水生植物法再生景观回用水水质稳定技术研究

建立了污水处理和景观回用中试试验系统,景观回用试验水量为11 m3,研究了城市污水经二级生物处理再生后用作景观环境用水的水质稳定性;构建了不同结构的水生植物系统,研究了该系统对再生景观环境用水水质的影响. 结果表明:在晴朗天气,白天水温为(28±2)　℃,夜间水温为(20±2)℃的条件下,二级生物处理的再生水在瓷砖水池中最多可以稳定3 d;结构完善的“挺水-浮叶-沉水-浮水”水生植物系统能够有效抑制再生景观回用水中藻类的滋生,并可降低其有机物和氮、磷的含量,在9 d内使ρ(COD_Cr),ρ(TP)和ρ(NH₃-N)分别降低76.9%,95.8%和95.2%,从而使水质保持稳定并得以改善,使回用水水质完全符合再生景观回用水国家标准. 因此,构建结构完善的水生植物系统可实现污水再生景观回用.      

生态修复水生植物根际氨氧化细菌的研究

为研究水生植被恢复对底泥氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)种群的影响,选取在生态修复中广泛使用的4种水生植物,芦苇(Phragmites communis)、窄叶香蒲(Typha angustifolia L.)、菹草(Potamogeton crispus L.)和荇菜(Limnanthemun nymphoides),采用最大可能数法(most pmbable number,MPN)计数AOB的数量,巢式聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(nested polymerase chain reaction-denaturing gradienl gel electmphoresis,nested PCR-DGGE)及条带回收测序的方法分析AOB的主要种类.结果显示,水生植物根际AOB密度显著高于无水生植物的表层底泥,而芦苇(2.8×105cells/g)和菖蒲(4.3×10'celts/g)又明显高于菹草(9.3 x 104cells/g)和荇菜(7.7×104 cells/g).水生植物根际呈氧化环境,而NH 4的浓度低于无水生植物的对照区.DNA测序结果显示尽管不同植物根际AOB主要种类有所区别,但基本属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).此类微生物群落在水生植物根际的聚集对促进生态修复中N元素的循环具有重要作用.     

几种水生植物对滇池入湖河道水的净化性能研究

采用滇池入湖河道污水,对香蒲、水芹菜、大、水葱和草等5种水生植物进行了净化河道污水的性能实验研究,结果表明,香蒲、大、水芹菜对污水中CODMn、BOD5、TP和TN均有较好的净化去除作用,去除率可达37%～52%。其中水芹菜对增加河道水中的DO含量也有明显的作用。     

重金属Cd胁迫条件下水生植物生长和吸收特征分析

为探究重金属Cd胁迫对6种水生植物生长及水质净化的影响,文章以金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、美人蕉(Canna indica L.)、黄菖蒲(I. pseudacorus)、水芙蓉(Pistia stratiotes)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum Linn.)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)等6种水生植物为研究对象,测定其对不同浓度Cd污染水体的净化能力及Cd胁迫条件下水生植物的生长特征。结果显示,Cd胁迫下6种水生植物的存活率为100%,Cd胁迫抑制了水生植物的生物量积累和营养元素含量,且低浓度条件下水生植物生物量的平均增长率为最高(24%);Cd主要积累于水生植物的根部,Cd胁迫下水生植物根茎叶Cd的胁迫浓度与植物体内磷元素和钾元素含量呈负相关,胁迫的分界点为1 mg/L。单一水生植物中凤眼莲(85.6%)、水芙蓉(82.7%)和美人蕉(78.8%)的净化率较好;组合水生植物中B4(金鱼藻+黄菖蒲+凤眼莲)和B6(穗花狐尾藻+美人蕉+凤眼莲)的净化效果最佳;结合水生植物在园林景观中的效果,可以将上述植物作为Cd污染修复的潜在物种,应用到人工湿地、生态浮床等设计中去。     

