不同水生植物对富营养化水体净化和温室气体排放的影响

水体富营养化和温室效应均是目前较为严重的环境问题。已有的水生植物净化富营养化水体研究主要侧重于净化效果,较少研究其净化过程中温室气体的排放特征,更忽略了水生植物对富营养化水体的减污降碳协同治理效果。基于此,通过人为添加氮磷模拟富营养化水体,将水生植物——水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver)、竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii Morong)、黑藻(Hydrilla verticillate(L.F.) Royle)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris L)、纸莎草(Cyperus papyrus Linn)和黄花水龙(Ludwigia peploides subsp.stipulacea(Ohwi) Raven)设置5个试验组及1个空白组,研究不同水生植物及其组合对富营养化水体的净化效果和温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)排放特征。结果表明：1)在富营养化水体净化过程中,各试验组在净化第15天基本上能把水体净化完全。2)净化第15天时,水-气界面CO     

5种水培植物对富营养化水体的净化能力

为了研究水培植物对富营养化水体的净化能力,将莴笋(Lactuca sativa var.angustata)、空心菜(Ipomoeaaquatica)、番茄(Lycopersicon esculentum)、生菜(Lactuca sativa var.ramosa)和黄瓜(Cucumis sativus)5种蔬菜放置于富营养化水体中培养,定期测定水体中总氮和总磷含量的变化。实验结果表明,水培莴笋、空心菜、番茄、生菜和黄瓜对富营养化水体中总氮的去除率分别为66.45%、91.28%、93.74%、93.04%和90.11%;对总磷的去除率分别为96.44%、97.48%、85.62%、88.08%和90.97%。比较5种水培蔬菜单位鲜重的总氮和总磷去除能力,结果表明,生菜的总氮和总磷去除能力最强,分别为0.69 mg/(L.g FW)和0.06 mg/(L.g FW),可作为净化富营养化水体优先选择的植物物种。     

3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果研究

研究了风车草(Cyperus alternifolius)、菖蒲(Acorus calamus)和富贵竹(Dracaena sanderiana)3种浮床植物系统对富营养化水体净化效果,试验共持续35 d。结果表明,在水温24～30℃条件下,风车草和菖蒲生长良好,生物量大,而富贵竹生长较差,生物量增加少;3种植物对NH_4~+-N的去除率分别为76.8%、85.5%和53.6%,对TN的去除率分别为69.1%、66.2%和54.4%,对TP的去除率分别为76.9%、84.6%和61.5%,对PO_4~(3-)-的去除率分别为91.7%、91.7%和75%,对真实色度有明显的去除效果;3种植物对氮磷和真实色度去除效果与对照之间均达到显著差异(P0.05),自然沉淀是浊度去除的主要原因,植物吸收同化作用是NH_4~+-N去除的主要途径,植物吸收是溶解性磷去除的主要途径。试验表明,风车草和菖蒲对富营养化水体中氮磷和真实色度有较好的去除效果,可作为富营养化水体治理的优良物种而推广使用。     

重庆冬季水芹浮床对富营养化水体的修复

结合重庆地区冬季水体富营养化现状和水芹生长特性,通过水芹构建了生态浮床,实验观察了不同密度、不同基质水芹浮床在冬季低温条件下对富营养化水体的净化效果。研究表明,在9.5~10.5℃下,水芹浮床对富营养化水体有较好的净化效果,总氮(TN)、总磷(TP)和叶绿素a的平均去除率分别为78.8%、86.0%和67.8%。水芹浮床对TP去除效果与密度有关,密度越大效果越好。不同基质水芹浮床对TN的去除有较好的促进作用,陶粒基质的去除效果优于黄砂基质对TN的去除效果。水芹浮床的溶解氧(DO)呈现先下降后上升的趋势,范围在5.5~10.1 mg/L。     

3种浮萍对富营养化水体的修复

选用Spirodela polyrhiza、Lemna aequinoctialis和Landoltia punctata 3种太湖浮萍为实验对象,在实验室条件下,研究其生长状况及其对模拟太湖水体的净化效果。结果表明,3种浮萍对水体总氮、氨氮、硝氮和总磷都具有很好的净化效果,S.polyrhiza,L.aequinoctialis和L.punctata对总氮的去除率分别为80.3%、73.7%和83.8%,对总磷的去除率分别为98.8%,96.4%和99.3%,但对有机物的去除作用比较有限。除营养吸收外,浮萍的水质净化能力还表现在对水中环境因子的影响,3种浮萍都能够维持水体p H在4.6~6.5的范围内以适合自身生长,并能够在一定程度上增加水体的溶解氧含量。硝化和反硝化作用是氮去除的主要途径,由于水体溶解氧含量较高,促进了好氧反硝化作用的进行。相比于S.polyrhiza和L.aequinoctialis,L.punctata具有较强的水体净化效果和生长速度,是净化太湖富营养化水体的理想水生植物。     

