西溪湿地底泥氮、磷和有机质含量竖向分布规律

利用特制的取样器从西溪湿地钻取连续完整的底泥试样,对不同深度底泥中总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)含量进行测试;通过TN、TP、OM在表层底泥、底泥孔隙水和上覆水体中含量变化的分析结果,并运用有机指数法对该湿地底泥的污染程度进行了评价.结果表明,该湿地60cm深度以内的底泥为轻度~中度污染,属于活性层;埋深大于60cm的底泥未受污染或者污染较轻,属于相对稳定层;TN、TP、OM在垂向上的变化呈显著相关关系.TN、TP在底泥孔隙水中的含量显著高于在上覆水体中的含量;由于存在浓度梯度,底泥孔隙水中的氮、磷及其他有机污染物会释放到上覆水体中去,只实施换水处理难以根除湿地水体富营养化的问题.对作为内污染源的底泥,疏浚应是一种更有效的治理措施,60cm活性层深度可作为该湿地疏浚参考深度.     

改性煤矸石对上覆水磷及底泥磷代谢关键基因的影响

将热活化煤矸石和镧改性煤矸石应用于封闭水体除磷固磷试验,采用16SrRNA高通量测序技术分析底泥微生态群落结构、聚磷细菌和磷代谢功能基因的变化.结果表明：镧改性煤矸石对上覆水TP的去除能力最高,稳定期上覆水TP浓度为0.023~0.028mg/L,较对照组低83.5%以上,热活化煤矸石对上覆水TP的去除能力较差,稳定期上覆水TP浓度为0.15mg/L左右,略低于对照组.热活化煤矸石和镧改性煤矸石均提高了底泥中微生物多样性,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为底泥优势菌种.不同处理组底泥中聚磷细菌为Tetrasphaera和Candidatus_Accumulibacter,镧改性煤矸石显著降低了底泥中聚磷细菌的相对丰度.热活化煤矸石和镧改性煤矸石对多聚磷酸盐激酶（PPK）影响不大,但对外切聚磷酸酶（PPX）的抑制较大,热活化煤矸石抑制最大.     

改性煤矸石对上覆水磷及底泥磷代谢关键基因的影响

将热活化煤矸石和镧改性煤矸石应用于封闭水体除磷固磷试验,采用16SrRNA高通量测序技术分析底泥微生态群落结构、聚磷细菌和磷代谢功能基因的变化.结果表明：镧改性煤矸石对上覆水TP的去除能力最高,稳定期上覆水TP浓度为0.023~0.028mg/L,较对照组低83.5%以上,热活化煤矸石对上覆水TP的去除能力较差,稳定期上覆水TP浓度为0.15mg/L左右,略低于对照组.热活化煤矸石和镧改性煤矸石均提高了底泥中微生物多样性,变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）为底泥优势菌种.不同处理组底泥中聚磷细菌为Tetrasphaera和Candidatus_Accumulibacter,镧改性煤矸石显著降低了底泥中聚磷细菌的相对丰度.热活化煤矸石和镧改性煤矸石对多聚磷酸盐激酶（PPK）影响不大,但对外切聚磷酸酶（PPX）的抑制较大,热活化煤矸石抑制最大.     

过氧化钙(CaO2)联合生物炭对河道底泥的修复

底泥内源污染是导致河道黑臭反复的主要因素.为防止河道黑臭现象反复,以无锡市滨湖区某一河道为实验地点,采用CaO_2联合生物炭原位覆盖技术修复黑臭河道底泥,研究了该技术对泥水水质、底泥酸挥发性硫化物(AVS)和磷形态以及微生物的影响,探究该技术对黑臭底泥修复效果.结果表明, CaO_2联合生物炭覆盖可显著提高泥水体系溶解氧(DO)浓度和氧化还原电位(ORP),其中上覆水DO浓度和ORP分别保持在2 mg·L~(-1)和50 mV以上.间隙水氨氮(NH~+_4-N)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)去除率分别达到了43.40%、 41.18%和50.97%.底泥AVS去除率达到了37.03%,高通量测序表明,底泥厌氧微生物相对丰度明显降低,出现热单胞菌属(Thermomonas)、Dechloromonas、变形菌属(Proteus hauser)、脱硫微菌属(Desulfomicrobium)和硫杆菌属(Thiobacillus)等脱氮除硫菌群.底泥中磷转化为稳定的铁铝结合态磷和钙结合态磷.因此,CaO_2联合生物炭原位覆盖对黑臭底泥具有良好的修复作用.     

