冬春季富营养化滆湖中沉水植被重建及净化效果

秋末冬初在富营养化滆湖的围隔中引种沉水植物,分别构建5种植被区、菹草-伊乐藻区、菹草区、伊乐藻区,调查4种区域内植被恢复及对水质的净化效果。结果发现菹草-伊乐藻区不仅能在冬春季节保持对营养盐较高的去除效果,并能在冬季有效缓解苦草等植物死亡（5种植被区）给水质带来的不利影响;菹草-伊乐藻区对比湖面敞开区域内TP,TN,NH3-N,Chl.a的去除率可达62.9%,31.5%,53.9%,46.1%,对CODMn的去除率仅为9.7%;比较各单种区：伊乐藻对TN的去除效果要好于菹草,菹草对TP的去除效果要好于伊乐藻。     

菹草和伊乐藻对水-沉积物界面磷迁移转化的影响

冬季沉水植物普遍凋亡,死亡残体易造成湖泊二次污染.为探究冬季耐寒性沉水植物对水-沉积物界面各形态磷迁移转化的影响,选取根系特征不同的冬季耐寒性沉水植物菹草（Potamogeton crispus L.）和伊乐藻（Elodea nuttallii）作为研究对象,测定其冬季生长期间上覆水、间隙水和沉积物中各形态磷的含量,并监测环境因子的变化.结果表明:①菹草、伊乐藻组生长期间水-沉积物界面各形态磷含量总体呈下降趋势,并在一定时期维持较低水平,菹草对沉积物和间隙水磷的吸收效果优于伊乐藻,而伊乐藻对上覆水磷的影响大于菹草.②试验第30天后,菹草、伊乐藻组上覆水和间隙水各形态磷质量浓度均显著低于对照组（P < 0.05）,上覆水中ρ（TP）最低值分别为0.057和0.041 mg/L,间隙水中ρ（DTP）（DTP表示溶解性总磷）分别维持在0.270~0.505、0.384~0.507 mg/L之间.③试验结束时,菹草组沉积物中w（TP）、w（IP）（IP表示无机磷）和w（NaOH-P）（NaOH-P表示NaOH提取态磷）分别低至643.68、415.79和120.17 mg/kg,分别下降了16.54%、18.37%和35.82%,伊乐藻组分别低至700.39、457.87和145.29 mg/kg,分别下降了10.24%、11.17%和24.67%;菹草、伊乐藻植株体内TP质量分别增加了588.94和464.59 mg.研究显示,菹草、伊乐藻在生长期间均能有效吸收磷,同时改变了pH、E_h等环境因子,从而影响磷在水-沉积物界面的迁移及磷形态的转变.      

静态条件下沉水植物净化污水厂尾水能力研究

为了解沉水植物对污水处理厂尾水水质净化效果,研究了滇池流域常见的5种沉水植物对昆明市第五污水处理厂尾水的净化能力。通过室外模拟、实验室测定,分析了单一种沉水植物对水环境质量的改善能力。结果表明:5种沉水植物均有一定能力去除水体中总磷、总氮、氨氮、COD,但随着沉水植物的生长,其叶片的腐烂分解又提高了水体氮磷等有机物的含量。该研究从水体水质的多个指标可见,苦草、马来眼子菜和金鱼藻在各方面表现能力均较强,可作为滇池流域河道水体修复优先选用的物种。以污水厂活性污泥和红壤混合物作为底质,在静态条件下菹草和浮叶眼子菜在污水厂尾水中很难长期存活下来,作为构建富营养化水体生态修复方案还需进一步研究。     

不同水生植物对污水处理厂尾水的生态净化效果分析

通过构建小型水生生态系统,研究了旱伞草、美人蕉、伊乐藻、金鱼藻4种水生植物对太湖流域污水处理厂尾水中氮、磷等指标去除效能的差异。结果表明,4种水生植物对污水中的氮、磷等均有明显的去除效果,其中,挺水植物旱伞草和沉水植物金鱼藻的综合净化效能较强,综合净化能力从强到弱依次为金鱼藻、旱伞草、伊乐藻、美人蕉。     

