藻华黑水团对上覆水体营养盐变化的模拟研究

藻类聚集区春夏季易发生黑臭(俗称"湖泛",也称"黑水团")现象,而在太湖北部区域趋向常态化发展现象。该文主要利用室内实验装置,通过设置高中低3种藻华聚集程度(处理1、2、3的藻细胞添加量分别为2 000、5 000、8 000 g/m~2)模拟实验研究了动态条件下黑水团发生过程中上覆水体重营养盐的变化。结果表明:在实验进行3d后上覆水体中溶解氧(DO)含量降低到2 mg/L以下,高藻华聚集模拟水体中NH_4~+-N含量增加到14 mg/L以上,PO_4~(3-)-P含量增加到0.20 mg/L,TN、TP含量分别高达15 mg/L、2.0 mg/L,水体中叶绿素含量呈现快速下降趋势,实验进行到3d后,其含量下降为1 500 mg/m~3,水体浑浊度增加,COD含量从50 mg/L快速上升为120 mg/L。表明大量藻细胞在聚集后受温度等影响下出现快速死亡、水体缺氧,造成藻华聚集区易出现黑水团现象,对水体生态环境带来严重影响。     

不同浓度藻类水华对两种沉水植物的影响

为了研究藻类水华对沉水植被恢复的影响,通过模拟不同浓度的藻类水华,开展了篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus）和伊乐藻（Elodea nuttallii）在不同浓度藻类水华下（0,6.25×10⁸,2.5×10⁹,10¹⁰cell/L）的生长和生理试验.结果表明,低浓度（6.25×10⁸cell/L）处理组中伊乐藻的干重显著低于对照组,而藻浓度达到10¹⁰cell/L时,篦齿眼子菜的干重才显著低于对照组.与其它处理组相比,在藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的株高最矮,而伊乐藻的株高最高.叶绿素荧光特性表明藻浓度为10¹⁰cell/L的情况下,篦齿眼子菜的光合活性从0.77降低至0.50,而伊乐藻的光合活性无显著性变化,在0.72～0.79之间波动.沉水植物的抗氧化酶活性在藻类水华胁迫环境下先增加后降低.这表明,藻类水华对水生植物的生长影响有差异性;水体中过高的藻浓度会影响植物的抗性生理.沉水植物能忍耐短期低浓度的藻类水华胁迫,但是长期高浓度的藻类水华会严重影响沉水植物的生长,进而影响水生植被的恢复.     

黑臭水体中不同浓度Fe2+、S2-与DO和水动力关系

以巢湖南淝河口湖湾区的黑臭水体为例,运用分位数回归方法研究了黑臭水体中不同浓度Fe²⁺、S^2-与DO及流速的定量关系.比较发现：分位数回归方法能够定量分析流速和DO对不同浓度Fe²⁺、S^2-的作用;而普通线性回归则无法给出它们彼此在不同浓度情况下的定量关系.进一步分析发现,水体流动主要通过分散作用降低黑臭水体中Fe²⁺及S^2-的浓度;增加流速对降低南淝河口及黑臭水体边缘等Fe²⁺、S^2-浓度梯度较大区域的污染效果显著;但对黑臭水体中间位置Fe²⁺、S^2-浓度梯度较小区域污染没有显著影响.增加DO对减少S^2-浓度达到0.043mg/L以上或Fe²⁺浓度达到0.80mg/L以上黑臭水体区域污染的效果明显;但对低浓度Fe²⁺、S^2-污染的处理效果不佳.这些结果为治理浅水湖泊中的黑臭水体提供了理论依据.     

诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应

基于室内培养实验,研究了海洋环境污染物诺氟沙星对盐生杜氏藻、新月菱形藻和小球藻的生态毒性效应。结果表明,实验浓度范围内,3种微藻生物量都随时间增加而增大,符合Logistic生长模型;诺氟沙星对3种微藻毒性效应差别较大,对新月菱形藻的毒性效应最低,EC₂₀（concentration for 20% of maximal effect）和EC₀₅（concentration for 5% of maximal effect）分别为25.36 mg/L和1.76 mg/L;对盐生杜氏藻的毒性效应较低,EC₂₀和EC₀₅分别为10.54 mg/L和1.25 mg/L;对小球藻的毒性效应最高,EC₂₀和EC₀₅分别为5.33 mg/L和0.01 mg/L;诺氟沙星对三种海洋微藻的抑制率增幅均随浓度增加趋缓。另外,在1 mg/L的浓度下,新月菱形藻的B_f值略高于对照组,这可能与毒性兴奋效应有关;小球藻的指数增长期随着诺氟沙星浓度的增大有着明显缩短的趋势。基于物种敏感性分布,得到诺氟沙星污染物对海洋生态系统的预测非效应浓度（predicted no effect concentration,PNEC）为0.096 mg/L。     

BF-BAF+微滤工艺对黑臭河道治理示范工程

黑臭水体形成原因主要是大量污染物进入水体,其总量超过水体自净极限,造成环境恶化。采用"BF-BAF+微滤"处理工艺,对黑臭河道进行异位治理。结果表明:系统运行60 d,ρ(COD)从(77. 30±21. 04) mg/L降低到(46. 75±8. 64) mg/L;ρ(NH_4~+-N)从(19. 71±4. 64) mg/L降低到(6. 67±1. 22) mg/L;氧化还原电位从(-57. 01±36. 87) mV提升到(88. 25±18. 64) mV;ρ(DO)从(0. 30±0. 14) mg/L提升到(5. 21±1. 85) mg/L;透明度从(14. 00±4. 55) cm提升到(48. 25±3. 30) cm。系统运行费用仅为0. 4元/t(水)。项目采用"BF-BAF+微滤"处理工艺对黑臭水体进行异位治理,经济投资低,占地面积小,操作简单,且可快速消除水体黑臭。     

磷营养控制与藻存量削减对蓝藻水华的阻遏

通过原位实验比较了磷营养控制和藻存量削减2种方法对小型富营养化水体蓝藻水华形成早期的影响,测定了水体藻类群落结构、光合系统活性、水温、氮磷等参数的变化。结果显示:对照组水体藻类生物量从7.87 mg/L上升至14.25 mg/L,蓝藻在藻类生物量中所占比例由20%升高至40.8%,实验后期水体表面出现蓝藻局部堆积;磷营养控制组(添加钙盐)藻类生物量保持在7.53⁹.18 mg/L范围,蓝藻所占比例低于30%,后期水华控制效果明显;施用除藻剂(铜盐)可使藻类生物量迅速下降到1.88 mg/L,同时蓝藻所占比例降低至10%以下,但绿藻在后期形成优势,藻类生物量回升并超过对照组。相关性分析表明各组藻类生物量的主要限制因子分别为水温(对照)、总磷浓度(磷营养控制)和铜离子浓度(藻存量削减)。总体而言,2种方法均在水华形成早期对小型富营养化水体的蓝藻水华起到了阻遏作用。     

高锰酸钾强化PAC混凝处理温瑞塘河黑臭水体试验研究

以浙江省温州市温瑞塘河某河段黑臭地表水为研究对象,考察高锰酸钾强化PAC混凝工艺的除污效能,获得处理温瑞塘河黑臭水体的最佳工艺条件,为恢复河流水体生态自净功能提供基础。试验结果表明,高锰酸钾的最优投加方式为在混凝剂PAC前投加,最佳预氧化时间5 min,最佳投加量1.5 mg/L。将本实验得出的最优混凝处理条件应用于温瑞塘河实际黑臭水体的处理时发现,处理后水质明显改善,此表明高锰酸钾强化混凝应急处理温瑞塘河黑臭水体是切实可行的,可为实际的应急处理工艺提供了理论依据和技术指导。     

水网藻(Hydrodicty on reticulatum)对富营养化水样中氮磷去除能力的研究

研究了水网藻在天然水体水样中的生长及对氮磷(N，P)的去除能力，结果表明水网藻在富营养化水库水及重营养化的湖水水样中均生长良好；富营养化水库水(含TN 3.34—5.15mg/L、TP 0.10—0.19mg/L)及重营养化湖水(含TN33.86mg/L、TP 1.939mg/L)经水网藻(1g/L)处理2d、4d、6d后，对氨氮(NH4N)、总氮、总磷去除率均在70%以上.     