富营养化水体的水芹菜浮床栽培试验

通过水面浮床栽培试验,研究了水培水芹菜(Oenanthe javanica)植株的生长特征、生物量的解析结构,以及水芹菜在富营养化水体中对氮、磷的吸收,水芹植株的平均鲜量为85.22 g,其中水上部分占82%,水下部分占18%,生物量分布主要集中在水上部分.其对N 、P的直接吸收分别可以达到43.63～67.46 kg/(hm2·a)和9.828～10.29 kg/(hm2·a).结果表明,水芹是一种适合在低温的情况下进行水培的植物,并对富营养化水体有良好的净化效果.     

蜘蛛兰去除不同程度富营养水体中氮磷及抑藻效应

研究了蜘蛛兰在不同程度富营养化水体中对氮、磷的去除和对藻类的抑制效应。结果表明，蜘蛛兰在3种不同程度富营养化水体中均能正常生长，且对富营养水体中的氮、磷和叶绿素a浓度均表现出良好的净化去除效果。在45d的实验中，3种不同程度富营养水体的TN、N03-N、NH4-N和TP浓度分别由初始的3．69～25．65、2．79～21．14、0．75～3．57和0．14—1．23mg／L降至1．25～18．99、1．08～16．03、0．18～1．39和0．06～0．77mg／L，在3种不同程度富营养水体中植物的平均生物量累积增长率分别为40．98％、64．41％和95．08％。实验各处理组富营养化水体中的叶绿素a浓度及荧光参数短期内都显著下降，而各对照组中则较稳定或略有下降。蜘蛛兰不仅可以净化富营养水体中营养元素，且对水体中藻类的生长有明显的抑制作用，其在水体生态修复工程中具有良好的应用前景。     

三角帆蚌对北京富营养化河湖水体的滤水效率和放养方式研究

2009年9月,在北京市水利科学研究所实验基地采用室内实验方式,研究了三角帆蚌在北京富营养化水体中的滤水效率,对比水体上层和底层2种放养方式对水体净化效果差异。结果表明:三角帆蚌平均滤水率为(31.63±6.67)mL/(min.kg);上层放养方式对水体透明度改善效果显著,叶绿素a在48 h即显著降低,且维持在较低水平。三角帆蚌有利于富营养化水体净化,实际应用中应采用水体上层放养方式。     

有效微生物菌与水生植物联合净化珍珠蚌养殖废水

以无有效微生物(EM)菌与水生植物的珍珠蚌养殖水体(NSE)作为对照组,对EM菌(EM)、苦草+菹草(VP)、水芹菜+水葱(OS)、苦草+菹草+EM菌(VPE)以及水芹菜+水葱+EM菌(OSE)净化珍珠蚌养殖废水的效果进行了对比研究。实验结果表明,EM、VP、OS对珍珠蚌养殖水体N、P均有较好的净化效果,VPE与OSE去N、P效果更佳。净化28 d后5组合中VPE对NH4+-N的去除效果最好,去除率达98.79%;OSE对NO2-N与TN的去除效果最佳,去除率分别达88.09%和91.53%;TP的去除率VPE最高,达91.75%;而COD的去除率以VP最高,达94.97%,效果好于VPE与OSE;EM池水体DO质量浓度第8天达到峰值(9.88±0.61)mg/L,VP、OS、VPE与OSE均在第16天左右达到峰值。实验数据还表明,EM净化水体效果与VP、OS、VPE和OSE均存在显著性差异,对照组NSE对水体的净化效果不明显。     

氮磷在阶式水生植物床中的去除效果及组成变化

利用串联运行的阶式水生植物床净化富营养化河水。考察了不同形态的氮磷在处理前后的浓度变化,在此基础上阐述水生植物床去除富营养化水体中氮磷的过程与机理。在水力负荷为74cm/d的条件下,总磷和总氮的去除率分别达73.1%和64.5%。植物根系对悬浮物的截留对去除河水中的氮磷起关键作用。采用多级串联的运行方式能有效克服一般湿地运行一段时间后因沉积物释放作用而引起处理水溶解性营养盐浓度上升的难题。     

氮磷在阶式水生植物床中的去除效果及组成变化

利用串联运行的阶式水生植物床净化富营养化河水.考察了不同形态的氮磷在处理前后的浓度变化,在此基础上阐述水生植物床去除富营养化水体中氮磷的过程与机理.在水力负荷为74 cm/d的条件下,总磷和总氮的去除率分别达73.1%和64.5%.植物根系对悬浮物的截留对去除河水中的氮磷起关键作用.采用多级串联的运行方式能有效克服一般湿地运行一段时间后因沉积物释放作用而引起处理水溶解性营养盐浓度上升的难题.     

