垂直潜流人工湿地净化北方微污染水体试验研究

为研究垂直潜流人工湿地对北方微污染水体中COD、氮和磷的去除效果及去除机理,在室内选用混合土(由炉渣与种植土按比例混合而成)、石英砂和陶粒作为填料,以天津当地常见植物黄花鸢尾为植被构建了垂直潜流人工湿地处理微污染景观湖水和雨季的初期雨水;除冬季冰封期暂停运行外,通过对系统不同季节运行数据的分析,考察了不同季节环境条件下垂直潜流人工湿地对我国北方城市微污染水体的净化效果及影响因素。结果表明:不同季节条件下,该系统对污染物均有着良好的去除效果和抗冲击负荷能力。微污染景观水和雨季初期雨水经垂直潜流人工湿地系统处理后,出水COD、NH4+-N及TP的质量浓度可分别优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类、III类和II类水质标准(研究阶段进水TP≤0.80 mg·L-1),COD、NH4+-N和TP的阶段平均去除率最高可分别达80%、91%和82%;TN的去除效果受季节变化波动较大,阶段平均去除率在32%~78%,温度较低季节或原水水质较差时有待处理水回流或辅加其他技术手段以提高脱氮效果。垂直潜流人工湿地对北方微污染水体有着较好的净化效果,能够有效地预防地表水体富营养化的发生,有利于城市水环境质量的改善和水资源的循环利用,具有良好的发展应用前景。     

人工湿地系统对含沼液畜禽废水净化效果试验研究

为了考察人工湿地处理含沼液畜禽废水的可行性,采用水平潜流人工湿地对含沼液畜禽废水进行处理实验。试验结果表明：在进水流量1.5 m3.d-1,水平潜流人工湿地系统对含沼液畜禽废水具有较好的处理效果。废水中COD、TP、TN和NH4＋-N浊度平均去除率分别为59.21%、53.80%、55.09%和55.57%.另外,通过对人工湿地沿程的污染物变化试验分析表明,人工湿地系统对污染物的降解是沿人工湿地水流方向逐渐降低的。     

人工增氧型复合湿地污染物净化效果

针对传统人工湿地负荷低、硝化能力弱和易堵塞的缺点,结合曝气生物滤池与人工湿地强化理论的研究成果,自主开发了人工增氧型复合湿地工艺,即生物接触氧化预处理+微曝气垂直流湿地+水平潜流湿地。通过对滇池北岸城郊混合制污水处理的模型试验,分析该工艺流程各净化单元的污染物去除效果。结果显示,人工增氧型复合湿地对不同水力负荷和污染负荷都体现了较强的缓冲调节能力和较高的净化效果。对污染物的总去除率分别为SS 94.5%、CODCr71.3%、氨氮72.3%,在进水总氮10.0 mg.L-1条件下实现了41.9%的总氮去除率,出水总氮均值为5.8 mg.L-1。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

潜流人工湿地低温下黄河原水预处理效果研究

在低温条件下(水温0.3～15.9℃),采用水平潜流人工湿地在玉清湖水库进水口处对入库黄河水进行预处理试验研究,考察了低温下黄河原水预处理效果,比较了不同水力负荷条件下,湿地系统对污染物的去除效率及其变化趋势,同时考察了进水污染物含量的影响.结果表明:在运行期间,潜流人工湿地有较好的处理效果,COD、TP、TN、NH4 -N的平均去除率均分别达到43.13%、40.86%、42.56%、43.26%.根据GB3838-2002<地表水环境质量标准>,出水中COD达到Ⅰ类,TP平均值达到Ⅱ类,TN平均值达到Ⅴ类;NH4 -N平均值达到Ⅱ类.处理效果与温度正相关,在现有的水力负荷变化范围内(0.6 ～1.2 m·d-1),系统处理效果无明显差别.同时发现,由于本实验的进水负荷低,系统去除功能未能得到充分利用,今后的研究可以适当提高负荷,充分利用系统的净化能力.     