贡湖生态修复区水质净化模拟与净化能力

利用三维水质模型,对藻类生长以及沉水植物（穗花狐尾藻、菹草、苦草）的生长和分布进行模拟,探讨春、夏不同季节情况下,贡湖生态修复区对流域内流入的氮、磷污染负荷的净化效果,旨在进一步定量地揭示沉水植物对富营养化水体净化的重要作用.结果表明贡湖生态修复区夏季（7~9月）出水口IV类水水质达标率略优于春季（3~5月）,主要体现在春季氮、磷污染负荷流入,刺激藻类生长,叶绿素a浓度较高;夏季沉水植物生长旺盛,能够与藻类竞争营养盐,从而抑制藻类生长.考虑氮磷污染物流入湖体的后续效应,180d内春季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为74.76%和71.00%,180d内夏季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为73.20%和64.65%.修复区最大净化能力估算结果为加强生态修复区的管理,保障清水还湖水质提供了参考依据.     

富营养水体中常绿水生植被组建及净化效果研究

1992～1993年在富营养湖泊五里湖中开展了常绿型人工水生植被组建实验,在面积为2000m²的半封闭式围隔实验区中,选用耐寒植物伊乐藻和喜温植物菱及风眼莲,组建成了常绿型人工水生植被。这种常绿型人工水生植被不仅使实验区内常年保持较好的水质,而且对外来污染冲击有很强的缓冲能力。它可用于水源保护、局部性水质控制、污水净化生态工程、小型富营养水体的生态恢复等。如能解决耐寒型沉水植物伊乐藻与喜温型沉水植物种类间的衔接过渡,这种常绿型人工水生植被技术还可望用于富营养水体中天然水生植被的恢复。     

4种典型沉水植物对去除镉污染底泥的应用效果

本研究选取4种典型沉水植物黑藻（Hydrilla verticillata）、伊乐藻（Elodea canadensis）、菹草（Potamogeton crispus）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum）,通过对植物叶绿素含量及抗氧化酶活性的检测来分析植物对镉的耐受效应,并借助生物/底泥富集因子（BSAF）和植物转运因子（TF）来了解植物的富集能力,最后通过植物组织化学方法来揭示镉在沉水植物体内的分布情况,以期为沉水植物的实际应用提供理论支持.结果表明,除金鱼藻以外的3种植物对底泥镉污染有不同耐受能力,其中黑藻和伊乐藻的耐受能力最强.在底泥镉含量不超过20mg·kg^-1时,菹草的富集能力最强（BSAF为2.32）.金鱼藻在本实验中BSAF均小于1.0,说明根在镉污染底泥的植物修复中起着重要作用.比较不同植物的TF可以发现,黑藻根部对镉的地上转运能力最强,而菹草主要将镉富集于植物根部,同时与其他植物不同,在镉含量为50mg·kg^-1时,镉已均匀分布在菹草茎部细胞器中.综合植物对镉污染的耐受和富集机制,并结合实际情况,最终将黑藻和菹草选为修复含镉底泥的理想植物,同时结合植物不同的转运能力,建议可仅去除黑藻的地上部分,而及时定期连根拔除菹草.     

菹草在太湖梅梁湾生存对策分析

对太湖梅梁湾及贡湖两个1000m^2湖滨带观测场为期1年的调查研究表明：梅梁湾观测场沉水植物仅有菹草1种;贡湖观测场沉水植物虽多达3种,但其中并没有菹草生长。分析可知：①梅梁湾观测场3面环山,为相对静水的环境,适合菹草生长。②菹草的生长季节避开了水体藻类水华暴发带来的生存压力。③菹草更能适应营养盐水平较高的底质。④贡湖观测场水面开阔,有利于波浪的发育,破坏了静水环境,不利于喜静水缓流的菹草的生长。     

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

滆湖沉水植物概况及退化原因分析

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,具有吸收和固定氮磷营养盐、净化水质等生态功能,了解浅水湖泊的沉水植物分布概况是判断湖泊富营养化进程和进行湖泊生态修复的前提.通过收集整理历史资料和现场调查,发现滆湖在富营养化进程中沉水植物的分布面积和生物量急剧下降,物种减少.2009年沉水植物覆盖度不足全湖的1%,优势种为金鱼藻、菹草和狐尾藻,伴生有黑藻、苦草和马来眼子菜.沉水植物由清水型逐渐演替为耐污型,伴随着沉水植物优势种的演替,滆湖逐渐从清水稳态向浊水稳态转换.另外,在此结合涡湖各个时期沉水植物的分布面积、生物量、优势种和现存量等相关资料,分析其与同一时期各个环境要素和人文活动的相关性,从入湖污染负荷、渔业养殖规模和湖泊水质3方面分析了沉水植物退化的原因,为滆湖沉水植物的恢复提供理论指导.     