浮萍生长及其除磷效率的影响因素的研究

磷是藻类增殖的限制因子,是引起水体富营养化的关键营养物质.有效除磷,能在很大程度上减轻水体的富营养化.利用浮萍科植物吸收转化污水中的营养物质引起了越来越多研究者的关注,但对浮萍科植物除磷效果的影响因素的研究相对较少.以少根紫萍(Spirodela oligorrhiza)为供试材料,以完全培养液为处理对象,研究了培养液pH、少根紫萍初始放养密度对其生长及除磷效率的影响.结果表明:少根紫萍能够耐受的最低pH在4左右,在pH＝5～9能正常生长,在pH＝6～8具有较高的TP去除率,最高去除率可达84.1%;少根紫萍的相对增长率随其初始放养密度的增加而降低,但其鲜重增长量、平均增长速率、TP去除率及平均TP去除速率均随着初始放养密度的增加而增加.     

水生蔬菜型湿地植物对氮、磷营养盐的吸收动力学

采用改进的常规耗竭法研究了6种蔬菜型湿地植物根系对氮、磷营养盐的吸收特征及差异。这6种植物根系对NH_4~+-N、NO_3~--N和H_2PO_4~-的吸收动力学特征均可采用Michaelis-Menten方程描述。结果表明:不同植物对氮、磷的最大吸收速率I_(max)和最小亲和力K_m有显著差异。6种植物对NH_4~+-N的吸收速率最大,对H_2PO_4~-的亲和力常数较小,所以当水体中氮、磷浓度较低时,优先选择吸收磷,但对铵态氮的吸收速率最快。通过对6种植物根系吸收氮、磷的最大吸收速率I_(max)和亲和力常数K_m的比较可知,空心菜根系拥有最大的I_(max)和最小K_m,说明空心菜能够适应任意浓度的水体净化,芋头I_(max)较低而K_m较大,说明芋头不适宜作为生态修复植物;韭菜适合高氮、磷水平的水体净化,可用作水体修复中的先锋植物,生菜适合低氮、磷水平的水体净化;雪里蕻适宜用于低P、低NH_4~+-N、高NO_3~--N水体修复,金花菜则是对高P、高NH_4~+-N、低NO_3~--N水平的污染水体处理效果相对较好;但考虑食用安全性问题,重金属含量可能超标,工程应用时需谨慎。     

基于MODIS数据遥感反演呼伦湖水体总磷浓度及富营养化状态评价

水体中总磷的浓度是衡量水环境的重要指标之一,对于水质和富营养化评价的研究具有重要意义。利用遥感卫星反演TP浓度并进行湖泊富营养化评价可以对湖泊TP浓度分布及富营养化程度进行全面整体监测,对水体水质实时动态监测和富营养化、洪灾等应急处理有较大的实用价值。以呼伦湖为研究区域,分别用2012年8月5日和2013年7月2日13个取样点的实测TP浓度值并结合同一天MODIS影像,进行TP浓度的特征波段选择,建立了基于MODIS遥感影像的半经验回归模型并进行验证,然后,应用模型反演呼伦湖2013年5—10月水体TP浓度值并结合舒金华修正营养状态指数模型进行富营养化评价。结果表明,在呼伦湖流域应用MODIS数据500 m分辨率中的第6、7波段可以较好地模拟水体中的TP浓度,呼伦湖2013年5—10月TP浓度分布较均匀,水体呈富营养化水平,与日常观测和其他学者得到的结果一致。研究表明,模型具有一定的预测能力,利用MODIS影像可以较好地对湖泊水体TP浓度进行反演并评价富营养化水平。     

用于水体原位脱氮除磷的新型曝气浮岛填料

针对宜兴城镇化新区河流夏季富营养化的特点,拟采用一种不依赖于植物的新型强化曝气浮岛对该类水体进行原位处理。为强化浮岛筛选合适的填料,研究了3种填料在模拟富营养化自然状态下的挂膜性能,以及对模拟富营养化河流水质的净化效果。结果显示,空心球、鲍尔环和K3填料的终期挂膜量分别为0.6、1.5和2.2 g·L~(-1);空心球和K3填料的净化效果较好,综合考虑工艺的经济性要求,确定空心球作为该工艺的有机类型填料。在此基础上,进一步研究了水质、水温和曝气强度等参数对空心球挂膜的影响。污染物负荷越大,温度越高,其挂膜速度越快,但在实验范围内的温度对最终挂膜量并没有影响。保持较高的溶解氧浓度有利于COD、氨氮和TP的去除,但5 mg·L~(-1)以上的溶解氧浓度不利于总氮的去除,溶解氧浓度为3 mg·L~(-1)时对总氮去除率最高,对COD、氨氮、TN和TP的去除率分别为61.10%、81.45%、58.60%和31.62%。与空心球相比,包括沸石钢渣的组合填料对COD、氨氮、TN和TP的去除速率分别提高了13.01%、51%、86.36%和53.85%。     