绿潮硬毛藻分解对天鹅湖水体氮磷水平的影响

为了解绿潮硬毛藻衰亡分解对上覆水体营养水平的影响,以荣成天鹅湖不同湖区的沉积物和暴发的硬毛藻为试材,通过室内模拟研究了藻类分解过程中水体氮磷水平及理化性质的变化,并评价了不同湖区沉积物中氮磷的释放潜力.结果表明:硬毛藻衰亡分解使上覆水体中ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)均明显上升,并且前期(0~16 d)上升较快,ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)最高分别可达12.40和7.98 mg/L;水体中ρ(TP)和ρ(SRP)表现为前期变化不大,19 d后大幅增加,含量变幅分别为0.02~1.14和0.01~0.40 mg/L.在试验中后期(约16 d后),不同湖区沉积物处理的水体中ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)、ρ(SRP)均表现为有沉积物含藻处理>无沉积物含藻处理>有沉积物无藻处理.在藻分解的条件下,不同湖区沉积物的氮磷释放能力存在很大差异,氮释放量的顺序为湖中心>西北部>南部,而磷表现为西北部>湖中心>南部.在硬毛藻绿潮的衰亡阶段,由于初期藻体营养盐的直接释放和后期促进沉积物内源释放的间接影响,水体中ρ(TN)和ρ(TP)均明显增加,进而加重了天鹅湖水体的富营养化水平.      

上海市农村富营养化河道生态修复工程研究

用食藻虫引导沉水植物生态修复工程技术对上海市临港新城果园镇里塘河道富营养化水体进行了工程治理和生态修复,辅以种植沉水植物,采取开放式生态修复和治理。每月水质跟踪检测结果表明:该工程治理方法具有显著生态修复效果,水质得到明显改善;COD_Mn、TN、TP在最低平均值时分别比生态修复前下降了60.67%、85.36%、88.74%;氨氮、亚硝态氮和叶绿素a在生态修复中的最低平均值分别为0.088 mg/L、0.024 mg/L和5.31 mg/m³;试验期间,修复区水体TN、TP、NO₂-N、NH₄-N和COD_Mn显著低于对照区,水体透明度（SD）平均为150～180 cm,水质达到国家Ⅱ～Ⅲ类地表水水质标准。     

广州市谷河黑臭评价及其与裸藻丰度和生物量相关性分析

藻类密度增加是黑臭现象发生的重要原因之一.目前的黑臭评价标准缺少藻类等水生生物指标,而黑臭河流中浮游微藻时空特征研究也极少.于2017年秋和2018年冬和春在谷河布设6个样点,采用污染指数法(I_1)和黑臭多因子加权指数法(I_2)评价谷河黑臭情况,同时调查浮游微藻的丰度和生物量等,并对黑臭评价结果和微藻进行Pearson相关分析.结果表明,I_2指数法更适合评价谷河的黑臭情况;裸藻门丰度与I_2的相关系数较高(r=0.784,p0.01);裸藻门丰度比例和生物量比例与I_2的相关系数分别为0.750和0.776(p0.01);裸藻门的种数和裸藻门污染指示种个数与I_2的相关系数均为0.623(p0.01).裸藻门可能适合于作为评价谷河黑臭的水生生物指标.天然水体中微藻或裸藻与致臭物质的产生等有待深入研究.     

壳聚糖联合聚合氯化铝强化混凝除藻的参数优化

为增强饮用原水中藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻和水华鱼腥藻为对象,在单因素实验的基础上,采用响应曲面法考察了壳聚糖（CTS）投加量、聚合氯化铝（PAC）投加量、pH值及CTS和PAC的投加顺序对CTS联合PAC混凝除藻的影响.结果表明,混凝去除铜绿微囊藻（叶绿素a含量为45~55μg/L）的最佳条件为：CTS 0.40mg/L、PAC 1.19mg/L、原水pH值7.5、CTS和PAC混合均匀后投加,该条件下模型预测叶绿素a去除率为96.1%（实测值为95.7%）;混凝去除水华鱼腥藻（叶绿素a含量为80~90μg/L）的最佳条件为：CTS 0.25mg/L、PAC 2.00mg/L、原水pH值7.9、先投加CTS后投加PAC,该条件下模型预测叶绿素a去除率为97.9%（实测值为97.0%）.当原水pH值9.0时（模拟高藻原水的碱性环境）,混凝去除铜绿微囊藻和水华鱼腥藻的最佳投药顺序均为CTS和PAC混合均匀后投加,实测叶绿素a去除率分别为94.9%和95.3%;混凝铜绿微囊藻的药剂方案为CTS 0.40mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0215元/m³,混凝水华鱼腥藻的药剂方案为CTS 0.24mg/L、PAC 2.00mg/L,药剂成本为0.0149元/m³.     

