.79、0.67和0.91 mg·L-1,老干鱼塘水体TN、TP和NH4+-N平均浓度比种养前分别下降1.03、0.08和0.09 mg·L-1。水葫芦被机械化打捞后,2处水域水体TN和TP浓度并未明显回升,水质变化较平稳,表明规模化控养水葫芦修复封闭的富营养化水域水质效果明显。     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

集水花坛对农村区域初期地表径流的净化效果

针对农村集中居住区地表硬化,高氮磷浓度的初期地表径流直排进而污染附近河道的问题,设计了"集水花坛-拦截沟"组合工艺,研究了4个不同水力停留时间(HRT)下处理初期地表径流的净化效果。结果表明:"集水花坛-拦截沟"组合工艺利用植物吸收、微生物降解及基质层吸附拦截的综合作用,有效降低了农村初期地表径流中的污染物浓度;在4种HRT条件下,该组合工艺均可快速去除径流水体中的悬浮物SS,去除率达96%以上;当HRT为3 d时,该组合工艺能够显著降低径流水体中的TN、TP及COD值,去除率分别达到90%、90%和75%以上,且出水TN和COD达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类水标准,TP浓度达到V类水标准。以上结果可为农村初期地表径流的处理提供技术参考和数据支撑。     

不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究

为了探讨不同pH条件下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能的差异，以滇池草海原水为实验用水，利用HCl和NaOH稀溶液调节水体pH，设置3个pH处理，分别是8．00、9．50和11．00，开展了为期30d（重复3个周期）的静态模拟实验，结果表明，在实验条件下，pH过高会对水葫芦和紫根水葫芦的生长发育产生抑制作用，紫根水葫芦受到的抑制效果更为明显；水葫芦和紫根水葫芦的生长也会使水体pH降低至接近中性，水葫芦调节水体pH的能力更强；pH为8．00、9．50时，水葫芦和紫根水葫芦对水体氮磷污染物具有净化作用，水葫芦的净化能力更强；pH为11．00时，水葫芦和紫根水葫芦处理的水体氮磷浓度均表现起伏，表示在高碱度条件下，两者的净化能力减弱。     

漂浮植物组合生态处理污水处理厂尾水的效果及植物生理响应

用水浮莲(Pistia stratiotes)和水葫芦(Eichhornia crassipes)组合构建生态净化塘深度处理污水处理厂尾水,监测了尾水沿程的氮、磷浓度变化,分析两种漂浮植物生物量、根冠比、叶绿素a、全氮、全磷、根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等的生理响应。结果表明,污水处理厂尾水经生态净化塘处理后,TN、硝酸盐氮、TP和可溶性磷酸盐去除率分别可达72.36%、79.00%、78.57%、80.64%,氨氮和TP达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅱ类标准,有效地减轻了周边受纳水体的污染负荷。在水流沿程方向上,水浮莲和水葫芦的生物量、全氮、全磷、叶绿素a和根系活力均显著降低,根冠比、叶片和根系的SOD活性显著升高(P0.05);同时两种漂浮植物叶片和根系的MDA含量明显上升,说明植物体内膜脂过氧化加剧。由此可见,水浮莲、水葫芦对氮、磷等营养盐比较敏感,这是其可以有效去除氮、磷的原因。     

两种水生植物对滇池草海富营养化水体水质的影响

通过模拟实验,比较了2种典型水生植物水葫芦和轮叶黑藻对滇池草海富营养化水体水质的影响.结果表明,在实验过程中,水葫芦同化吸收的氮、磷量分别比轮叶黑藻所同化吸收的量高109%和17%.在水生植物采收前,水葫芦处理组水体DO和pH值显著性低于对照组,电导率(EC)和氧化还原电位(Eh)显著性高于对照组,与轮叶黑藻处理组结果相反.水葫芦和轮叶黑藻处理组水体TN和TP浓度均显著低于对照组;相同初始种养量的情况下,试验初期轮叶黑藻处理组水体TN、TP及Chl-a浓度显著性低于水葫芦处理组,与试验后期结果相反.当水生植物采收后约50 d,水葫芦处理组水体TN、TP浓度均维持在采收前的低水平;轮叶黑藻处理组TN和TP浓度也维持在采收前水平,而Chl-a浓度较采收前有所上升.