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%.     

微生物菌剂对黑臭水体水质改善及生物多样性修复效果研究

试验分梯度模拟了一种复合微生物菌剂不同投加浓度对黑臭河道物化指标的影响,采用高通量测序技术,着重分析底泥中微生物在菌剂影响下的变化情况。试验结果表明:微生物菌剂的投加浓度为0.5~1 mg/L时对黑臭水体和底泥的处理效果较好,此时上覆水中COD去除率可达87.37%,TN和NH_4~+-N去除率分别达到90.7%和95.24%,水体透明度显著提高,底泥厚度从平均3.7 cm下降到平均2.3 cm,最优投加浓度组底泥中微生物种类主要以乳酸菌、丝状菌为主,生态系统进入良性循环,生物多样性得到初步恢复。     

反硝化细菌修复城市黑臭河道底泥实验研究

实验室条件下,以南宁市朝阳溪黑臭底泥和水体为研究对象,采用投加反硝化细菌制剂的底泥生物修复方法,探索反硝化细菌投加量对底泥修复效果的影响。结果表明:对比4组不同反硝化细菌投加量的实验,当反硝化细菌投加量为0.5 g/m3时,6周后,底泥厚度降低了3.43 cm,有机质降解率为13.6%,生物降解能力(G值)增长280.8%,表层氧化层接近0.7 cm,各指标25 d后基本趋于稳定,对底泥的修复效果较佳。当反硝化细菌投加量为0.25 g/m3时,6周后,上覆水COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为76.5%、94.4%、87.8%和79.4%,水质有较大改善。     

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.     

微生物-生物促生剂协同修复河道底泥——促生剂投量对修复效果的影响

采用5个110L的模拟河道反应器,在投加菌剂的基础上（底泥稳定后向底泥和水中分别注射浓度为0.09%和0.03%的菌剂）,生物促生剂投量分别设计为0.08,0.09,0.10和0.11g/L,单独投加菌剂组作为空白实验.通过为期四十余天的实验研究微生物与促生剂协同作用时的修复效果.结果表明,促生剂投量为0.10g/L时,上覆水COD去除率69%高于其余各组;各协同修复组上覆水中NO₃^--N基本无积累,且促生剂投量为0.11g/L时NO₃^--N去除率最高,可达96%;40d内各组底泥TOC,TN含量变化不显著,延长反应时间至84d,各协同修复组底泥TOC,TN去除率均有明显提升.各协同修复组脲酶活性均波动下降,蛋白酶活性在15d左右时达到峰值,增幅可达106%~237%.通过高通量测序技术发现,43d时Desulfuromonas,Pseudomonas,Treponema_2,Blvii28_wastewater-sludge_group等主要功能菌群的相对丰度与空白实验组相比均增加,且促生剂投量为0.10g/L可使微生物群落向更适宜降解去除氮素及有机质的方向演替,有效改善底泥环境.协同修复对底泥,上覆水水质及微生物群落有良好改善效果,且促生剂投量为0.1g/L时整体修复情况更为理想.     

低剂量硝酸钙联合低氧曝气对黑臭底泥的修复探究

底泥内源污染是导致黑臭水体"反弹"的主要因素.为防止水体黑臭现象反复,以低剂量硝酸钙为修复剂,联合低氧曝气技术修复底泥,降低因ρ（NO₃--N）剧增而造成的生态风险,并对修复过程中菌群转化规律进行探究.结果表明:①当硝酸钙投加量为底泥质量的1.2%、低氧曝气量为0.05~0.10 m3/h时修复效果最佳,其上覆水中ρ（DO）和ORP分别升至4.08 mg/L和119.9 mV,NH₃-N、TOC（总有机氮）去除率平均值分别达42.5%和84.9%.②底泥中NH₃-N和AVS（酸挥发性硫化物）去除率平均值分别达76.8%和97.4%,投加低剂量硝酸钙不会造成NO₃--N在底泥中长期累积.③高通量测序分析表明,底泥优势菌群在纲水平上由梭菌纲（Clostridia）转变为γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria）,其相对丰度达60.0%,且厌氧菌群被有效抑制;在属水平上出现产黄杆菌属（Rhodanobacter）、硫杆菌属（Thiobacillus）和热单胞菌属（Thermomonas）等脱氮菌群.研究显示,低剂量硝酸钙+低氧曝气技术可有效改善底泥-上覆水体系DO条件,加快系统的脱氮速率,抑制AVS的生成,促进底泥优势菌群转化并降低生态风险.      