典型城市河流中嗅味物质和微生物菌落特征

对某城市河流沿程水质、典型嗅味物质以及微生物群落结构进行了调查分析. 结果表明:河水中2种嗅味物质〔二甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(Geosmin)〕的质量浓度均受到ρ(DO)的显著影响. 绝对厌氧条件〔ρ(DO)<0.2 mg/L〕水体中,ρ(二甲基异莰醇)和ρ(土臭素)的平均值分别为794.8和269.8 ng/L;好氧条件〔ρ(DO)>2.0 mg/L〕水体中,二者的平均值分别为91.6 和104.7 ng/L;而且ρ(DO)较低时,水体中的可疑致病菌含量升高,微生物安全性降低. 控制该河流水体ρ(DO)在2.0 mg/L以上,有利于抑制水体中嗅味物质的产生,可提高河流水体的微生物安全性.      

化学沉淀法处理高盐含磷废水

高盐含磷废水具有盐含量高、污染物成分复杂和生物处理难等特点。生产鸟粪石后的浓海水因添加过量的Na₂HPO₄及NH₄HCO₃等诱导剂和稀释剂,其上清液中会有PO3-₄-P残留。针对其上清液磷含量超标的问题,使用化学沉淀法进行除磷实验。选用聚合氯化铝(PAC)、FeCl₃、Ca (OH)₂、聚丙烯酰胺(PAM)作为实验药剂,研究了反应时间、单一药剂添加量和药剂复配等因素对除磷效果的影响,筛选出2种满足出水磷含量要求(0.5 mg/L)的工艺条件。方案1:添加n (Ca)/n (P)=4.5的Ca (OH)₂,处理后溶液PO3-₄-P含量为0.2 mg/L;方案2:添加n (Al)∶n (P)=0.5的PAC+n (Ca)/n (P)=4.0的Ca (OH)₂+0.5 g/L PAM,处理后溶液PO3-₄-P含量为0.4 mg/L。综合分析,方案1操作方便,方案2有助于固液分离,二者均可以用作废水处理方案,研究结果为高盐含磷废水处理提供了一个切实可行的思路。     

高锰酸钾预氧化混凝去除水中颤藻的试验研究

采用KMnO4对颤藻氧化,再接种到培养液中进行培养,根据达到对数生长期的时间,考察KMnO4预氧化对颤藻生长活性的影响,并通过显微镜观察藻细胞的破裂情况,同时采用聚合氯化铝(PAC)对KMnO4预氧化水体进行混凝处理,结果表明:KMnO4对颤藻有很好的氧化效果,不同浓度KMnO4对颤藻生长活性的抑制时间不同;在投加量为2 mg/L以下时,预氧化没有破坏颤藻的细胞结构;模拟含藻水在KMnO4预氧化后采用PAC混凝优于单加PAC的除藻效果.     

黑臭水净化菌株的筛选及其水质改善能力

生活污水的过度排放引起的水体黑臭是一个亟待解决的环境问题.为建立黑臭水的微生物净化方法,从不同重污染水体或底泥中筛选获得了多种光合细菌,分析发现其中10种光合细菌(P1～P10)及其混合菌(Pm)对黑臭指标有改善效果.黑臭水厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P1,P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为75.00%～ 82.00%,24.20%～27.97%,72.03%～87.89%,58.90%～69.08%和75.29%～87.89%,其中P9的效果最好.黑臭水兼性厌氧光照净化试验结果表明,菌液投加量为1.0%,3 d后光合细菌P2,P3,P4,P8,P9和Pm对人工黑臭水中的COD_Cr,NH₃-N,S2-,色阈值及臭阈值去除率分别为60.67%～79.92%,35.92%～40.16%,72.03%～82.93%,58.25%～66.55%和75.29%～85.09%,　ρ(DO)由0.54 mg/L增至1.80～2.63 mg/L,其中P2和P9的效果最好.经鉴定P9为沼泽红假单胞菌.研究发现,在菌液投加量为0.1%,30 ℃,厌氧光照条件下P9可明显改善水的黑臭指标.      