底泥原位洗脱过程中氮磷含量与形态变化特征

随着城市化进程的不断推进,城市河流底泥中内源氮磷污染问题日益突出.为研究原位洗脱技术对污染底泥中氮、磷物质和成分的作用效果,以北京市凉水河作为研究对象,分别比较了现场试验洗脱与对照组0~30 cm分层底泥以及实验室模拟洗脱处理前后0~10 cm底泥中pH、E_h（氧化还原电位）、容重、含水率、OM（有机质）、TN、TP和氮、磷形态分布的变化特征.结果表明:①现场洗脱对0~5 cm厚度底泥的处理和模拟洗脱处理均对底泥中pH、E_h、含水率的改变以及其中TN、TP的去除效果表现显著,其中,现场试验洗脱组0~5 cm范围底泥中w（TN）、w（TP）分别较对照组降低了66.4%±17.4%、40.8%±24.4%,模拟洗脱处理对底泥中OM、TN、TP的去除率分别达70.1%±4.8%、66.8%±2.0%、43.1%±3.1%.②原位洗脱技术对底泥中TN的去除主要通过对PON（颗粒态有机氮）的去除来实现,现场和模拟试验过程中PON对TN去除的贡献率分别达55.0%和73.6%.③原位洗脱对底泥中TP的去除主要通过对Al-P（铝结合态磷）、OP（有机磷）的去除来实现,现场和模拟试验中Al-P、OP对TP去除的贡献率分别达37.0%、66.2%和31.3%、43.7%.研究显示,原位洗脱技术可有效去除城市河流底泥处理层中的氮磷物质,并以有机氮、磷物质的去除为主.      

三角帆蚌对白洋淀底泥氮磷释放及微生物的影响探究

为了解三角帆蚌对白洋淀底泥的影响,以白洋淀淀区水和底泥为试验材料,通过室内模拟试验并结合16S rRNA高通量测序技术,考察了三角帆蚌的活动对底泥氮、磷释放以及微生物丰度和多样性的影响.结果表明:①三角帆蚌的生物扰动作用显著提高了底泥氮、磷的释放,上覆水中TN、NH₃-N和TP浓度分别提高了0.18、1.1和1.2倍,颗粒态NH₃-N和可溶性磷浓度的增加是上覆水中NH₃-N、TP浓度增加的主要来源.②三角帆蚌的生物扰动作用轻微提高了上覆水中COD_Cr的浓度（P < 0.05）,并降低了底泥中全氮、全磷的含量,将底泥中全氮、全磷的削减率分别提高了26.0%和10.9%,底泥氮、磷释放规律的不同是导致全氮削减率高于全磷的主要原因.③三角帆蚌的活动可显著降低水中蓝细菌的数量,为其他微生物提供了更多生态位,从而提高了脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,但是三角帆蚌对底泥中微生物丰度和多样性影响较小.研究显示,三角帆蚌能极大地促进白洋淀底泥氮、磷释放,同时降低内源污染风险,并提高上覆水脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,可依据实际情况用于白洋淀湿地修复中.      

城市河流内源释放与微生物群落构效关系

底泥作为河流营养物质的主要储集层,其主导的内源污染物释放对河流上覆水及其微生物多样性有重要影响。文章以绵阳市木龙河为研究对象,对河道上覆水与底泥中污染物质分布、原核生物与真核生物生物群落结构及其与内源污染释放构效关系进行了深入研究。实验结果发现木龙河上游到下游上覆水总氮(TN)、氨氮(NH3-N)及总磷(TP)浓度均呈现逐渐提高的趋势,对应的微生物多样性和丰富度却呈明显下降趋势,且主要优势物种为浮游藻类与真菌;在木龙河底泥中,总碳、总有机碳、TN、TP从上游到下游呈现递减的趋势,与上覆水成反相关,且主要优势微生物为浮游动物,与上覆水亦明显不同。研究结果表明,木龙河水质超标主要由底泥内源污染物释放导致,底泥中TN、总硫、NH3-N对底泥中微生物多样性影响显著;此外,以内源释放为特征的河流,由于内源释放污染物与外源污染物有一定差异,导致上覆水微生物多样性与外源污染条件下呈现不同。     

