人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究进展

针对污水中抗生素及抗生素抗性基因的存在及潜在危害,总结了人工湿地去除污水中抗生素及其抗性基因研究的最新进展。已有研究表明:人工湿地对污水中抗生素的去除率为60%~100%,对抗生素抗性基因的去除率为10%~100%,季节、进水水质、水力停留时间、温度、pH、微生物、植物、基质等是影响人工湿地去除抗生素及其抗性基因的主要因素,微生物降解、光降解、吸附、植物吸收和植物降解是主要去除机制。人工湿地虽然可以去除抗生素及其抗性基因,但抗生素在基质的富集以及出水抗生素抗性基因丰度的增加会带来潜在风险,值得关注。新型人工湿地处理技术对抗生素及其抗性基因和传统污染物的协同去除机制,以及人工湿地各要素的去除机理和贡献、耦合生物电化学作用的人工湿地技术是未来的重要发展方向。     

构造湿地在污水处理厂二级出水后的深度处理应用研究

中国大部分污水处理厂目前均采用二级处理工艺,主要去除碳源污染物,而消解氮、磷类污染物的效果较差.在传统二级处理工艺基础上,对中水进行三级深度处理,BOD5、SS以及COD类污染物去除效果明显,但运行成本较高,处理量受限.人工构造湿地利用基质-植物-微生物复合生态系统的物理、化学和生物的三重协同作用,通过过滤、吸附与沉淀等作用,以及微生物同化分解和植物吸收转化等途径,可有效去除污水中的氮、磷、SS、有机物及重金属等污染物,且具有低投资、低运转费、低维持成本等特点.     

复合垂直流人工湿地污染物去除特点及微生物群落多样性PCR-TGGE分析

采用复合垂直流人工湿地系统对生活污水进行处理,研究该系统对污水中主要污染物的去除效果,并采用PCR-TGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构组成的多样性。结果表明,污染物浓度沿水流方向呈下降趋势,氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和生化需氧量(COD)平均去除率分别为59.5%、67.5%、75.6%、62.3%。溶解氧(DO)沿程逐渐降低,但在末端略有上升,pH基本维持在7.72~8.04,污染物去除效果良好;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,系统中不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属,且微生物多样性指数从A1池至A3池沿程逐渐降低,群落结构间的相似性逐渐增大;系统中污染物去除与微生物多样性呈正相关关系。     

复合垂直流人工湿地污染物去除特征及微生物群落多样性分析

采用复合垂直流人工湿地系统对生活污水进行处理,研究该系统对污水中主要污染物的去除效果,并用PCRTGGE技术分析了湿地系统中微生物群落结构组成的多样性。结果表明:污染物浓度沿水流方向呈下降趋势,氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和生化需氧量(COD)平均去除率分别为59.5%、67.5%、75.6%、62.3%。溶解氧(DO)沿程逐渐降低,但在末端略有上升,pH基本维持在7.72~8.04,处于略偏碱性状态,污染物的去除效果良好;由于湿地系统中环境条件和营养水平的变化,在湿地系统的不同位置微生物种群存在共同种属和各自的特异种属,且微生物多样性指数从A1池至A3池沿程逐渐降低,群落结构间的相似性逐渐增大;系统中污染物去除与微生物多样性呈正相关关系。     

人工湿地中影响微生物空间分布因素的探讨

自20世纪70年代以来,人工湿地在污水处理中得到了广泛应用。人工湿地去除污染物主要是微生物的作用,就影响人工湿地中微生物空间分布的因素进行讨论。归结起来,主要包括植物、污水的营养水平、基质、温度等因素。     

人工湿地中影响微生物空间分布因素的探讨

自20世纪70年代以来,人工湿地在污水处理中得到了广泛应用。人工湿地去除污染物主要是微生物的作用,就影响人工湿地中微生物空间分布的因素进行讨论。归结起来,主要包括植物、污水的营养水平、基质、温度等因素。     