多酚对真核微藻的重金属抗性影响及其机制

以真核微藻斜生栅藻为试验对象,对其在重金属Pb²⁺胁迫下,添加焦性没食子酸(PA)后的生物量变化及其机制进行了探究.结果表明:作用第4d,10.0mg/L单独Pb²⁺对斜生栅藻的抑制率为73.1%,但在Pb²⁺胁迫的同时添加不同浓度PA(1.0,5.0,10.0,15.0mg/L),可见明显的低促高抑现象,1.0～10.0mg/LPA添加组抑制率显著低于单独Pb²⁺胁迫组,P<0.05.其机制研究表明,Pb²⁺可严重损害藻细胞的结构,增加细胞的氧化压力,在早期诱导抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的显著升高;而添加PA后,除最高浓度组(15mg/L),其余各组4种抗氧化酶活力在实验测定时间内均保持在较高水平,尤其是5.0～10.0mg/L组,其光合效能以及对Pb²⁺的吸收率较单独Pb²⁺胁迫组均有显著性提高,P<0.05,且细胞的形...     

河道黑臭污染简易评价方法研究

河道黑臭主因是底泥和水体在缺氧乃至厌氧条件下,污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质.目前,河道黑臭评价主要采用多因子黑臭指数法(NH3-N、COD、DO等),但NH3-N、COD难以在现场快速测定,也无法定量袁征底泥黑臭程度.本文选取能够现场快速监测的氧化还原电位ORP作为独立黑臭评价指标,分析论证了ORP与部分黑臭因子DO、S∞、PH、SO4=的相关性,结果表明,ORP与pH、SO42-、DO、S2-相关性较好,可以单独作为水体和底泥黑臭现场监测评价指标,用于入河污水、河道水体与河道底泥黑臭度的现场快速监测和定量评价.     

硬毛藻生长对水体和沉积物中碱性磷酸酶活性及磷含量的影响

为研究水体与沉积物中APA(碱性磷酸酶活性)与磷含量的相互关系,于山东省荣成天鹅湖藻类暴发区采集丝状硬毛藻和表层沉积物,进行室内模拟试验,分析了藻类生长过程中水体和沉积物中APA、磷含量、藻体生物量及磷富集量的动态变化. 结果表明:①试验初期(0~3 d),水体中ρ(TP)较高,无沉积物组各处理水体总APA变化不大,有沉积物组有所下降. 1周后,除ρ(TP)为2.00 mg/L处理外,其余处理水体ρ(SRP)(SRP为可溶性磷)降至较低水平(0~0.06 mg/L);水体总APA增加,其中无沉积物组低磷(0~0.20 mg/L)处理下APA变幅为6.02~18.32 μmol/(L·h),远高于相同初始ρ(TP)的有沉积物处理. ②与初始值相比,试验结束时低磷处理沉积物中各形态磷含量下降,APA升高. ③不同初始ρ(TP)条件下,藻体生物量相差很大,试验结束时藻体磷富集量与初始ρ(TP)呈显著正相关(P<0.05). 研究显示,硬毛藻生长可大量吸收水体中的磷,从而诱导水体中总APA增加,试验中期(4~12 d)低磷处理中AP(碱性磷酸酶)以颗粒态为主,而高磷(0.50~2.00 mg/L)处理中溶解态APA较高;另一方面,藻类生长使沉积物中APA升高,并加大了水-土界面磷的浓度梯度,从而可促进沉积物中可还原态磷和铁锰结合态磷向上覆水体释放.      

基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例

为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性”的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备”组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明：试验进行56 d时,河道上、中、下游COD、NH₃-N和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO质量浓度由1.1 mg/L上升到4.5 mg/L。河道水质修复得到明显改善,符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。