滇池典型陆生和水生植物溶解性有机质组分的光谱分析

应用紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱与三维荧光光谱,对采自滇池外海及湖滨农田的2种典型陆生植物(玉米、紫茎泽兰)和5种水生植物(芦苇、水红花、水葫芦、眼子菜、茭草)所提取的DOM(溶解性有机质)组分进行了光谱分析. 结果表明,陆生与水生植物DOM的紫外-可见光谱曲线基本类似,吸光度均随波长的增加而降低. 陆生植物DOM的SUVA₂₅₄(单位溶解性有机碳浓度下波长254 nm处吸收系数)值大于水生植物,表明滇池外源输入的DOM腐殖化程度大于内源. 植物叶中DOM的A₂₅₀/A₃₆₅(A₂₅₀、A₃₆₅分别为波长250和365 nm处的紫外吸光度比值)小于茎,表明叶中DOM的芳香性和分子量都大于茎. 陆生与水生植物DOM均有相似的红外特征峰带,其中—COO-、—CH₂、—CO、—OH、—NH₂的特征峰明显,表明它们是构成陆生和水生植物DOM的主要官能团. 三维荧光光谱分析表明,陆生植物茎的DOM中含有类富里酸物质,而叶的DOM中含有类腐殖酸物质. 水生植物除了水葫芦叶的DOM中含有类腐殖酸物质外,其他样品无论茎、叶都含有类富里酸物质. 除水葫芦叶外,同种植物茎的DOM中存在类色氨酸物质,而叶中不存在.      

浸入式膜生物反应器中水回用工程应用

通过引进、消化韩国某株式会社HANT工艺,结合高校生活污水水质,设计建造1 000 m3/d生活污水深度处理及回用工程.运行结果表明:该工艺对COD_Cr和BOD₅的去除率达到96%以上,对浊度、悬浮物和氨氮的去除率达到99%以上,且出水水质稳定、无色无味,达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)要求.此外,水处理工艺整体布置在地下,无噪音、无异味;地面上可进行绿化或道路建设,解决了城市社区生活污水处理设施占地、噪声和异味扰民问题.      

生物硅藻土反应器处理雨水泵站截流污水中试

分流制排水系统雨污混接严重所造成的放江污染是河道黑臭的主要原因之一。对此,以A₁/O₁/A₂/O₂工艺和粉体强化技术为基础,研发了1款一体化生物硅藻土反应器,以水质波动较大的雨水泵站截流污水为原水,探索工艺参数对污水中污染物去除效果的影响,以及枯水期污水与丰水期污水处理运行时微生物种群结构的差异性。结果表明:反应器内硅藻土浓度为3 g/L,进行枯水期污水处理时,最佳运行条件为Q=1.5 m3/h,O₁池ρ（DO）为1.5~2.5 mg/L,R_内=50%,R_外=100%,经处理后出水达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的地表水质Ⅴ类标准;进行丰水期污水处理时,最佳运行条件是Q=1.0 m3/h,O₁池ρ（DO）为2.5~3.5 mg/L,R_外=200%,R_内=100%,PAC投加量为23 mg/L,A₂池碳源投加量折合ρ（COD）为60 mg/L,经处理后出水达到浙江省DB 33/2169—2018《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》中表2排放标准。高通量测序结果表明,枯水期污水处理运行时,Proteobacteria（59.25%）为优势菌门,Gammaproteobacteria（31.57%）为优势菌纲,反硝化菌属Dechloromona（7.76%）为优势菌属;丰水期污水处理时,Proteobacteria（46.02%）为优势菌门,Bacteroidia（32.71%）为优势菌纲,norank-Saprospiracea（20.65%）为优势菌属。硅藻土发挥了微生物载体及助沉的作用,增加了生物黏性,提高了生化系统内污泥浓度,扩大了反应器的处理范围,对生物硅藻土反应器有良好的应用前景。     

水力工况对市政管道沉积物DOM降解及CO2产排的影响研究

市政管道碳排放是我国下水系统碳排放总量核查评估工作中的重要内容,相关研究甚少.明晰其产排机制与发生规模,探明管道内部因素对产排机制的影响,是实现准确评估的关键.聚焦CO₂产排机制,针对不同类型水力工况与管道底泥带来的影响,应用气相色谱与三维荧光光谱等方法,分析了在模拟高水位工况(C_A)、无水位工况(C_B)及间歇高水位工况(C_C)条件下,市政污水管道沉积物(S_sanitary)、雨水管道沉积物(S_storm)及雨污混接管道沉积物(S_mixed)的CO₂产排通量的差异,以及溶解性有机物(DOM)降解机制及其影响因素.结果表明:(1)在3类工况条件下,S_mixed在60 d内均呈现了最高的CO₂累计产排通量,分别为2.36×10⁵、1.95×10⁵、2.03×10⁵ mg/(m²·d).(...     