酞酸酯在模拟海河菹草微宇宙中的消减和分布特征

模拟海河干流水体构建了室内菹草微宇宙,同时设置了无菹草微宇宙为对照,对微宇宙中酞酸二丁酯(DBP)和酞酸二异辛酯(DEHP)的消减和分布特征进行了研究.结果表明,实验过程中,有草组水和沉积物中这2种酞酸酯(PAEs)的浓度始终低于对照组;实验结束时,这2种PAEs主要分布在沉积物中,其次是水中,并且在菹草中也有一定程度的富集,尤其是疏水性较强的DEHP;菹草(以湿重计)对水中DBP和DEHP富集系数(BCF)的平均值分别为22.4 L.kg-1和180.7 L.kg-1;计算得出整个实验过程中,有草微宇宙中DBP和DEHP的降解率分别为输入量的94.2%和60.8%,较对照组(DBP和DEHP分别为91.0%和45.5%)分别提高了4.1和15.3个百分点;有草组DBP和DEHP的残留率分别为输入量的-0.6%和30.7%,而对照组为4.7%和37.7%.可见,菹草体系不仅能够有效增强这2种PAEs的降解作用,还能减少系统残留量,降低内源污染.     

近40年来山东省南四湖水生植被演变及其驱动因素

基于2019年南四湖水生植被调查结果,结合历史资料,分析了1983～2019年全湖水生植被演变情况。结果表明:1)近40年来,南四湖优势种数量下降,结构发生改变,耐污种菹草代替不耐污种轮叶黑藻、微齿眼子菜等成为优势种;2)物种丰富度急剧下降,由74种下降为16种;3)水生植被总面积大幅缩减,挺水植物面积减少93.7%;4)单位面积生物量减少,植被生产力降低。造成这种水生植被演变的主要因素包括:1)湖泊水位波动对植被生长影响显著,2002年的极度干旱压缩了水生植被的生存空间;2)湖泊营养水平变化诱发优势种演变更替;3)人类活动干扰水生植被的生长与分布等。建议控制湖区内不当的人类活动,更好地保护南四湖湿地生态系统的健康,促进水生植被的恢复。     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

氨氮浓度及基质对附着藻类群落组成的影响

为了了解水体富营养化过程中附着藻类群落演替规律,本文设置了0.5、1.5、2.5、5、10 mg·L-15组氨氮浓度,利用显微计数法研究了5组氨氮浓度下菹草和载玻片上附着藻类群落组成.结果表明,将相同群落组成的附着藻类接种到不同氨氮浓度下进行培养,在低浓度氨氮条件下附着藻类群落以硅藻门的舟行藻、异极藻以及蓝藻门的色球藻为优势藻,在氨氮浓度较高时则以硅藻门的舟行藻和异极藻以及绿藻门的纤维藻为优势属;在相同氨氮浓度下,基质性质影响附着藻类优势种群个数,载玻片基质上附着藻类优势种群数量小于菹草上的种群数量,但当氨氮浓度较高时,基质不仅影响附着藻类优势种群个数而且还影响附着藻类优势种,载玻片上绿藻门的毛枝藻(65%)的丰度远远超过附着在菹草上毛枝藻(1%).表明氨氮浓度及基质种类影响附着藻类优势种群组成.     

扰动强度对菹草浸泡过程中氮磷碳释放的影响

以在北京前海采集的菹草（Potamogeton crispus）为实验材料,研究了在不同扰动强度下菹草残体浸泡过程中氮磷及高锰酸盐指数（PI）的释放特征和规律.结果表明,扰动可以加快菹草中总磷（TP）和PI的释放,在240 h的高强度扰动下,水中的氨氮（NH 4^＋-N）和总氮（TN）出现了显著（ANOVA,p〈0.0...     