几种植物对潜流型湖滨湿地中氮磷的处理效果比较

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖水中携带的部分有机污染物、营养盐等。湿地净化污染物的机理极为复杂,其中植被起着重要的作用。选择适当的植物是构建湿地系统的关键。以云南省抚仙湖北岸的湖滨湿地——马料河潜流型湿地为研究对象,探讨了美人蕉(Cannaindica),菖蒲(AcoruscalamusLinn),伞竹(Cyperusalternifolius),香蒲(Typhaelatifolia)四种不同植被系统的潜流型湖滨湿地去除污水中营养盐的效果,为抚仙湖湖滨带人工湿地的合理优化选择植物提供一定的依据。结果表明,四种植被系统的潜流湿地对总氮和总磷均有一定的去除效果。但是由于湿地长期运行而疏于管理,植物没有定期收割翻新,四种植物的氮磷去除率差别不太大,去除效果均不太佳。其中,美人蕉对总氮和总磷的去除效果较好,其去除率分别是30.4%,19.13%,其次为香蒲和伞竹,效果较差的是菖蒲。并且实验表明,暴雨对四种植物湿地氮的去除效果有很大的影响。连续几天的暴雨情况下,四种植物系统氮的去除率都很低。     

以马蹄莲为主体植物的人工湿地处理低浓度污水中试研究

人工湿地中集污染物吸收效果好、生境改善、观赏性好和经济性好于一体的植物筛选将支持湿地的长效低耗运行。报道了以观赏性和经济性植物马蹄莲(Zantedeschia aethiopica)为主要植物的人工湿地中试床(5 m×1 m×1.1 m)处理低浓度农村污水的研究。结果表明,在水力负荷为6,10和20 cm.d-1的条件下,该系统对CODCr(化学需氧量)、TN(总氮)、硝氮、氨氮和TP(总磷)的去除率分别大于56.4%、71.4%、71.4%、49.6%和56.6%。同处旺盛生长期(8月)而温度相近时,低水力负荷(6 cm.d-1)组的硝氮、氨氮和TP的去除率高;高水力负荷(20 cm.d-1)组的TN去除率高,进水TN中的有机氮占的比例比低水力负荷(6 cm.d-1)的高10%。马蹄莲人工湿地系统在休眠期(6月和7月)和在旺盛生长期相比,由于温度高而具有高的CODCr和N去除率,由于枯枝落叶的腐烂溶出以及进水负荷高而具有低的TP去除率。研究结果可为人工湿地等生态系统中选择植物时参考。     

湖滨带复合型人工湿地氮磷的去除效果

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖径流中携带的部分有机污染物、营养盐等。以云南抚仙湖北岸的湖滨湿地—马料河复合人工湿地为研究对象,探讨了湿地不同功能区去除氮磷的效果。研究表明,沉淀池除氮效果最不明显,在该区内有机氮可能发生矿化作用而转变为氨氮。有植物系统的潜流和表流区除氮效果较为明显,潜流区对氨氮、硝氮和总氮的平均去除率分别达18.0%、19.7%和22.6%;表流区对三者的平均去除率分别达50.4%、35.9%和43.5%。沉淀池对磷有一定的截留作用,且在进水污染物质量浓度较高时表现明显,平均截留率为14.9%。潜流和表流区除磷效果不明显,可能是因为湿地运行了两年多,土壤吸附交换达到平衡,影响了表流区的除磷效果。潜流区除磷效果受降雨影响较大,雨季时,总磷的平均截留率为12.1%,主要是不溶性磷的吸附和沉积;雨季末期,湿地流量较小,水体流动性差,系统内处于厌氧状态,出现磷释放现象。     

人工湿地组合生态工艺对规模化猪场养殖废水的净化效果研究

研究了表面流、水平潜流和垂直潜流人工湿地以及地下渗滤系统组合生态工艺对模拟和实际猪场养殖废水的净化效果。结果表明,在进水ρ（COD）=709.2 mg.L-1,ρ（TN）=597.1 mg.L-1,ρ（NH4＋-N）=560.4 mg.L-1和ρ（TP）=42.5 mg.L-1的质量浓度条件下组合生态系统对于COD、TN、NH4＋-N和TP的去除率分别可以达到87%、95%、97%和95%,其中COD的去除主要在第一级表面流人工湿地,NH4＋-N和TN去除主要是在水平潜流和垂直潜流人工湿地,水平潜流和垂直潜流人工湿地对溶解性磷酸盐去除效果明显,地下渗滤起到进一步稳定出水水质的作用。水平潜流和垂直潜流人工湿地的运行结果对比表明,后者对污染物的去除率均高于前者。     