改性TiO2光催化膜处理贾鲁河河水效果

我国对地表水污染的大力治理已初见成效,但仍有一些地区(如我国中西部缺水地区)的地表水存在污染问题.缺水地区河道生态恢复缓慢,利用光催化膜对河水进行原位治理可辅助这类地区河道的综合整治.研究利用溶液流延法复合真空热处理法制得具有可见光活性的TiO₂光催化膜(N/C-TiO₂),利用扫描电镜表征光催化膜的形貌特征,通过其水处理效果评价其光催化性能.结果表明:①光催化膜材料表面暴露有TiO₂纳米颗粒团聚物,TiO₂纳米颗粒通过桥接成功生长在基体的表面,为催化剂在膜材料中的稳定性提供条件.②热处理温度对N/C-TiO₂膜光催化性能影响的试验结果表明,140℃热处理的N/C-TiO₂膜(140-N/C-TiO₂膜)的可见光催化活性优于120℃热处理的N/C-TiO₂膜(120-N/C-TiO₂膜),140-N/C-TiO₂膜在太阳光下对化学需氧量(COD_Cr)的处理水平高达100%.③光催化膜在自然光照下对贾鲁河河水的处理应用结果表明,N/C-TiO₂膜在降低河水COD_Cr、NH₃-N和TP浓度方面优于P25 TiO₂膜,其中,N/C-TiO₂膜对COD_Cr和BOD₅的日平均去除率分别达50.0%和31.9%,COD_Cr/BOD₅(浓度之比)由0.246升至0.358.④膜循环利用试验结果表明,经多次循环使用,降解效率趋于稳定,仅降低了9.5%,说明该膜具有较好的重复利用性.研究显示,N/C-TiO₂膜光催化技术可作为优良的地表水处理的原位治理技术,可用于辅助缺水地区的河道治理工作,实现地表水水质的改善,具有较好的实际应用价值.      

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。     

垃圾填埋场营造人工植被的研究

采用３种不同栽培方式,受试木本植物１６种、草本植物９种,在垃圾填埋场进行营造人工植被的试验。结果表明,填埋场甲烷气是影响植物成活的主要因素。在填埋１－２年的废弃地上,栽培短周期生长植物全部成活,获得了预期效果。在埋龄１年的垃圾废弃地上不易种植长周期生长的木本植物,在埋龄２年的废弃地上,仍需采取覆盖６０ｃｍ土层阻断沼气等措施才能生长。筛选出抗性较好的植物枸杞、苦楝、紫穗槐、刺槐、白蜡树、女贞、苜蓿、     

香溪河大型底栖动物24 h漂流规律研究

漂流行为是大型底栖动物适应河流水文过程的重要生物行为,也是研究河流底栖动物时空分布过程的重要依据,研究底栖动物的漂流规律对了解河流生态系统纵向格局的形成过程和演变机制具有重要意义.2017年8月选择湖北省香溪河的2条支流（九冲河与高岚河）研究大型底栖动物的漂流种类、昼夜节律和功能摄食类群构成.结果表明:①九冲河与高岚河漂流底栖动物均以蜉蝣目（Ephemeroptera）占绝对优势,相对丰度分别为76.9%、96.1%.九冲河的漂流物种数（35种）远高于高岚河（14种）.②优势物种分析表明,九冲河的优势物种为高翔蜉（Epeorus sp.）、弯握蜉（Drunella sp.）、四节蜉（Baetis sp.）、花翅蜉（Baetiella sp.）、扁蚴蜉（Ecdyonurus sp.）、沼石蛾（Limnophilidae sp.）、等翅石蛾（Philopotamidae sp.）和蚋（Simulium sp.）,高岚河的优势物种为花翅蜉和高翔蜉.③2条河流大型底栖动物的漂流均为显著的夜漂流类型,且漂流高峰期均出现在06:00.九冲河的夜漂者以襀翅目（Plecoptera）为主,高岚河以蜉蝣目为主.不同物种漂流的昼夜节律不同,高翔蜉、弯握蜉、扁蚴蜉、沼石蛾、等翅石蛾和蚋的第1个漂流密度高峰期均出现在20:00-22:00;四节蜉的第1个漂流密度高峰期出现在04:00-06:00;而花翅蜉的第1个漂流密度高峰期在九冲河出现的时间为04:00-06:00,在高岚河为02:00-04:00.④昼夜间漂流底栖动物的功能摄食类群和生活类型群落组成也有一定差异,但总体来看,漂流者的功能摄食类群均以收集者为主,以游泳生活者占主要优势.研究显示,九冲河与高岚河底栖动物的漂流节律表现出明显的差异性,其人为活动强度的差异是造成漂流规律差异的主要原因.      

