不同盖度凤眼莲对2种水流模式下水体净化效果比较

研究凤眼莲（Eichhornia crassipes）盖度对不同水流模式下的净化效果,分别对生长有凤眼莲的流动和静止水体进行长期监测,结果表明：流动水体中,随凤眼莲盖度增加,水体TN、TP、BOD5去除率均有提高,其中以盖度〉80%最为显著,去除率分别为44.35%、45.46%、56.98%。静止水体中,随凤眼莲盖度增加,水体DO显著降低;凤眼莲对TN、NH4＋-N、NO3-N、NO2-N有显著吸收作用,尤其以盖度〈50%时效果较好,较对照水体分别低出36.60%、88.84%、36.74%、79.39%,远高于其他盖度时期;当盖度〉50%时,虽有一定的吸收作用,但吸收率较低;有凤眼莲水体TP含量显著上升,而PO43--P含量有所降低,尤其当盖度低于95%时,凤眼莲对水体PO43-P吸收显著,一旦盖度达100%,凤眼莲对PO43--P吸收作用减弱。故利用凤眼莲对污染水体进行生态修复时,要区别水体性质,控制其盖度。     

污染水体生态治理工程中凤眼莲对水质变化的生长响应

在三级串联凤眼莲(Eichhornia crassipes)净化塘深度处理生活污水处理厂尾水的生态工程中,通过监测各级净化塘内凤眼莲的生物量、株高、根长、植株氮磷含量等指标变化,分析各指标与水体总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度的相关性,探讨凤眼莲对水质变化的生长响应,以期为表观判断水质改善效果和明确凤眼莲在污染水体生态修复工程的适宜规模配置提供理论依据。结果表明:净化塘水体氮磷浓度显著影响凤眼莲生长,且与植株相关生长指标具有显著相关性(P0.05);一级、二级和三级净化塘内水体TN和TP质量浓度依次降低,凤眼莲生物量及茎叶生物量、生长速率、株高、叶片SPAD值、凤眼莲茎叶和根系的氮磷含量均逐级减小,而根系生物量、根冠比和根长均逐级增加;凤眼莲茎叶生物量及其所含氮磷量均高于根系,故茎叶富集水体氮磷能力强于根系;当水体TN平均质量浓度分别为7.94、4.03和2.79 mg·L~(-1),TP平均质量浓度分别为0.22、0.15和0.12 mg·L~(-1)时,凤眼莲单位面积平均生物量分别为23.09、16.73和12.87 kg·m~(-2),累积富集氮量分别为27.44、17.59和11.04 g·m~(-2),磷量分别为2.57、1.53和0.93 g·m~(-2)。综合分析,凤眼莲生物量及其分布格局、株高、根长等生长特征表现出的差异显示了其在不同水质条件下的响应策略,水体中较高的氮磷浓度更有利于促进凤眼莲生长发育及增强其富集氮磷能力。在该研究的条件下生活污水尾水的深度净化工程,仍可承载更高的尾水处理量和污染负荷量,同时通过减少生态工程的规模配置也可确保出水水质。     

富营养化水体生态修复技术中凤眼莲与磷素的互作机制

为进一步完善富营养水体生态修复技术体系,提升除磷效能,从磷素对水体富营养化进程的贡献展开分析,指出磷素是制约浮游藻类生长的关键因素,并分析了凤眼莲Eichhornia crassipes与磷素的互相作用机制,即磷素对凤眼莲植株生理性状具有影响,而凤眼莲对磷的吸收同化作用又促成了除磷目标。研究显示:随着水中可获取磷浓度的升高,凤眼莲吸收的磷素更多地分配在茎叶部分。水体磷浓度过高,将激发凤眼莲对磷素的超累积性;水环境中磷素缺乏,凸显出凤眼莲的根部形态可塑性。水体氮磷浓度比(N/P)为2.5~5时凤眼莲可获得最大生物产量。凤眼莲对可溶性反应磷具有极优的净化效果;在藻华爆发期间,凤眼莲能通过密集根系捕获飘移的蓝藻,并吸收利用藻细胞衰亡所释放的磷素。在工程实践中,需统筹考量磷去除效果与去除速率,在高污染负荷的情况下,应优先考虑去除速率;当水再生作为饮用水源时,应优先考虑去除效果。凤眼莲生态修复工程设计须遵循先后次序:(1)最终水质目标;(2)生物产量;(3)植株品质。最终水质目标及营养去除与营养负荷水平密切相关。在大型湖泊和水库实践应用中,须先控制外源磷负荷,再逐步削减内源磷负荷。利用凤眼莲深度净化污水处理厂尾水,或在高负荷的入河、湖口处种养凤眼莲,可减轻外源磷负荷;在蓝藻积累和衰亡的背风区域种养凤眼莲,以吸收蓝藻释放的营养,从而减轻内源磷负荷。     