新型有机污染物污染现状及其深度处理工艺研究进展

新型有机污染物的污染现状及其去除技术近年来受到学界的广泛关注。由于传统污水处理厂不能有效去除新型有机污染物,导致其随污水处理厂出水、污泥等进入生态环境,产生危害。因此,为有效去除该类污染物,近年来新型有机污染物的去除技术逐渐成为研究热点。通过总结新型有机污染物的污染现状及其危害,对目前新型处理技术,包括活化过硫酸盐、光催化耦合微生物同步降解、臭氧微气泡法、金属-有机框架材料、固定化微生物和漆酶降解等技术进行了综述,并分析了各种技术的优势和缺点。结果表明:目前对这些新型工艺降解新型有机污染物的研究大多处于实验室研究阶段,且多为单一工艺研究,部分工艺存在有毒有害产物。建议通过建立数学模型,使其在预测工艺降解能力、评估污染物毒性及其环境风险、污染程度等方面更加简便、经济。同时应进一步筛选高效菌株,研发安全可靠的新型处理材料,通过清洁生产,从根源上消除新型污染物污染。     

人工湿地去除特殊污染物的研究进展

人工湿地具有投资少、运行费用低、能耗低、去污效率高的特点,已被广泛应用于各种类型污水的净化处理中。人工湿地除了对常规污染物如氮、磷等有良好的去除效果,近年来,随着环境中特殊污染物的不断涌现,国内外人工湿地去除该类特殊污染物效果及机理的相关研究与应用也日益增多。针对人工湿地用于去除芳香族化合物、各类农药、医药品和个人护理品以及重金属等特殊污染物的研究与应用,综述了人工湿地去除特殊污染物的效果及相应的影响因素,同时对相关研究进行了展望,以期为我国人工湿地治理污染物的研究及应用提供参考。     

潜流人工湿地中基质在污水净化中的作用机制与选择原理

潜流人工湿地依靠基质、微生物以及植物的共同作用实现对污水中各类污染物的去除。其中,基质是潜流人工湿地的重要组成部分,在水质净化中发挥着至关重要的作用。基质可对污染物进行直接吸附去除。不同基质类型对氨氮与总磷具有不同的吸附能力,同时,吸附效率受到水质、水力条件等参数影响。此外,基质为微生物提供附着表面,基质材质、内部孔道结构、比表面积等均影响生物膜的形成与发展,进而间接影响人工湿地的污水净化功能。通过改变基质所处淹没/暴露状态、增加缓释碳源基质、增加铁碳电解对基质等方式来增加补氧、强化反硝化和电化学强化,从而改善人工湿地对NH₃-N、TN与TP类污染物的去除效果。     

人工湿地除磷存在的问题及其对策探讨

人工湿地是20世纪七八十年代发展起来的一种污水生态处理技术,能高效去除有机污染物,氮、磷等营养物,近年来得到了广泛的应用。对磷的去除不同于常规化学除磷或生化处理工艺,而是集物理化学法和生物法于一体,即通过基质、水生植物及微生物的协同作用完成。基质容易达到饱和是人工湿地除磷面临的主要问题,进水水质、水力条件、温度变化等条件也不同程度影响人工湿地的除磷效果。针对以上问题,提出了相应对策,以实现人工湿地除磷系统的稳定运行。     

湿地水动力研究中无人机遥感技术的应用进展、机遇与挑战

水动力过程对湿地生态系统结构和功能具有重要调控作用,准确、高效地获取湿地水动力参数对于湿地研究和保护修复具有重要意义。无人机遥感技术具有操作简便、机动性强、成像高度低、受天气环境影响小的特点,近年来被广泛应用于非接触地进行湿地水动力监测。梳理了无人机在水位、水下地形（水深）和流速（流量）3种主要水动力参数监测中的应用现状,总结了当前方法的不足和发展前景,以期为未来水动力监测及其在湿地管理中的应用提供参考。针对当前存在问题,提出了面对复杂湿地环境和监测需求的高标准化、自动化监测是未来无人机水动力遥感监测的重点发展方向。如何应对未来智能化、信息化湿地保护与管理需求,提高无人机监测效率、数据传输效率,促进无人机与其他多平台监测数据融合技术的发展,推动数字孪生湿地建设应被重点关注。     