三级串联湿地对氮磷的净化效果

采用三级串连湿地,对抚仙湖湖滨带的农业面源污染及部分县城生活污水进行了处理,以防止湖泊的富营养化.对湿地各串连单元(即沉淀池、表流湿地单元和潜流湿地单元)的总氮和总磷浓度进行了试验分析,来监测湿地对污染物的净化效果.研究结果表明,除了表流湿地单元的平均脱氮率接近40%之外,其他的净化单元去除营养盐的效率都只有10%～20%左右.相对而言,沉淀池的TP去除率较好,而表流湿地单元的TN去除率最高.湿地在运行两年之后,其脱氮除磷的效果不是太佳.因此,在利用湿地进行污水处理的同时,要对其进行妥善管理,如植物的收割、基质土壤的翻新等,使其保持持续脱氮除磷能力.     

复合垂直流构建湿地净化酞酸酯的初步研究

为考察湿地对特殊污染物酞酸酯的净化作用，在温室中建造了专门用于酞酸酯研究的2套下行流-上行流湿地小试系统，1号系统邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二（2-乙基已基）酯（DEHP）污染负荷分别为19.86mgL^-1和3.16mgL^-1,2号系统DBP和DEHP污染负荷分别为9.84mgL^-1和1.58mgL^-1，试验时间为45d。水力负荷为420Ld^-1。结果表明：构建湿地对人工配置污水中的酞酸酯有很好的净化效果。平均去除率达到99.95%以上，出水酞酸酯质量浓度为10^-9级，均低于国家排放标准（GB8978-1996）.     

锡林河河漫滩湿地植物群落特征及物种多样性分析

内蒙古高原草原区湿地具有不同于典型湿地的特征,同时还兼具草原的一些特征,在保持生物多样性和珍惜物种资源方面具有不可替代的重要作用.通过样方调查,以重要值为数量特征,采用指示种分析法和多样性指数测定,对内蒙古高原典型内陆河流——锡林河中游河漫滩湿地植被群落特征及物种多样性进行了系统分析和研究.结果表明:(1)锡林河中游河漫滩湿地植被依微地形由高河漫滩向低河漫滩可分为芦苇+羊草,黄花苜蓿+无茫雀麦,灰脉苔草+早熟禾,水甜茅群落,小糠草+蒙古扁穗草等5个群落,以禾本科、菊科、豆科三大草本为主,建群种有别于典型湿地和典型草原群落.(2)植物水分生态类型以湿生、中生为主且无水生类型,具有典型湿地和草原的双重特征;(3)湿地植物群落物种多样性、均匀性和丰富度表现出相似的变化趋势,多样性和丰富度较草甸草原低但高于典型草原;(4)锡林河河漫滩湿地植物群落是典型河流湿地和典型草原之间的过渡类型.表6,参28.     

几种植物在生长过程中对人工湿地污水处理效果的影响

不同的植物及植物的不同生长阶段对人工湿地系统污水处理效果都有影响。对几种华南地区常见的湿地植物在其不同生长阶段处理污水的效果进行了研究,采用了不种植物的沙滤系统作对照。结果表明:(1)植物生长过程中,植物高度能反映污水处理效果总体上的变化;(2)在植物的生长过程中,各人工湿地系统污水处理能力总体上持续增强,各水质指标pH、DO、TN、NH3-N、NO3-N、TP和CODCr等均呈下降趋势,其中TP和CODCr呈逐步下降,pH、DO、TN、NH3-N、NO3-N则呈现锯齿形波动,但总体上仍是下降过程;(3)植物系统氮处理能力好于无植物沙滤系统,而对磷TP和CODCr的去除则恰好相反;(4)不同植物对人工湿地污水的处理效果影响不明显。研究结果对探讨人工湿地污水处理规律和植物在人工湿地中的作用提供了新的科学依据,并为指导人工湿地工程的运行提供了参考。     