不同水生植物的除氮效率及对生物脱氮过程的调节作用

选取漂浮植物凤眼莲(Eichhornia crassipes)和大薸(Pistia stratiotes)、浮叶植物乌菱(Trapa bicornis)和沉水植物轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)4种不同类型水生植物为供试植物,构建富营养化水体净化系统,在植物生长初期(6—7月)、快速生长期(7—8月)和缓慢生长期(9月)研究其吸收富集氮的能力、去除水体中氮的效率及对水体生物脱氮过程的影响。结果表明,4种水生植物去除水体氨氮、硝态氮、总氮的效率有所差异,凤眼莲、大薸在3个生长阶段对上覆水中各种形态氮的去除效率均较高,对氮的富集能力也较强,轮叶黑藻去除水体中氮的效率最低。快速生长期各类植物净化水体氮的速率最快,其次是生长初期。4种植物体内富集氮能力从大到小依次为凤眼莲、大薸、乌菱和轮叶黑藻,种植沉水植物的水体生物脱氮气体N2和N2O的释放通量以及气体释放总量明显高于其他类型水生植物。     

凤眼莲根际微生物在污水处理中的应用

随着我国城乡工农业生产的发展,水体污染日益严重.因此,开发大面积水体污染治理的生物技术,对控制污染,进一步发展经济具有重要的意义.高等水生植物凤眼莲(Eichhorniacrassipes),又称水葫芦,它生长繁殖快,适应性宽,能够去除水体中的多种污染物.有关凤眼莲生物工程技术的开发和应用,已引起越来越多的关注.     

水葫芦修复污染水体的功能及其在工程应用中所面临的挑战

水葫芦(凤眼莲,Eichhornia crassipes(Mart)Solms)具有繁殖速度快、生物产量大、吸收氮磷能力强等特点,被广泛地用于净化污染水体,是国内外学术界公认的水体修复的优势物种。然而,目前水葫芦修复污染水体多停留在研究试验阶段,并未在水体污染治理生态工程中得到大规模应用。文章系统地总结了水葫芦修复污染水体的功能,并分析了水葫芦规模化应用于污染水体治理工程中面临的挑战。有关研究表明,水葫芦对生活污水、工业废水、畜禽养殖废水、地表径流水与富营养化河流、湖泊、水库水体中的氮、磷、重金属、有机污染物等均有较强的去除效果;规模化种养水葫芦修复污染水体面临的主要挑战包括:潜在的生态风险高,收获难度大、成本高,处置利用困难,商业化生产可行性低等。针对这些瓶颈问题,文章提出了破解的思路和今后的研究重点:(1)研究规模化安全种养的可靠技术,如种养围栏设施的研发、水葫芦适宜种养水域的选择和适宜的水面覆盖度等,以防范规模化种养的潜在生态风险;(2)加强研发快速高效、规模匹配的打捞-运输联动专用装备,优化打捞、运输技术方案,以期提高打捞效率,降低打捞成本;(3)深入研究水葫芦固、液分离技术,研发高效机械脱水装备,解决水葫芦含水量高、挤压脱水难题;(4)创新水葫芦资源化利用工艺,充分开发水葫芦经济价值,并探索政府生态补偿政策和办法,建立生态补偿机制,吸引企业参与,推动规模化种养水葫芦治污的产业化生产、企业化运行。     