硝酸钙投加对受污染河道修复效果的影响

文章通过分析底泥和上覆水体中污染物含量的变化,探讨了硝酸钙投加对河道污染物控制效果的影响。结果表明:硝酸钙的投加明显改善了底泥的氧化还原电位,控制了底泥TP的释放,并有效削减底泥有机质含量,去除率可达到26.6%;硝酸钙的投加对上覆水体中的NH_4~+-N、COD、TP等都有明显的修复效果,DO含量明显提升,氨氮的去除率接近100%,COD去除率可达到50.1%,总磷去除率为72.0%。结合修复效果和经济成本,选择3.2 g/kg硝酸钙为最佳投加量。     

投加生物激活剂和电子受体修复黑臭底泥的研究

研究了单独投加生物激活剂(CVE)、联合投加CVE和电子受体对南京市南湖北河黑臭河道底泥修复效果的影响。结果表明:单独投加CVE、联合投加CVE和电子受体对底泥和上覆水体均有很好的修复效果,并且联合投加CVE和电子受体对底泥反硫化细菌的抑制和上覆水体TP去除的效果略优于单独投加CVE。试验80 d后联合投加CVE和电子受体组底泥TN和NH3-N分别降低了50.9%和62.1%,有机质削减率达到17.8%,底泥反硫化细菌数由开始时的31.3×103cfu/g(以干土计)减少到2.1×103cfu/g(以干土计);上覆水体COD,NH3-N,TP分别降低了74.8%,85.1%,83.9%,水质指标由劣Ⅴ类变为Ⅴ类。     

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.      

土著微生物修复黑臭水体的生物技术研究

在分析底泥污染现状的基础上,综述了近年来国内外底泥的污染现状,介绍了土著微生物修复技术的概念,相关原理及底泥的污染类型与现状;讨论了刺激或抑制土著微生物菌群代谢活性的生物技术途径,利用底泥中土著微生物修复黑臭水体是恢复河涌健康的有效方法之一,今后将有良好的发展前景。     

东部平原不同类型湖泊沉积物中有机磷的特征

以选自东部平原3种不同类型8个浅水湖泊的18个表层沉积物样品为研究对象,运用分级提取法,研究了沉积物中有机磷（OP）质量分数、形态及其分布状况,并探讨了OP组分与湖泊富营养化的关系. 结果表明:东部平原湖泊沉积物中w（OP）为65.2～539.2 mg/kg,占w（TP）的19.9%～40.6%,污染程度高的沉积物w（OP）高于污染程度较轻的沉积物. 沉积物中各形态有机磷主要以中活性有机磷（MLOP）与非活性有机磷（NLOP）为主,不同类型湖泊沉积物中各形态w（OP）顺序均为城市湖泊>大型养殖型湖泊>大型自然湖泊. 城市湖泊与养殖型湖泊以NLOP为主,其相对含量达到50%以上;而大型自然湖泊以生物有效性有机磷（LOP+MLOP）为主,其相对含量为54.6%～61.6%,表明沉积物中有机磷分布状况与湖泊污染程度和人类活动紧密相关. 酸提取有机磷质量分数〔w（HCl-P_o）〕为10.5～200.9 mg/kg,在不同污染程度湖泊沉积物中差异明显,其和总有机磷（P_o）的比值〔w（HCl-P_o）/w（P_o）〕与湖泊水质指标呈显著正相关（P<0.01）,与沉积物w（TP）,w（OP）,w（LOP）及w（MLOP）也均呈显著正相关（P<0.01）,即沉积物中的HCl-P_o可能是湖泊水体磷的重要来源,沉积物中w（HCl-P_o）/w（P_o）可以反映湖泊的富营养化程度.      

