沉水植物数值模拟研究进展及展望

在富营养化水体中恢复水生植物,尤其是沉水植物,被认为是富营养化治理的有效途径之一。最近几十年,国内外学者和专家在富营养化水体进行了大量的有关沉水植物恢复的研究与实践工作。数值模型因其耗时少,不受试验条件限制的优点被越来越多的用于富营养化水体沉水植物恢复的研究中。文章在总结和梳理沉水植物数值模拟研究进展的基础上,对沉水植物的数值模拟研究提出了展望,以期使沉水植物数值模型能更好地为富营养化水体沉水植物恢复工程的实施提供相应的技术指导。     

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。     

利用沉水植物治理水体富营养化

文章论述了沉水植物的生态功能，着重介绍了富营养化水体沉水植被恢复的基础理论、限制因子、先锋物种选择研究的进展。指出针对华南地区水体富营养化生境和沉水植物特点进行相关理论和技术研究的必要性。     

水体氮磷浓度对两种沉水植物上附着藻类的影响

为了了解富营养化进程中湖泊水体氮、磷浓度升高对不同沉水植物上附着藻类的影响,通过室内模拟实验,设置3组不同氮磷浓度,研究了常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)上附着藻类生物量及其种群组成.结果表明,附着藻类生物量随水体氮、磷浓度的升高呈显著增加的趋势;狐尾藻上附着藻类生物量均高于苦草,且随富营养化水体氮、磷浓度升高差距越来越大.不同沉水植物上藻类群落组成均以硅藻门、蓝藻门及绿藻门占优势,但优势藻组成和优势藻数量存在差异.研究结果不仅丰富了淡水水体附着藻类生态学的理论知识,也可为富营养化湖泊生态修复过程中沉水植物群落的构建提供一定的理论依据.     

静态条件下沉水植物净化污水厂尾水能力研究

为了解沉水植物对污水处理厂尾水水质净化效果,研究了滇池流域常见的5种沉水植物对昆明市第五污水处理厂尾水的净化能力。通过室外模拟、实验室测定,分析了单一种沉水植物对水环境质量的改善能力。结果表明:5种沉水植物均有一定能力去除水体中总磷、总氮、氨氮、COD,但随着沉水植物的生长,其叶片的腐烂分解又提高了水体氮磷等有机物的含量。该研究从水体水质的多个指标可见,苦草、马来眼子菜和金鱼藻在各方面表现能力均较强,可作为滇池流域河道水体修复优先选用的物种。以污水厂活性污泥和红壤混合物作为底质,在静态条件下菹草和浮叶眼子菜在污水厂尾水中很难长期存活下来,作为构建富营养化水体生态修复方案还需进一步研究。     

滇池草海污染应急治理对策探讨

滇池已是严重富营养化的湖泊，为对滇池草海进行应急治理，建议采用微生物技术(EM Biologic)先对草海进行强化处理，使水体透明度达到80cm以上．然后利用沉水植物生态恢复来重建草海生态系统。     

云南洱海沉水植被现状及其动态变化

1998年4月对洱海沉水植物进行了全湖大调查,初步摸清了洱海沉水植物主要优势种、群落类型与分布以及春季生物量.结合历史资料,对洱海沉水植被的动态变化特征进行了分析,认为近年来洱海沉水植物种类减少,物种多样性下降,群落结构简单化,优势种以较耐污的微齿眼子菜为主,植被资源呈现退化趋势.并从水体富营养化发展与网箱养鱼2个方面对洱海沉水植被动态变化的原因进行了分析.      

沉水植物对受污染水体的修复机理及应用前景研究

随着工农业的发展和人口的增加,水体污染已经成为全球的环境问题,沉水植物修复是治理水体污染的主要措施之一。在总结了沉水植物对受污染水体的修复机理及其应用的基础上,对利用沉水植物净化污染水体的前景进行了展望。     

以“食藻虫”为引导生态修复富营养化水体技术介绍及工程应用

通过底泥疏浚、引水调水、絮凝沉淀、低频超音波及水生动、植物等方法治理富营养化水体能取得一定效果,但同时也存在较多弊端。以"食藻虫"为引导生态修复富营养化水体是一项综合利用"食藻虫"、沉水植物、水生动物及底泥修复的技术,能大大提升水体水质净化能力和景观效果,杜绝蓝藻水华暴发,显著提高水体透明度。     