富营养化水体治理的实践与思考——以滇池水生植物生态修复实践为例

从国内外水体治理的理论与实践2个方面,阐述了近年来富营养化水体治理的方法与效果。结果表明,水生植物生态修复的理论和方法已随着大水面围栏控养技术、机械化高效打捞和资源化利用技术的大规模实践而日臻成熟,漂浮植物水葫芦(Eichhornia crassipes)泛滥与不能及时打捞而引起水质二次污染的风险已得到有效规避。通过在滇池控制性种养凤眼莲,滇池水体总氮和总磷质量浓度从入湖口的13.47和1.34 mg·L-1降低到出湖口的2.93和0.10 mg·L-1。上述结果表明只要经过周密的规划和采用合适的生物技术,如凤眼莲控制性种养水体生态修复技术,湖泊富营养化可得到有效抑制。     

三种水生植物对不同形态氮素吸收动力学研究

进行水生植物对NH4 和NO3-吸收动力学的研究.目的在于进行水体的生态修复时,可以根据不同营养状况的富营养化水体而选择相应的养分吸收效率的水生植物.该研究中比较了3种水生植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi)、伊乐藻(Elodea nuttallii)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)对于铵态氮和硝态氮吸收动力学特征.结果表明:漂浮植物黄花水龙和凤眼莲具有较大的吸收速率Vmax和Km值,因此,它们更适合作为先锋植物对污染严重的富营养化水体进行前期的修复治理,待水体水质提高到一定的程度时,再利用去污能力低的沉水植物进行对修复水体水质的维持和提高,并在此基础上可逐步建立一个较为稳定的、生物多样性的生态系统.由于沉水植物伊乐藻对铵态氮和硝态氮的吸收有较低Km值和Vmaz值,因此更适合对轻度污染的富营养化水体直接应用伊乐藻来去除养分和维持水体水质.     

凤眼莲净化城市污水厂二级出水中的氮和磷

本文系实验室小试及模拟河道中试情况,利用凤眼莲净化二级出水氮,磷,水力停留时间3～5日,TN、TP去除率分别可达40%和68%以上.凤眼莲净化TN负荷是密度及温度的函数.通过试验确定了凤眼莲在二级出水的Logistic增长计算参数r、k.     

不同粘土矿物对磷污染水体的吸附净化性能比较

比较了凹凸棒石粘土、高岭土、膨润土和蛭石等4种粘土矿物共8个样品对不同程度磷污染水体的吸附净化能力.结果发现,4种供试粘土矿物对水体磷均有一定的吸附净化潜力,但针对不同程度磷污染水体存在一定差异,且同一种粘土矿物的吸附净化能力也会因矿物组成差异而不同;针对模拟Ⅴ类水(ρ(P)=0.4 mg·L-1),高岭土的吸附净化能力最强,其次凹凸棒石粘土和膨润土的吸附净化能力与活性炭接近,而蛭石的吸附净化能力较差;针对模拟劣Ⅴ类水(ρ(P)=1.0 mg·L-1),膨润土的吸附净化能力最强,蛭石次之,高岭土因矿物组成不同而有很大差异,凹凸棒石粘土的吸附净化能力与活性炭较为接近.结果表明,凹凸棒石粘土和膨润土针对不同程度磷污染水体的应用范围较宽,高岭土最适用于Ⅴ类磷污染水体,而蛭石可应用于劣Ⅴ类磷污染水体.     

Development and application of a comprehensive ecological risk assessment indicator system in Xiamen,China

Urban ecological risk is one of the important factors that may restrict the social and economic development. Therefore, it is of great significance to carry out a comprehensive assessment of ecological risks so that an ecological risk prevention and control plan can be scientifically formulated. In this paper, a comprehensive ecological risk assessment indicator system of Xiamen was established based on local ecological properties and socioeconomic status. This indicator system covers seven indicators including air pollution, soil pollution, water pollution, fresh water consumption, change in land use, occupation of key zones with ecological functions, and road network expansion. Based on this indicator system and in conjunction with the single factor assessment of ecological risks, this study constructed a model of comprehensive ecological risk assessment and forecasted the comprehensive ecological risk of Xiamen in 2020. The results showed that the comprehensive ecological risk level of Xiamen in 2020 is medium and the main stressors are the discharge of air and water pollutants. From the perspective of risk receptors, i.e. the ecosystem services, the risk posed to the ecosystem services associated to the maintenance of air quality and water purification is the highest. Therefore, this study proposed the recommendations on ecological risk prevention and regulation in Xiamen based on the comprehensive assessment of ecological risks, in the hope to provide scientific support for local ecological protection and sustainable development.     