农村河道微生态系统构建及原位修复底泥

我国农村河道底泥氮磷元素蓄积严重,物化修复技术存在污染物去除不彻底、易破坏水生生态系统等问题。采用生物生态修复技术不仅能抑制底泥污染释放,还能恢复水生生态系统,强化水体自净功能。构建了由"玉米秸秆生物炭固定化脱氮菌-苦草/伊乐藻-中华田园螺"组合的泥水界面复合微生态系统,并探究了该系统对底泥和上覆水中污染物的去除效果及对底泥微生物群落结构的影响。结果表明:复合微生态系统能有效降低底泥中的氮磷污染,运行62 d后底泥OM、TN和TP去除率分别为85.41%、77.40%和54.98%,可将OM、TN、TP严重污染水平的底泥分别修复至轻度污染、中度污染和清洁水平;同时微生态系统对上覆水氮素具有较好的去除效果,上覆水NH₄+-N、TN浓度均达到GB 3838—2018《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。微生态系统的构建提高了河道底泥系统中的生物多样性,底泥污染的Chloroflexi （绿弯菌门）相对丰度降低,具有降解污染物能力的Proteobacteria （变形菌门）相对丰度提高。     

生物预处理对微污染地表水中有机物的去除

采用膜过滤法对某江水、生物滤池出水和常规处理出水进行了分子量分析 ,考察了 2个单元对不同分子量区间有机物的去除率。结果表明 :原水中分子量小于 1K的有机物占总DOC的 80 % ;生物滤池对分子量小于 0 .5K、0 .5～ 1K及 >60K的有机物去除率分别为 2 7.2 %、2 6 .9%和 1 6 .3% ;常规处理对以上分子量区间有机物的去除率分别为 39.2 %、30 .3 %和 2 9.6 %。     

外秦淮河底泥污染及疏浚效果

外秦淮河是南京市一条重要的城市景观行洪河道,多年来受工业及生活污水影响,内源污染严重.为充分了解外秦淮河底泥污染特征,为疏浚提供决策依据,对河道上、中和下游典型断面底泥界面微环境以及营养物含量进行调查,采用有机指数法和污染指数法对底泥污染状况进行评估,同时根据污染物垂向分布特征模拟清淤对底泥内源释放削减的影响.结果表明,上中下游底泥界面以上DO均值分别为4.62、 3.25和3.41mg·L^-1,且分别在4.4、 3.5和5.5 mm处消耗殆尽,是典型的城市河道污染特征体现.调查河段表层底泥的ω(TN)、ω(TP)和ω(OM)均值分别为1 734mg·kg^-1、 1 337 mg·kg^-1和4.82%,底泥TN和OM的有机污染指数均值为0.48,处于尚清洁水平,TP的单项污染指数均值为3.18,处于重度污染水平.模拟30 cm清淤深度结果表明,底泥SRP和Fe²⁺的释放速率较清淤前分别削减42%～82%和88%～96%,而NH⁺₄-N的释放速率却较清淤前有...     

宁波农村地区典型村镇河流污染现状及控制策略

根据2008年10月-2009年9月宁波农村地区典型村镇河流的现场水质指标、各态氮磷和有机物浓度的周年监测结果,对村镇河流的水体污染现状进行全面分析。结果表明：（1）从现场水质指标看,村镇河流的水温和pH指标相对正常,溶解氧浓度受河流有机污染和水体富营养化影响,伴随日照强度呈现大小畀端的现象,河流水质浊度总体较高且与地表径流存在较高相关性;（2）村镇河流呈现NO3^--N低NH4^＋—N高的氮污染特征,可溶态氮磷占TN、TP比例较高。分另4为80．4％和59．1％;（3）村镇河流氮磷和有机物污豢均较严重,NH4^＋-N、TP、CODMa指标已有92．7％、65．6％和32．3％的时间断面属劣V类水质,枯水期是村镇河流污染最严重的时期。     

外源微生物对植物根系修复十溴联苯醚污染底泥的强化作用

十溴联苯醚(BDE-209)作为溴系阻燃剂的主要代表之一,所造成的沉积物环境污染问题日益引起人们的重视.本研究利用河边常见植物再力花(Thalia dealbata)作为修复植物,引入外源微生物短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)和铅黄肠球菌(Enterococcus casselifavus)以强化修复效果,通过盆栽试验模拟沉积物环境,考察了外源菌对植物根际修复沉积物中BDE-209的强化作用效果,以及不同处理组,沉积物中微生物数量、有机酸含量和微生物碳源利用能力的变化.结果发现,外源菌处理组中BDE-209的去除率高于相应的对照组,其中以加入B.brevis根际处理组BDE-209的去除率最好(66%),大于非根际处理组和无植物处理的对照组(37.93%和39.27%).植物的根际作用可以提高底泥中BDE-209的去除率、微生物的数量、有机酸含量和碳源利用能力.     