稳定同位素技术在湿地碳循环研究中的应用

稳定性同位素技术因其准确、灵敏和安全等特点而被广泛应用于生态学研究的诸多领域。稳定同位素技术在生物地球化学循环过程中存在独特的稳定同位素化学效应,近年来稳定同位素技术又被大量用于陆地生态系统碳循环机理方面的研究。湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用,其碳源和碳汇功能近来成为全球气候变化研究关注的重点问题。因此,碳的稳定同位素(13C)示踪技术适合研究从年到百年尺度的湿地碳循环过程。文章主要从湿地植被光合作用、土壤有机物质的沉积、溯源和可溶性无机碳的输入以及湿地中二氧化碳、甲烷排放等方面,重点综述稳定同位素技术在湿地生态系统碳循环中的应用。     

我国生态系统服务价值研究进展及问题探析

通过对生态系统服务价值研究方法及湿地、草地、森林、流域和农田生态系统服务价值相关研究的整理,发现我国生态系统服务价值研究存在的问题,主要表现在评估方法的科学性、数据选取、研究结果准确性和应用性等方面。而随着生态文明及可持续发展战略的不断深入及推进,科学有效的生态系统服务价值的研究意义非同寻常,在综合分析后提出在今后的研究中需要从方法及内容上进行深入的讨论及革新,使得生态系统服务价值研究能够更好的发挥社会作用。     

13C-PLFA分析方法及其在土壤微生物研究中的应用

磷脂脂肪酸（PLFA）是重要的生物标志物之一,能够提供有关微生物群落结构的信息。将PLFA分析与稳定性同位素¹³C示踪技术结合（¹³C-PLFA）,可以指示微生物群落对于环境变化的响应及微生物群落间的相互作用。该技术在土壤生态系统的研究中已得到广泛应用。本文主要基于¹³C-PLFA技术的研究现状,介绍了该技术的原理和分析方法,举例阐述了¹³C-PLFA技术在土壤微生物生态学中的应用,包括植物-土壤系统中碳的微生物利用、外源碳的微生物利用、污染物的微生物降解以及在甲烷氧化菌等特定微生物群体的应用。同时分析了¹³C-PLFA技术在应用中的优缺点,并展望了其未来应用。     

滇西北高原湖泊剑湖演变过程及其生态环境效应分析

以滇西北高原湖泊剑湖为研究区,1974—2015年间8期遥感影像为数据源,运用遥感和地理信息系统技术,研究剑湖湖泊近40年间的时空演变过程,探析剑湖湖泊的入湖污染物及其生态环境效应变化。结果表明:近40年来剑湖湖泊面积呈现先明显减少再增加后缓慢减少的变化规律,由1974年的504.47 hm~2减至2015年的451.72 hm~2;目前剑湖水体中COD含量较低,符合地表水环境质量Ⅱ类标准;TP含量满足Ⅲ类标准;TN含量仅可满足IV类标准;剑湖入湖的主要污染源是农村生活污染和农业面源污染;随着时间的演变剑湖湖泊TN、TP污染物浓度呈上升趋势,剑湖湖泊生态系统受到极大干扰。     

海洋微生物多样性的研究进展

介绍了海洋微生物多样性研究的意义,综述了国内外开展海洋微生物多样性的主要研究方法和原理。重点介绍了分子生物学技术在研究中的应用,对序列分析和指纹图谱、分子标记、分子探针等方法进行了详细的阐述。     