水体/底泥生物基城市河道富营养化水体修复试验研究

针对城市水体富营养化现状,自主研发了水体生物基、底泥生物基和微动力涡轮水循环曝气系统.水体生物基对水体中COD、NH+4-N和TP的去除效果,平均去除率分别为82.33%、98.00%和54.73%;底泥生物基在投加5 d内可达到20%以上的底泥减量率,上覆水曝气可有效缓解由底泥有机质降解而引起的营养盐释放;由水体/底泥生物基相结合并辅以微动力涡轮水循环曝气系统的组合技术,在中试试验中表现出较好的水体营养盐去除及底泥有机质降解效果,COD、NH+4-N、TP的去除率分别为52.0%、33.6%、23.4%,河道底泥中有机质成分由试验前的38.20%降至试验结束时的12.20%.     

微塑料及其复合污染对水生生物的毒性与生态风险研究进展

近年来,微塑料已成为备受瞩目的新型污染物之一.微塑料在水生生态系统中广泛存在,且易与水中其它污染物形成复合污染.因此,微塑料及其复合污染对水生生物的影响以及水生生态系统的生态风险越来越受到关注.本文在总结国内外相关研究的基础上,概括了水生生态系统中微塑料污染的主要特点,归纳了微塑料及其复合污染对水生生态系统中藻类、浮游动物、鱼类等水生生物的影响,探讨了微塑料沿食物链的传递作用及其对水生生态系统生态风险的潜在影响,梳理了目前水域生态系统微塑料研究所面临的主要问题,并对未来的研究工作进行了展望,以期为评估微塑料及其复合污染对水生生物和水域生态系统的影响提供科学依据.     

基于硝酸盐缓释-功能微生物协同的污染底泥原位修复技术研究

重污染底泥原位修复常需外加大量电子受体,但大量实践表明电子受体直接投加存在作用时效短、微生物利用效率低等问题.针对该问题,开发了电子受体缓释-功能微生物协同的复合环境功能材料,并探讨了功能材料对底泥原位修复效果.结果表明:①复合功能材料〔以Ca（NO₃）₂计,下同〕仅投加5.7 g/kg时,底泥中ORP（氧化还原电位）提升了60.17%~73.96%,AVS（酸可挥发性硫化物）去除率高达90%,是其他传统原位修复材料的1倍.②相较于单独投加Ca（NO₃）₂的修复方式,复合功能材料最大可去除上覆水中33.78%的ρ（TN）,而且ρ（NH₄+-N）也降低了27.90%.③复合功能材料同时促进上覆水中TP和COD_Cr的去除,其去除率分别在78%和30%以上.④从经济成本和对环境影响的角度出发,在工程应用上宜用电子受体:固定剂:促凝剂:发泡剂:塑形剂:复合微生物菌剂:水的质量比为1:5:0.5:0.5:0.1:1:1的复合功能材料.研究显示,硝酸盐缓释-功能微生物复合材料是一种高效的重污染底泥原位修复材料,能显著提升底泥和上覆水中污染物去除效率,降低ρ（NH₄+-N）、ρ（COD_Cr）,避免上覆水体受到二次污染.      

特定生态系统对水源地水质改善的研究

通过构建水生动物-人工介质新型生态系统来研究太湖水源地水质改善效果.中试试验结果表明,对比3d和7d的水力停留时间(HRT),当HRT:7d,系统对TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率可分别达到79.00%、63.46%、14.57%、67.43%、35.81%;对比空白池,TN、NO2--N、NO3--N、TP、PO4--P的平均去除率仅为9.67%、7.09%、1.30%、9.92%、7.04%.通过该系统中水生动物的吸收和人工介质上微生物降解的协同作用,使得氮磷类污染物的去除效果明显.可见,水生动物-人工介质生态系统对改善太湖水源地水质有良好的效果,对构建安全的水源地生态系统具有积极的意义.     