北京市中坝河底泥污染特征及生态风险评价

为探索北运河流域污染底泥土地利用的可能性,以中坝河为例开展了底泥污染特征分析及溯源,依据内梅罗污染指数法和潜在生态风险危害指数法分别开展底泥氮磷污染和重金属生态风险评价,给出了中坝河底泥土地利用建议.结果表明,中坝河底泥呈弱碱性,有机质、氮磷均值分别为33.11、759.94和1295.21 mg·kg^-1,变异系数分别为73%、29%和85%,说明有机质和全氮沿河道分布不均匀.8种重金属中除As外均超过北京土壤背景值,说明底泥存在重金属累积.Pearson相关性和主成分分析表明,受周边工业和生活污水影响,污染物在河道中下游存在累积.底泥氮磷污染评价结果显示河道下游氮磷污染最重.重金属潜在生态风险危害系数表明,中坝河底泥Cd为强污染,Hg中等污染,RI值分别为116和46,其他重金属为轻度污染.S4和S5 RI分别为344和374,为强污染,其他点位为中等或轻污染,整条河道RI为170,为中等污染级别.总体而言,中坝河底泥肥力较好,风险可控,建议施用于道路绿化带、工厂附属绿地等有潜在污染源的绿/林地或防护林等与人接触较少的绿/林地.     

大石围天坑群地下河沉积物中PAHs的污染特征

为探索喀斯特地下河沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染特征、来源,研究选择典型的广西乐业大石围天坑群地下河进行,沿途采集7个断面的沉积物样品,利用气相色谱-质谱(GC-MS)对16种优控PAHs进行定量分析.结果表明,大石围天坑群地下河上层沉积物中总PAHs浓度为37.75～1 662.72 ng/g,下层沉积物为43....     

硝酸盐对沉积物中有机物氧化减量及微生物群落结构的影响

通过投加硝酸钙为电子受体,促进厌氧环境中有机污染物降解转化的方式已被广泛应用于沉积物的污染修复,然而目前有关硝酸盐对复合污染沉积物中有机污染物的减量特点及其微生物响应的了解极少.本研究通过在实验室模拟条件下添加硝酸盐到河涌沉积物中,采用极性和非极性逐步分离萃取、GC-MS相对含量测定,以及PCR-DGGE分子生态学分析手段相结合,研究硝酸盐对河涌沉积物中有机污染物降解转化和微生物菌群结构特点的影响.结果表明,硝酸钙的投加可有效提高有机物的去除效果.沉积物TOC以及总有机物的去除率比未添加硝酸盐的对照组分别高出47.25%、29.55%.各类有机物的去除效果由高到低依次为含硅有机物、烷烃、多环芳烃、杂环、烯烃类、苯系物、极性物质、邻苯二甲酸酯类、醛酮和烷酸酯类物质.其中含硅有机物、持久性有机污染物多环芳烃、苯系物以及杂环物质的去除率比对照组分别高出46.73%、36.25%、23.19%、35.92%.细菌16S rDNA V3区PCR-DGGE图谱显示,硝酸盐添加前后沉积物中的微生物群落结构存在显著差异.其中10个主要条带中4条归属于变形细菌(Proteobacteria)的δ和γ两个亚群,2条归属于放线菌门(Actinobacteria),1条归属于梭菌纲(Clostridia),1条归属于绿弯菌门(Chloroflexi),1条归属于新发现的细菌门(Caldiserica),1条为未培养微生物.本研究结果将为利用硝酸盐促进厌氧沉积物的污染治理提供科学依据和理论指导.     

杭州城区河道水体及底泥污染指标的相关性研究

以杭州城区六条代表性河道水体及底泥污染物实际监测数据为基础,分析研究了pH、营养盐、耗氧类指标、有机物和重金属等污染指标之间的相关关系,为杭州城市水环境的综合治理提供参考。结果表明：（1）河道水体中TN、TP和NH3-N呈显著的正相关,COD。。和BOD,相关性极显著,说明污染具有同源性;（2）河道底泥中的有机质、全磷与全氮有较好的相关性,有机质与四种重金属的相关性由大到小的顺序依次为Cd〉Pb〉Zn〉Cu,四种重金属之间Pb与Cd和zn相关性显著;（3）河道中底泥相对比较稳定,大部分时期底泥中的营养盐和上覆水体中的营养盐没有相关性,底泥对上覆水体的影响较小。