苦草对富营养化水体中氮磷营养盐的生理响应

为认识湖泊富营养化过程中沉水植物衰退机制,通过室内模拟试验,利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定了苦草(Vallisneria natans)在水体富营养化过程中不同氮磷营养盐水平下的荧光参数,并结合苦草其它生理指标,研究了苦草对水体富营养化过程中氮磷等营养盐浓度升高的响应.结果表明,苦草对水体氮、 磷营养盐浓度的改变响应迅速,各处理组在处理2～6 h后最大量子产量都显著下降,处理12　h后与处理前相比没有显著的差异,各处理组之间没有显著差异;水体氮、 磷营养浓度偏高（处理组D）或偏低（处理组A）都增强强光对苦草的抑制作用,从而影响光合作用,处理组B、 C苦草实际光合作用能力(平均量子产量)显著高于处理组A、 D苦草实际光合作用能力（p<0.05）;在一定的水体氮磷营养盐水平范围,苦草叶绿素含量随氮磷水平的升高而增大,水体氮磷营养盐浓度达到处理组D水平,苦草植物体内叶绿素含量下降;植物体内丙二醛(MDA)的含量在不同处理组中存在变化,处理组B丙二醛最低,处理组D最高.这说明,苦草比较适合在富营养化水体生长,但富营养化水体中,过高浓度的氮、 磷浓度可抑制苦草光合生理活动,进而影响苦草的生长.     

水位调控法恢复富营养化水体沉水植物技术研究——以无锡五里湖为例

利用降低水位后引种水生植物(尤其是沉水植物),然后根据水生植物的成活率与长势,逐步提高水位的水位调控方法,成功地在无锡市五里湖的退渔还湖区域大大地提高了水生植物覆盖度,水生植物的多样性也明显提高。该方法具有操作简单、见效快、成本低廉的特点,值得在类似富营养化水体的生态环境治理中推广应用。     

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).     

利用水生植物净化富营养化水体的研究进展

综述了近几年来利用水生植物净化富营养化水体的研究和应用现状，包括水生植物的净化机理和净化效果，并对目前常用净化富营养化水体的水生植物研究频度进行了统计。此外，还着重强调了水生植物在净化应用中需关注的问题，展望了这种净化技术的发展前景。     

武汉东湖水生植被重建及水质改善试验研究

普遍存在的水体富营养化及水生植被衰退引起水生态系统崩溃和水质恶化,受损湖泊进行水生植被(特别是沉水植被)的修复/重建被认为是改善湖泊水质和湖泊生态恢复的重要手段。研究在严重富营养化的东湖水果湖边建立的围隔中开展,采用多种措施对围隔的底质和水质进行适当改善,依据自然湖泊中水生植被分布和植物种类组成的特点,选用14种常见的土著水生植物在该区进行移栽与群落构建。经过水生植被的重建,所移栽的14种水生植物全部存活,并建立起相对稳定的植被群落,而且经过随后4个月的水质监测,发现植被重建后围隔内的水质得到显著改善,尤其是水的色度、透明度和叶绿素含量改善最为明显,与围隔外(即东湖I站)相比,围隔内除NO3-外湖水中的各种营养盐含量以及底泥中TP的含量都不同程度的降低,其中以TPW降幅最大;PCA分析发现构建的植物群落结构主要受水体的TPW、氨氮浓度、电导率、水下消光系数以及底泥的TPS影响;pH、COND、ORP、TPs、DO、碱度、Kd、PO43-、NO3-、TPW和DIC这些主要的环境梯度对构建的水生植物群落中各层片上的各种优势物种体内TN、TP含量影响最大。总而言之,本研究实现了水体从"浊水态"向"清水态"的快速转换。这一结果表明在富营养湖泊中通过建立围隔,采用"化整为零"的策略逐步恢复水生植被是一个可行方案。此外,增加水生植物物种多样性可以增加植被恢复的成效。     