两级人工湿地用于村镇污水脱氮的长期运行特性研究

对沙田人工湿地稳定运行后的情况进行了长达6 a的监测,探讨了不同流态的两级潜流人工湿地长期运行的脱氮效能、不同形态氮的空间转化规律和几种主要影响因素。研究表明,在整个运行期间人工湿地的脱氮能力呈现低-高-低的变化趋势,这个过程的发生和湿地内部堵塞物的累积关联密切。在华南地区,季节变化对湿地脱氮的影响依然十分强烈：一方面,体现为季节温差对脱氮效果的明显影响,低温月份采用低负荷方式运行,TN去除率也仅有36.0%～47.6%,而高温期采用高负荷的运行方式,大多数月份TN去除率也能达到45.4%以上;另一方面,季节性雨量的不同会引起进水质量浓度的变化,导致湿地系统TN负荷率的改变,进而显著影响脱氮效果。有机氮、NH3-N、NO2--N、NO3--N在湿地内部存在明显的转化迹象,沿流程随着有机物的大量消耗,NO3--N去除能力逐渐下降并在湿地的末端出现了累积现象。通常情况下,由于采用了跌水曝气等措施,DO在湿地内的大部分区域都维持了较高水平,未对脱氮效果产生明显不利影响。     

不同空间配置的湿地植物群落对生活污水的净化作用研究

植物是湿地生态系统的重要组分,湿地湖滨植物群落物种组成和空间格局对湿地水体净化功能具有重要作用。选择茭草（Zizania caduciflora）、野菱（Trapa incisa）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）和蓖齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）等4种云南高原湿地常见湖滨带植物物种,以不同配置方式分别构建4种不同植物群落：茭草-金鱼藻-金鱼藻（Z-C-C）、茭草-野菱-金鱼藻（Z-T-C）、茭草-蓖齿眼子菜-蓖齿眼子菜（Z-P-P）、和茭草-蓖齿眼子菜-金鱼藻（Z-P-C）,对不同植物群落净化污水的效果进行对比研究。结果表明：4种不同植物群落人工湿地对生活污水净化效果不同,经过Z-C-C群落处理后水体的COD降低率为（50.56±1.98）%,显著低于Z-T-C群落（69.66±4.15）%、Z-P-P群落（64.29±1.05）%,Z-P-C群落（66.67±1.13）%,（P〈0.05）;经过Z-T-C群落处理后水体TN降低率为（24.69±4.64）%,显著低于Z-C-C群落（53.29±0.71）%、Z-P-P群落（53.36±2.04）%、Z-P-C群落（54.44±0.29）%,（P〈0.05）;各群落对NH4＋-N去除率有显著差异（P〈0.05）,分别为（71.77±0.37）%,（67.22±0.53）%,（69.22±0.13）%,（80.85±0.31）%。研究表明：3种植物配置模式对生活污水的净化效果比2种植物配置模式的好;适当增加沉水植物的配置比例,可提高人工湿地对氮的去除效果;根系发达的植物具有更强的净化效果。     

单种和多种群落湿地对污水的净化效果和植物生长生物量研究

对单种和多种植物人工湿地对污水的净化效果和植物生长生物量进行了研究.结果表明,两种湿地对有机物CODcr的净化效果差异不明显,但多种群落湿地对TP的净化效果优于单种群落湿地,而单种群落湿地对TN的净化效果又强于多种群落湿地.风车草在单种群落里生长旺盛,而在多种群落里生长稍差,单种群落的群落覆盖度明显高于多种群落的群落覆盖度;单种群落地上部分生物量为2395.6g/m2,比多种群落的地上部分生物量多1倍强,而多种群落的地下部分生物量为688.0g/m2,比单种群落的地下部分生物量多80%强;植物根系主要分布在0～5cm表层,该层根系生物量占根系总生物量的60%强.图1表2参12     