青藏高原不同海拔梯度厌氧氨氧化细菌丰度及其生物多样性空间分布

厌氧氨氧化作为新型微生物氮循环过程,已经成为国内外研究热点.目前对厌氧氨氧化细菌的研究主要集中在海洋生态系统中,而在陆地生态系统外源氮污染物较少的地区是否存在厌氧氨氧化过程且其在氮循环中发挥的作用,还很少有相关报道.本研究应用分子生物学技术研究了氮污染负荷较低的青藏高原地区不同海拔湿地和旱地土壤样品中厌氧氨氧化细菌的丰度及其生物多样性.结果表明,在青藏高原地区,普遍存在厌氧氨氧化细菌.使用厌氧氨氧化细菌特异性引物HSBeta396f/HSBeta742r进行定量发现,厌氧氨氧化细菌丰度随着海拔的升高而降低.垂向尺度上,海拔较低地区表层样品厌氧氨氧化细菌丰度高于底层样品,海拔较高地区则相反.通过构建厌氧氨氧化细菌系统发育分析发现,青藏高原地区厌氧氨氧化细菌的生物多样性较高,且多数可能属于新型厌氧氨氧化细菌.该区域湿地沉积物样品厌氧氨氧化细菌生物多样性明显低于旱地土壤样品.湿地沉积物样品厌氧氨氧化细菌生物多样性与海拔无明显关系,但旱地土壤样品厌氧氨氧化细菌生物多样性随着海拔的增高有上升趋势.     

滨海新区湿地生态系统退化程度诊断分析

滨海新区湿地类型多样,作为滨海新区生态环境与景观生态的基质,对其区域生态、景观生态及经济发展具有重要影响。根据滨海新区湿地生态系统特征,在定性与定量相结合的原则下,建立了退化诊断分析指标体系,共两个大类23个单项指标,并通过AHP法、专家咨询法确定了各指标的权重。在此基础上,结合GIS技术将滨海新区湿地划分为11个具体的退化研究区域,并参照诊断标准对各项指标打分,计算各评价区域综合诊断指数,依据综合诊断指数分析了评价区域生态系统退化状况,为今后湿地恢复实践提供指导。     

人工湿地脱氮除磷强化技术研究

人工湿地作为一种新型污水生态处理工艺受到越来越广泛的重视,现在广泛应用于各类水体的处理,然而在实际应用中存在脱氮除磷效率偏低等问题,在一定程度上限制了应用,如何强化人工湿地脱氮除磷已成为近年来的研究热点.本研究从人工湿地工艺改进和创新、基质的选择与优化、植物的筛选与配置、设计及运行参数的优化等方面详细论述了人工湿地强化脱氮除磷技术,以期提高人工湿地脱氮除磷效率,为人工湿地技术优化与工程应用提供参考.     

三江平原湿地开垦对土壤微生物群落结构的影响

过度开垦会导致湿地生态系统的快速退化,湿地土壤微生物能够敏感地反映湿地土壤质量及湿地生态系统功能的演变.为研究土地利用变化对湿地微生物群落结构的影响,以黑龙江抚远三江湿地保护区为研究对象,采集其中的原始泥炭湿地、开垦后改种豆科植物及水稻的3种湿地土壤.采用基于细菌16S rRNA基因的高通量测序技术研究上述土壤细菌的群落结构,并探讨其与土壤环境因子间的关系.结果表明,不同土地利用方式湿地土壤中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),但土地利用方式明显改变了湿地土壤细菌属的组成.改种豆科植物土壤中Blastocatella、Coxiella、Rickettsia丰度较高,水稻田土中Massilia、Nitrosomonas、Bradyrhizobium聚集较多,而泥炭湿地中含较高丰度的Rhizomicrobium、Arthrobacter、Bacillus.结合Chao值与Shannon指数,水稻田土微生物多样性高于改种豆科植物土壤及泥炭湿地土壤,而后两种土壤细菌群落多样性则未见明显差异.相关性分析表明,土壤p H及含水率是影响微生物群落组成的重要驱动因子,说明湿地土壤开垦后改变了土壤p H、含水率及土壤养分,从而对微生物群落结构产生影响.