白洋淀沉水植物群落时空变化及影响因素

白洋淀是华北地区最大的浅水湖泊,对于维护雄安新区生态安全具有重要意义. 基于2010年、2019年白洋淀沉水植物群落和主要环境因子的采样调查数据,分析沉水植物群落组成、分布变化及其与水位和水质之间的关系,并采用沉水植物群落质量指数(SMQI)评价淀区沉水植物群落质量状况,采用综合污染指数(WQI)评价淀区水质状况. 结果表明:与2010年相比,2019年白洋淀沉水植物种类数由10种变为9种,优势种由金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)、轮藻属一种(Chara sp.)变为金鱼藻、篦齿眼子菜、狸藻(Utricularia vulgaris)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum);金鱼藻出现频率无明显变化,篦齿眼子菜、狸藻、穗状狐尾藻和大茨藻(Najas marina)出现频率明显增加,马来眼子菜(Potamogeton malaianus)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)出现频率有所减少;大部分淀泊沉水植物群落质量有所提升,SMQI平均值从3.87升至4.98,淀区中部和东部的沉水植物群落质量普遍好于西部府河、孝义河入淀口附近;几乎所有淀泊水质都明显好转,WQI平均值从2.80降至0.77,尤其是入淀口至北部烧车淀区域水质改善明显. 冗余分析显示,沉水植物群落分布与总磷、叶绿素a浓度均呈显著相关,其次是水深和透明度. 沉水植物与水深、透明度的关系分析表明,冬春季补水不利于沉水植物的萌芽与生物量增长,且2019年白洋淀水位超出沉水植物适生范围(水深/透明度<3). 沉水植物与水质的关系分析表明,白洋淀已无藻型浊水区,因此具备沉水植物自然修复的水质基础. 建议白洋淀在实施生态补水时考虑沉水植物的光合特性与生活史规律,并针对沉水植物生物量较高的淀泊实施平衡收割.      

利用水生植物改善北京动物园水环境的研究初探

近年来，北京动物园的水体出现严重的富营养化问题，为了净化水环境，本课题采用了水生植物净化水体的生态工程方法进行了研究。研究结果表明，利用水生植物不仅能净化北京动物园水体，而且还有利于营造水上园林景观和水禽创造适宜的生存环境。从单一水生植物的净化作用上看，水葫芦的净化效果最好，次之为睡莲和野生荷花。人工种植的荷上对较差；多种水生植物的组合更有利于植物在净化作用上的优势互补，从而能始终保持较好的净化效果。此外，试验还发现香蒲的适生水深为0.3-0.4m。     

总氮浓度对3种沉水植物生长的影响

在1/40 Hoagland营养液的基础上,采用NH4NO3为氮源,设定了2、4、8、16 mg·L-1 4个不同总氮浓度的培养液,以洗净的长江河沙为栽培基质,分别对3种我国湖泊中常见的沉水植物马来眼子菜(Potamogetonmalaianus)、苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)进行了为期45d的水培试验,研究了水体中不同总氮浓度对3种沉水植物分枝数、根长、株高、鲜重等生长指标的影响,以期为富营养化水体中沉水植被的恢复与先锋物种的选择提供科学依据.结果表明,试验结束时不同处理的马来眼子菜的各项生长指标均显著增加,苦草没有产生新的分枝,黑藻的根长没有显著的增加;不同处理的3种沉水植物的鲜重在试验结束时均有显著增加,其增加的顺序表现为马来眼子菜＞苦草＞黑藻的趋势;植物株高和鲜重的净积累随处理浓度的升高而显著增加,根系的净伸长则随处理浓度的升高而显著降低.由于马来眼子菜所有的生长指标均表现出比苦草和黑藻有显著的生长优势,因此,在符合本试验条件的水体沉水植被的恢复过程中可以作为先锋植物.     

富营养化水体水生植物群落构建技术的应用

为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果,选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明:9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果,其对TN、NH₄+-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果,在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测,结果表明,TN、NH₄+-N、TP和COD_Mn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%,叶绿素降低了60.1%,溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后,示范区由中度营养化降低为轻度营养化,表明水生植物群落构建技术配置合理,对生态修复效果较为显著。     

太湖大型水生植物的管理探讨

太湖是我国的第三大浅水湖泊,其东、西太湖两部分的水体状况、水生植被差异甚大。西太湖大部分水域出现严重的藻型富营养化,许多水生植被消失,水质恶化;东太湖水生植物群落结构发生变化,沼生植物比例增大,湖泊沼泽化严重。针对东、西太湖的具体情况,参考国内外湖泊治理的经验,本文提出了对东、西太湖水生植被采取相应管理措施的建议。     

富营养化水体生态修复中水生植物的应用研究

文章论述了水生植物修复富营养化水体的机理,并按不同生活型综述了不同水生植物在富营养化水体生态修复中的应用,指出了富营养化水体生态修复中水生植物选择依据,并展望了其研究应用前景。