湿地生态系统硅生物地球化学循环研究进展

硅在地壳中的丰度仅次于氧,是地球表面大多数土壤和岩石的一种基本成分,也是水生植物（特别是硅藻类）以及多种作物生长所必需的营养元素,还是控制陆地、海洋、沿海和内陆水生态系统机能的重要营养元素。目前关于全球硅的生物地球化学循环的研究多集中在陆地和海洋两大生态系统,而湿地生态系统中硅的循环过程、储存量尚不清楚。虽然在河口湿地开展一些关于硅的相关研究,但是硅在湿地的循环机制研究不够全面,尤其相比碳、氮、磷等元素,硅素研究甚少。而且,国内关于硅的相关研究更为匮乏。本文在总结国内外关于湿地生态系统硅素研究的基础上,综述硅在湿地生态系统的存在形态与分布特征,阐述硅在湿地生态系统中的基本循环过程,列举影响硅在湿地生态系统中循环的主要因素,如：湿地类型、水淹时间、季节变化、人类干扰等;提出在今后研究工作中应进一步探索硅在湿地生态系统中迁移、转化的机制,加深研究人类活动对湿地生态系统硅循环的影响,特别是应该加强研究河口潮汐湿地和沿海湿地生态系统硅的生物地球化学循环过程和储存量,有助于明确湿地生态系统对于硅的截留量;并弄清湿地中碳与硅含量之间的关系,从水文学角度分析湿地中排水、蒸发、洪期及滞留时间等因素对硅循环的影响,从而试图建立湿地硅循环模型,有助于预测湿地生态系统硅循环对沿海地区赤潮等富营养化现象和全球气候变化的影响。     

若尔盖高寒沼泽植物群落与环境因子的关系

了解高寒沼泽植物群落与环境因子之间的关系,对揭示物种对生态环境的需求以及高寒沼泽的保护管理有重要意义,然而目前尚不清楚影响若尔盖高寒沼泽植物分布的主要环境因素。作者于2011—2012年间在若尔盖高寒沼泽随机调查32个样地,收集了植被样方数据、土壤理化性质数据、地表水位等实测数据,借助方差分析、CCA分析和相关分析等经典的统计方法,研究高寒沼泽植物群落物种组成和不同地表积水状况下多样性的差异,以及高寒沼泽植物群落与环境因子的关系。结果显示：若尔盖高寒沼泽植物共有151个种,隶属于39科98属;多样性指数随地表积水的减少呈现出增加的趋势。典范对应分析（CCA）结果表明,第一轴与水位、土壤水分含量、土壤有机碳、土壤总氮显著负相关,与土壤容重显著正相关,第二轴与裸斑率和鼠洞数显著相关。前2个轴一共解释了79．8％的物种与环境因子的关系,与环境因子的相关系数均在0．87以上;其中,水分和土壤养分条件是影响物种分布的主导因子,其次是裸斑面及啮齿动物活动。植物多样性指数与土壤水分负相关,与土壤有机碳和土壤全氮显著负相关,与土壤容重显著正相关。若尔盖沼泽植物群落物种多样性除了受土壤水分和养分条件的影响以外,啮齿动物的活动可能是影响若尔盖沼泽物种分布以及促进群落进一步演替的主要因素之一。     

流域河口湿地生态健康与湿地发育关系研究

河口湿地作为一个独立的＂活体＂,有着其自身的地理发育、成熟和衰老的生长过程。以大洋河河口湿地为例,运用面积积分曲线和分维度指数计算大洋河流域发育阶段及河口湿地生长过程,得出如下结论,（1）在河流流域地貌发育早期,河流底蚀、侧蚀、溯源侵蚀强烈,河流含沙量高,泥沙在河口地区沉降而易形成河口湿地;随着流域地貌发育到壮年期,河流泥沙含量输出稳定,河口湿地面积继续扩张;到流域地貌发育晚期,侵蚀减弱,河流含沙量减少,河口湿地缺乏稳定的泥沙供应,在河湾水动力作用下逐渐萎缩、直至消亡。（2）人类活动直接影响河口湿地环境的物理、化学和生物组份,改变了河口泥沙的输入量及沉积环境,人类活动实际上是直接或间接地缩短了河口湿地的发育时间,加速了其发育进程。（3）针对不同发育阶段的河流,在制定河口湿地保护政策和修复措施时,必须充分考虑其地质历史发育特征,政策的制定要符合其生长规律。