北京市河流沉水植物水环境适应性研究

沉水植物是退化水体生态系统恢复过程中的重要奠基者.调查研究沉水植物的水环境适应性,对于制定不同污染程度水体的植被恢复对策具有重要指导意义.通过对北京市主要河流水系有沉水植物的36个样地进行了群落结构调查,共发现15个沉水植物物种.主成分分析结果表明,氨氮、总氮、总磷是影响沉水植物分布的主要因素;典范对应分析结果表明,沉水植物的分布主要受水体中化学营养盐含量和透明度的影响.综合分析判定,沉水植物有不同的水质适应区间,轮藻、黑藻、马来眼子菜等物种是清洁种,金鱼藻属于广布物种,而蓖齿眼子菜、菹草为耐污种.     

人工湿地污水处理系统冬季植物的筛选与评价

选用25种冬季湿地植物进行了污水净化潜力筛选试验,并在综合应用原有湿地植物筛选与评价体系的基础上,增加植物逆境酶和基质酶指标,对试验植物进行了聚类分析.结果表明,测试植物的根系长度、活力、叶片丙二醛含量、生长量、氮磷浓度、氮磷的积累能力、根际基质脲酶活性与磷酸酶活性均存在显著差异.采用建立的净化潜力评价体系将测试植物聚类分为3大类,第1类净化力强,植物种类有水芹、油菜、灯芯草、虎耳草、德国鸢尾、桂花和花菖蒲,第2类净化力中等,植物种类有羽衣甘蓝、金盏菊、撒金珊瑚、女贞、红甜菜、杜鹃和大叶冬青,第3类净化力弱,植物种类有白菜、五月菊、月季、金鱼草、麦冬、葱兰、熊掌木、矮牵牛、小叶冬青、香石竹和红继木.     

东平湖菹草腐烂分解及其对水环境的影响

于2011年6月-7月在现场采用网袋法研究了东平湖沉水植物菹草的分解失重和营养元素的变化动态.结果表明,菹草在0～14d腐烂分解较快,40 d可分解约80％的生物量,年残留率为5.0％,与一次指数模型相比,二次指数模型Wt/W0 =0.785e-0.386t +0.215e-0.004t(R2=0.876)能更好的描述菹草分解失重动态.菹草残留物中各营养元素的损失与干重衰减不同步,C、N、S含量在1～20 d内表现为上升,20～30 d显著下降,30～40 d略有增加但变化较小;P含量在1～6 d显著下降,随后呈缓慢上升趋势.菹草各营养元素的累积释放率变化规律基本一致,均在14 d和25 d达到峰值,在腐烂初期(0～8d)表现为P＞S＞C＞N,8d后(10～40 d)表现为P＞C＞S＞N.各营养元素的释放主要集中在菹草腐烂分解的前期(0～ 14 d),初步估算东平湖内该期间C、N、S、P的释放量约为12510 t、1187 t、147 t和235 t,相当于水中C、N、S、P分别增加约29.9、2.84、0.35、0.56 mg·L-1,易造成水体的“二次污染”.东平湖菹草年残留量约为2090t(干重),约占东平湖沉积通量的0.6％,对湖泊的填平作用较小.     

菹草乙酸乙酯组分抑藻活性物质的分离纯化和鉴定

前期研究表明,菹草乙酸乙酯组分能显著抑制赤潮微藻米氏凯伦藻的生长.在此基础上,采用硅胶柱层析和硅胶GF254薄层层析等方法,分离纯化菹草乙酸乙酯组分中的抑藻活性物质.进一步应用质谱、核磁共振碳谱和氢谱等技术,鉴定抑藻活性物质.结果表明,从菹草乙酸乙酯组分中分离纯化到2种抑藻活性物质.当浓度为16μg·m L-1时,它们对米氏凯伦藻表现出一定的抑藻活性.结构鉴定表明,此2种抑藻活性物质为Trichodermatides B和2-methylheptylisonicotinate.此2种化合物为首次从菹草中分离得到,也是首次从沉水植物中分离得到.