石油污染对土壤-植物系统的生态效应

伴随着石油的工业化生产和利用,石油污染已经成为一个严重的环境问题.本文从土壤、植物个体、植物群落与生态系统等层次对石油污染的生态效应进行了系统总结.含有多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)、苯系物(Benzene、toluene、ethylbenzene和xylene,BTEX)等多种有毒物质的石油及其化工产品进入土壤-植物系统后会发生迁移.这不仅对土壤-植物系统的组成、结构、功能和服务产生影响,也会通过食物链危害人类健康.石油污染影响土壤水分状况、孔隙度等物理性质,土壤碳含量、养分含量等化学性质,以及土壤微生物群落组成和多样性、土壤酶活性等生物学性质.通常,石油污染会对大多数植物形成氧化胁迫,影响细胞膜透性,影响光合作用等生理活动,抑制植物生长,影响植物萌发、开花和结实.由于石油污染对植物个体的不同效应以及植物个体对石油污染的不同响应,石油污染对植物群落的影响存在3种基本模式,并最终导致植物群落生物量下降,物种多样性降低,植被盖度降低.进一步影响生态系统的生产力、稳定性和健康,最终危及生态系统的功能和服务.利用微生物、植物及其联合体菌根可以对石油污染物进行生物修复和降解,添加外源营养物质和通气等措施可以强化生物修复过程.应用植被指数和红边效应等遥感方法进行石油污染的生态效应监测具有较大的潜力.总之,如何把土壤-植物系统各水平上不同指标对石油污染物的响应与石油污染的生态效应联系起来,是目前石油污染生态效应研究的重点和难点之一.因此,亟需开展多尺度的系统研究,把室内控制实验、野外控制实验和野外调查有机地结合起来,构建多层次的石油污染标志物体系,全面认识石油污染对土壤-植物系统的生态效应,为石油污染的生态风险评价、治理和控制提供理论基础和实践指导.     

稻田流失养分循环利用系统构建研究初探

针对长江三角洲经济发达地区集约化农田化肥投入超量、稻区水体N、P、K富集度超高,农田生态环境遭到严重破坏等现状,该文系统研究了农田流失养分从农田到水体,再由水体回到农田的循环利用过程,并构建农田养分流失循环利用系统工程,为我国农田流失养分循环利用和农业生态环境健康提供科技支撑。研究结果表明：本区域农田面积为18.6 hm2,水稻季农田化肥N、P、K投入量分别为305.7、44.9、150.8 kg·hm-2;整个水稻季本区域农田地表径流量为4 518.0 kg·hm-2,其中N、P、K流失量分别为16.6、0.5、9.6 kg·hm-2,占水稻季N、P、K肥投入量的5.45%、1.07%和6.37%;农田周围净化池塘中水生植物的N、P、K拦截量分别为67.8、8.1、99.7 kg,分别占本研究区域N、P、K流入量的21.84%、90.31%和55.73%。将水生植物还田,晒干水葫芦（Halerpestes cymbalaria）按4 500 kg·hm-2农田施用,可分别减少农田化肥N、P、K的投入量106.2、9.5、105.8 kg·hm-2。该研究成果对于减轻农业生产面源污染,推进农业生产可持续发展具有积极意义。     