洞庭湖氮磷时空分布与水体营养状态特征

为揭示通江湖泊洞庭湖水体、沉积物营养盐的时空分布特征,分别于2012年1月和6月在入湖河道、湖区和出湖口共采集了13个具有代表性的水样和沉积物样品,分析了样品中氮、磷的含量及洞庭湖的营养水平. 结果表明,洞庭湖水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)全湖平均值分别为2.34、0.06、0.27和0.54mg/L,沉积物中w(TN)、w(TP)、w(NH₄+-N)、w(NO₃--N)全湖平均值分别为1220.47、678.97、28.94、4.41mg/kg. 氮、磷含量总体表现为入湖河口大于湖体和出湖口,并且入湖河流中以湘江支流较高,湖体以东洞庭湖区较高. 不同季节间的对比表明,水和沉积物样品中氮、磷含量均表现为6月高于1月,尤其水体中ρ(TN),6月显著高于1月(P<0.01). 洞庭湖全湖TLI(∑)(综合营养状态指数)平均值为45.93,分布规律与ρ(TN)、ρ(TP)一致. 与其他富营养化湖泊相比,洞庭湖ρ(TN)、ρ(TP)较高,但没有发生大面积水华,主要是因为其换水周期短、流速较大所致.      

固城湖水环境污染状况与来源分析

对2001~2011年固城湖水环境污染状况评价与时空变化特征分析的基础上,探讨了固城湖的特征污染物及污染来源。结果表明,固城湖水质污染的主要超标因子为TN和TP;总体水质呈现先恶化再改善的趋势,污染由拦河网水域向小湖区水域扩散;固城湖湖体水质基本上劣于水环境功能区划要求;固城湖特征污染物为COD+M n、NH4-N、TN、TP、BOD 5;富营养化程度不断加重,之后又有所改善;氮磷污染的主要来源是水产养殖污染。     

洪湖营养盐时空分布特征及成因分析

洪湖是江汉平原重要的淡水水体。为了揭示洪湖营养盐时空分布特征和原因,开展了对洪湖为期一年的采样调查,连续采集12个月水样和一次沉积物样品,测定样品中营养盐含量。结果表明:(1)洪湖水体营养盐污染水平较高,除氨氮(NH_4~+-N)外,总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)难以达到Ⅱ类。(2)空间上有机物污染浓度呈现南高北低的特征,氮磷呈现西高东低的特征;时间上冬季水体氮磷平均浓度最高,夏季氮磷平均浓度最低; COD_(Mn)和氮磷变化相反。(3)表层沉积物有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)含量范围分别是16.3～180 g/kg,0.704～7.64 g/kg,0.312～0.801 g/kg。总氮和有机质空间分布相似,南部东北部西北部;总磷空间分布特征,西北部东北部南部。洪湖水质时空变化受内源和外源共同影响。内源主要来自沉积物和水生植物,外源输入主要包括四湖总干渠汇入和人类活动产生的污染。     

长江口南汇潮滩湿地污水处理系统的净化功能

2002年8月～12月对长江口南汇潮滩湿地处理系统对污水净化效果进行了研究,分析了潮滩沉积物中N、P含量变化及其与功能细菌含量间的关系,以及芦苇对污染物质的直接去除作用。结果表明:潮滩湿地对污水的净化效果显著,对TN、TP和COD的去除率分别达到94.06%,76.82%和92.47%;沉积物中N、P含量随样点与排污口间距离增大呈下降趋势;沉积物中NH4+—N、NO3-—N、DIP含量与功能细菌数量间呈良好的正相关;收割芦苇去除的N、P量分别只占全年排入湿地总量的2.201×10-5%、4.552×10-4%。潮滩湿地对污染物的去除主要通过:潮汐稀释转移,沉降,滩面沉积物吸附等物理过程和微生物分解等生物过程的综合作用,而潮滩植物的直接去除作用仅占很小部分。     