无土栽培植物对农村生活污水的净化特性研究

选取水烛、石菖蒲和黄菖蒲三种挺水植物作为无土栽培系统的培养物,通过动态试验进行农村生活污水处理对比研究。结果表明:相对对照系统,三种植物对农村生活污水均具有较好的适应性,生长量石菖蒲>黄菖蒲>水烛;处理系统对COD、NH+4-N和TN的去除效果依次为石菖蒲>黄菖蒲>水烛>对照;对TP的去除率依次为水烛>黄菖蒲>石菖蒲>对照。同时,通过对处理系统去除氮磷途径的分析,发现植物吸收作用是主要去除方式,沉淀吸附也起着重要的作用。综合三种植物的净化能力,认为石菖蒲更适合无土栽培处理系统。     

美人蕉生态护坡对径流污染净化作用的初步研究

2010-04-10月,研究了合肥市南淝河美人蕉生态护坡对河道的水质改善作用。试验用水取自南淝河,TSS、TN、NH4+-N、TP和COD的平均浓度分别是94.1,5.42,2.98,0.202和55.5 mg/L,河水经流生态护坡后,相应的平均去除率分别为:76.4%,45.6%,57.5%,40.1%和29.0%。另外,考察了植物对土壤微生物(细菌、真菌、放线菌)数量的影响,美人蕉护坡微生物的数量显著多于无植物坡岸(p<0.01),微生物总数分别为:3.17×107和0.830×107cfu/g。由此,植物护坡兼具净化和生态景观效应。     

苦草与铜绿微囊藻的相互化感作用

在排除细菌作用和营养竞争的实验室条件下,对苦草和铜绿微囊藻进行混合培养和分开培养,探讨了苦草和铜绿微囊藻的相互化感作用.结果表明,苦草的存在对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制;铜绿微囊藻对苦草生长的抑制,必须与藻对苦草的遮光作用相结合才能完成.藻的丙二醛(MDA)积累和藻叶绿素a含量降低表明,苦草释放的化感物质可能造成了铜绿微囊藻细胞内活性氧的增多,影响了正常的光合作用,导致藻细胞死亡.铜绿微囊藻则是通过减弱光照和减少苦草叶绿素a含量,导致苦草生物量减少.     

Seedling growth and metal accumulation of selected woody species in copper and lead/zinc mine tailings

A greenhouse pot experiment was conducted to evaluate the potential of selected woody plants for revegetation in copper (Cu) and lead/zinc (Pb/Zn) mine tailing areas. Five woody species (Amorpha fruticosa Linn, Vitex trifolia Linn: var. simplicifolia Cham, Glochidion puberum (Linn.) Hutch, Broussonetia papyrifera, and Styrax tonkinensis) and one herbaceous species (Sesbania cannabina Pers) were planted in Cu and Pb/Zn tailings to assess their growth, root morphology, nutrition uptake, metal accumulation, and translocation in plants. Amorpha fruticosa maintained normal growth, while the other species demonstrated stress related growth and root development. Sesbania cannabina showed the highest biomass among the plants, although it decreased by 30% in Cu tailings and 40% in Pb/Zn tailings. Calculated tolerance index (TI) values suggested that A. fruticosa, an N-fixing shrub, was the most tolerant species to both tailings (TI values 0.92–1.01), while S. cannabina had a moderate TI of 0.65–0.81 and B. papyrifera was the most sensitive species, especially to Pb/Zn tailings (TI values 0.15–0.19). Despite the high concentrations of heavy metals in the mine tailings and plants roots, only a small transfer of these elements to the aboveground parts of the woody plants was evident from the low translocation factor (TF) values. Among the woody plants, V. trifolia var. simplicifolia had the highest TF values for Zn (1.32), Cu (0.78), and Pb/Zn (0.78). The results suggested that A. fruticosa and S. cannabina, which have the highest tolerance and biomass production, respectively, demonstrated the potential for tailings revegetation in southern China.     