哈尔滨市松花江段水质自然净化机理分析与水环境保护策略

河流水体受污染后，在自然环境因素的影响下由各种物理、化学及生物作用能得到一定的净化。哈尔滨市松花江段河流水质净化作用主要包括稀释、吸附、江底沉积物的机械过滤与吸附和絮凝沉淀作用。哈尔滨市松花江断面正处于河流侵蚀与堆积交替动态平衡中，可不断提供新的活性表面，使河底沉积物的净化作用持久不衰。该特殊的地质条件是本段河流保持较强净化作用的关键，妥善利用水环境净化能力是一种经济有效的水污染控制手段。     

Ecosystem modeling of waterhyacinth management in Lake Alice,Florida

A mathematical model was developed for Lake Alice, a small, eutrophic, Kars-topography lake in Gainesville, Florida. The management of the floating aquatic plant, the waterhyacinth (Eichhornia crassipes) was considered one of the main objectives of the model. Simulated diversion of the treated sewage inflow reduced waterhyacinths by 50% or more. Dissolved oxygen remained low. Simulated diversion of the diluting effect of a heating plant effluent led to complete hyacinth takeover and much greater seasonal oscillations in the chemical parameters. Simulated hyacinth control caused the greatest dissolved oxygen fluctuations when spraying and periodic harvesting were tested and least with continuous harvesting. It was suggested that the above mentioned diversions were shown to be ecologically unattractive even without considering the economic costs of alternatives to lake disposal.     

Removal of Mercury from Polluted Waters by the Water Hyacinth (Eichhornia crassipes)

The uptake of mercury by water hyacinth (Eichhornia crassipes) was studied in an outdoor experiment for 25 days at different metal concentrations. the removal of mercury from the water and uptake by plants was very effective during the first hours and decreased rapidly thereafter. the uptake of mercury was directly proportional to the initial concentration in the water. the highest concentrations were found in plant roots. According to the results, water hyacinth could be used for treatment of mercurial waste waters.     

天津市陆源污染物允许排海量的研究

渤海近岸海域污染已是约环渤海地区社会经济的发展。本文对配合天津市主要污染物总量控制，对天津市陆源主要污染物允许排海量的功能区划原则，水环境主要污染物，总量，主要污染物允许排海量的数学模型，陆源主要污染物允许排海量的计算依据等进行了阐述，同时对主要排污口主要污染物允许排海量及其消减量进行了计算。     

常州水污染治理方案研究

本文讨论《常州市水污染治理工程可行性研究》报告的若干结论和该研究的某些方法,着重讨论污染源、运河水质、污染源预测、自净能力和建议方案的要点.     

Pollution indices and sources appointment of heavy metal pollution of agricultural soils near the thermal power plant

Alluvial soils of valleys of the Danube and Mlave rivers represent priority development areas with favorable conditions for life, agriculture and tourism in eastern Serbia. Operation of the thermal power plant Kostolac results in the emission of potentially toxic pollutants into the air, water and land. The goals were to determine the soil pollution with inorganic pollutants using different pollution indices, to identify of the sources of pollutants by means of principal component analysis and the loading of each factor for individual element assessed by multi-linear regression analyses. Chemical characteristics of the studied area resulted in division of the area into four impact zones upon the distance from main pollutants (power plant blocks and ash disposal dumps). There was no established soil pollution with potentially toxic elements in bulk of the agricultural territory. Two principal components (PC1 and PC2) explained about 73% of variance. Three studied elements (As, Cu and Pb) showed anthropogenic origin of their most concentrations in soil, while other elements (Cd, Co, Cr, Ni and Zn) were of a natural (geological) origin. Single pollution index showed moderate pollution level by Ni. Integrated Nemerow pollution index showed low to no pollution levels, indicating slight ecological risk. There were no established limitations for agricultural production in the studied area, except for the only spot polluted by As due to the great flooding event in the studied year.

     

Removal of Mercury from Polluted Waters by the Water Hyacinth (Eichhornia crassipes)

The uptake of mercury by water hyacinth (Eichhornia crassipes) was studied in an outdoor experiment for 25 days at different metal concentrations. the removal of mercury from the water and uptake by plants was very effective during the first hours and decreased rapidly thereafter. the uptake of mercury was directly proportional to the initial concentration in the water. the highest concentrations were found in plant roots. According to the results, water hyacinth could be used for treatment of mercurial waste waters.