生物沸石滤池处理富营养化水体的挂膜实验

采用上向流生物沸石滤池处理富营养化水体,考察了挂膜阶段(前30 d)滤池对浊度、COD和TP等的去除效果,重点研究了系统中各形态氮素(NH4+-N、NO2--N、NO3--N和TN)的变化情况。结果表明,对于富营养化水体,生物沸石滤池对浊度、COD和TP的去除率分别约为80%、30%和24%;出水NH4+-N始终保持在0.5 mg/L以下,去除率在90%以上;NO2--N出现峰值(4.98 mg/L,第9 d),第13 d后即一直低于进水值;实验后期出水NO3--N与进水NH4+-N变化趋势基本一致,表明硝化生物膜已成熟,原位再生可行;生物沸石床内可能存在同步硝化反硝化现象。出水NO2-N浓度低于进水可作为生物沸石挂膜成功的一个标志。     

多级生态库塘对低污染水体的净化

为分析多级生态库塘对入洱海低污染水体的净化效果,以大理市上鸡邑村新建多级串并联库塘为研究对象,跟踪监测了库塘各单元进出口水体中总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)变化情况,并对库塘净化效果进行分析。结果表明:多级串并联生态库塘对水体中TN、NH_4~+-N、TP的去除率分别达30.98%～54.96%、54.11%～64.17%、27.11%～47.83%,净化效果较好。库塘对低污染水氮磷去除效果在不同单元和季节存在差异,各净化单元中,稳定塘对水体净化效果最不理想,对水体中TN、NH_4~+-N、TP去除率分别为2.88%、-17.50%、-16.83%。库塘旱季对水体中氮磷净化效果优于雨季,对水体中TN、NH_4~+-N、TP平均去除率分别为46.23%、84.43%、38.61%,均高于雨季。     

鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对水质净化效果的原位围隔实验

在野外原位围隔模拟条件下,研究了鱼类、底栖动物和水生植物的不同组合对富营养化水体的净化效果。研究结果表明:鲢鳙鱼比例对水质有较大影响,当鲢鱼(Hypophthalmichthys molitix)与鳙鱼(Aristichthys nobilis)的比例为3∶1时,TN和NH_3-N的去除率分别为69.26%和66.39%,4∶1时,NO_3-N的去除率可达73.65%;当鲢鱼与鳙鱼的比例为5∶1时,TP和PO~(3-)_4的去除率可达66.73%;鲴鱼(Plagiognathops Microlepis Bleeker)对水体中磷元素的去除效果显著,TP和PO~(3-)_4的去除率可分别提高13.89%和7.91%,但不利于氮的去除;150 g·m~(-2)密度螺(Bellamya aeruginosa)和蚌(Hyriopsis cumingii)的投加对TN的去除率可达72.60%,但对其他营养盐的削减效果不佳;水生植物蕹菜实验组与无植物组相比TN去除率提升6.83%,NH_3-N提升6.44%,NO_3-N提升12.14%,效果优于菱,但却不利于磷的去除。实验结果可为水生生态系统调控和修复提供科学依据。     

冬季低温条件下浮床植物对富营养化水体的净化效果

在冬季低温条件下,采用浮床无土栽培技术,研究了水芹菜、多花黑麦草以及大蒜3种耐寒植物对富营养化水体的净化效果。试验结果表明,3种植物在水温4.0～10．1℃的条件下均生长良好,对水体中TN、NH4^＋-N、TP、CODMn污染物的去除率分别为59.3％～29.2％、65、2％～39.3％、55.6％～33.9％,55．7％～49．5％．对藻类的抑制率为88．4%～92．3％。通过比较,水芹菜净化能力最强,多花黑麦草次之,大蒜最弱。本项研究丰富了冬季低温条件下治理富营养化水体的方法．也为冬季浮床植物的选择提供了依据。     

利用生物制剂处理北京动物园富营养型地表水的初步研究

北京市的地表水水质日益恶化,富营养化表现突出。目前改善水质、抑制藻类生长是解决富营养化水体的关键。试验采用从美国引进的新型生物制剂Eclean应用于北京动物园富营养化水体,试验结果表明,水体中的CODMn、总氮(TN)、总磷(TP)、浊度、叶绿素a、藻类浓度各项指标均有明显下降,水质明显改善,藻类生长基本得到控制。