响应面法优化多级A/O+BAF系统处理生活污水强化脱氮除磷

为优化多级A/O(缺氧/好氧)＋BAF(曝气生物滤池)系统处理低C/N生活污水强化脱氮除磷的关键运行条件,采用单因素试验分别研究了HRT(水力停留时间)、三点进水比例及BAF填料高度对系统主要污染物去除的影响,并以此为对照,通过BBD二阶模型中心复核设计多因素试验,采用响应面法分析上述三因素对TN、TP去除的交互影响,得出了优化运行条件与TN、TP去除率的模型预测值,在该条件下运行系统,验证了TN、TP去除率实际值与预测值的相对误差. 结果表明:①单因素试验表明,当HRT为9 h、进水比例为5∶3∶2、填料高度为1 800 mm时,多级A/O+BAF系统中主要污染物的去除效果最好. ②响应面分析得出,三因素对TN、TP的去除交互影响显著;模型拟合回归方程得出,优化运行条件为HRT 8.5 h、进水比例5∶3∶2、填料高度1 600 mm时,TN、TP去除率预测值分别为84.88%、94.37%. ③验证结果表明,进水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为68.8、5.4 mg/L,出水ρ(TN)、ρ(TP)平均值分别为10.61、0.32 mg/L,TN、TP实际去除率分别为84.15%、94.01%,与TN、TP去除率预测值相比,相对误差仅分别为0.86%、0.38%. 研究显示,应用响应面法建立模型优化多级A/O＋BAF工艺处理生活污水的方法可靠,实现了对氮磷的强化去除.      

蠡湖水体氮、磷时空变化及差异性分析

蠡湖是一个典型处于从浊水藻型向清水草型转换过渡时期的浅水湖泊.根据2012~2013年周年的现场调查资料和历史监测资料,分析了水体氮、磷的空间分布、变化规律及主要影响因素,并探讨了水体氮、磷形态的时空差异及其相应的控制对策.结果表明,蠡湖仍然没有从根本上解决水体的富营养化问题,水体中氮、磷浓度仍处于一种不稳定的状态,各采样点总氮(TN)浓度在0.74~4.93mg/L之间,平均值为1.35mg/L;总磷(TP)浓度在0.03~0.31mg/L之间,平均值为0.073mg/L.空间上,TN和TP浓度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖,沿岸区高于湖心区的趋势;季节上,TN、TP浓度呈现夏季、秋季较高,而冬季、春季低的特点;水体中氮主要以溶解态为主,DTN占TN的比例在35%~99%之间,平均为77.98%;而磷主要是以颗粒态的形态占优势,颗粒态磷占TP的比例在11%~90%之间,平均值为59%.多元统计表明,TN与DTN和总悬浮物(TSS)之间呈正相关关系,但与TSS的相关性系数较小,而TP与DTP和TSS都呈显著正相关.因此,要降低水体中氮磷浓度,可以从减少通过干湿沉降进入湖泊水体的氮磷或者降低沉积物再悬浮、抑制底泥氮磷释放两个方面入手.     

山美水库沉积物氮磷和有机质污染特征及评价

为揭示山美水库沉积物中污染物的空间分布状况,测定了山美水库47个采样点(包含8个柱状样)的TN、TP及OM含量,分析了各污染因子之间的相关性以及C/N,并对山美水库沉积物的污染层进行了污染状况评价.结果表明,污染层TN平均含量为1 180 mg·kg~(-1),TP平均含量为642 mg·kg~(-1),OM的平均质量分数为3.30%.其中TN与TP含量随着深度加深到正常层呈现稳定或较低的状态.污染层C/N整体远高于普通湖泊,有机质大多由自然陆源贡献,少部分由浮游动植物及藻类转化而来.相关性分析表明TN、TP和OM三者之间都呈极显著相关,说明沉积物中氮磷多以有机形式存在,且具有一定同源性.评价结果中有机氮及有机指数都为尚清洁的状态,总磷为中度污染,接近重度污染.