某铀尾矿库土壤核素污染与优势植物累积特征

采用野外采样和电感耦合等离子体质谱仪分析法,测定某铀尾矿库内自然生长的14种优势植物及其根系土壤中核素的含量,并针对植物对核素的耐受性和富集性能进行分析. 结果表明:双穗雀稗(Paspalum distichum L.)、圆果雀稗(Paspalum orbiculare Forst.)、水莎草〔Juncellus serotinus (Rottb.) C. B. Clarke〕、水蜈蚣(Kyllinga brevifolia Rottb)和碎米莎草(Cyperus iria L.)的地上部分及金毛狗〔Cibotium barometz (Linn.) J. Sm.〕的地下部分对铀(U)和钍(Th)均有不同程度的累积. 莎草科的碎米莎草的地上部分对U的富集系数高达6.04,其余植物的富集系数均小于1;一部分植物样对U的转移系数小于1.莎草科的水蜈蚣对Th的转移系数为2.56,其他植物的转移系数均小于0.50.莎草科植物对U的吸收富集性能明显优于其他科植物,碎米莎草对U则表现出超耐受性和超富集性.      

不同光照强度下香溪河浮游植物演替过程研究

为丰富三峡水库浮游植物演替机制,为三峡水库“潮汐式”调度提供理论依据和基础数据,基于前期香溪河水华易发区现场监测结果,其水下光照强度变化范围为1 800~17 000 lx,据此开展不同梯度恒定光照条件下香溪河源水混合浮游植物群落演替过程的室内控制试验.结果表明:①按照R*法则和关键光强假说,在其他环境条件适宜的情况下,光照为4 500 lx时,香溪河源水中混合浮游植物的生物量和多样性最高.②CSR理论（Competitor-Stress Tolerator-Ruderals Theory）中的浮游植物环境适应机制及生长策略不能准确解释不同梯度恒定光照控制条件下浮游植物的演替规律.光照条件是影响浮游植物群落演替方向的关键要素,而演替方向由群落发生演替时的光照条件与该群落中藻种关键光强的匹配程度决定.③香溪河源水中混合藻种的不同梯度恒定光照控制试验结果显示,小球藻（Chlorella sp.）、衣藻（Chlamydomonas sp.）、栅藻（Scenedesmus sp.）、肾形藻（Nephrocytium sp.）、微囊藻（Microcystis sp.）、色球藻（Chroococcus sp.）、隐藻（Cryptomonas sp.）和小环藻（Cyclotella sp.）的最适光强分别为3 000、8 000、13 000、6 000、6 000、13 000、13 000和6 000 lx.研究显示,将光照控制在合适的阈值范围,有助于维持浮游植物的多样性,对水华防治具有重要意义.      

不同水生植物在暴雨湿地中的水质净化作用

选择菖蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾和水花生(空心莲子草)5种典型的湿地水生植物,以武汉动物园猩猩馆流域为研究区域,通过三年的长期定位试验,研究了这5种典型水生植物对暴雨径流湿地中氮、磷等不同污染物的吸收能力、养分负荷变化、吸附解析性能以及去除贡献率。结果表明,水生植物对氮、磷的吸附能力主要与水生植物的生物量有关,随着生物量的增加逐渐升高。在降雨量逐渐减少的情况下,植物体吸收的氮磷占流域年输入总氮的百分比可以从7.8%升高到35.9%,占流域输入总磷的百分比从21.8%升高到69.4%。在这5种典型水生植物中,芦苇对湿地中氮的吸收能力最强,鸢尾对湿地中磷的吸收能力最强;芦苇和菖蒲茎叶中的氮、磷、钾元素含量要高于根系中的养分含量;不同的植物种类在腐烂时污染物的释放量差异较大,其中鸢尾释放量最大,其次是菖蒲和美人蕉,芦苇释放量最少;而菖蒲对水中高锰酸盐指数和TP的吸附量最大,其次是鸢尾、美人蕉和芦苇。     

Heavy metal distribution of natural and reclaimed tidal riparian wetlands in south estuary, China

The characteristics of heavy metals in water, soils and plants of NRWs are significantly different from those in the RTRWs which are strongly affected by human activities.