人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果

嘉兴市石臼漾湿地以仿拟自然界的植物床-沟壕系统为主要结构单元,以人工湿地生态根孔技术为核心净化技术,将河网源水主要水质指标提高了一个类别.为探索该系统以及根孔净化技术的优化途径,于2010年5～10月在湿地内构建了16个并联的植物床-沟壕单元,以正交设计手段研究根孔构筑方式、植物组合和强化介质3种因素对人工湿地植物床-沟壕系统水质净化效果的影响.综合考虑水质净化效果、工程施工难易程度、建设及运行维护成本等情况,推荐人工湿地植物床-沟壕系统的优化途径为:根孔构筑方式采用上、下两层秸秆填埋方式,植物组合优选芦苇+菰,在植物床局部采用适量方解石作为强化介质.比较了中试强化区和大工程区的水质净化效率,结果显示:强化后的植物床-沟壕系统具有进一步提升湿地水质净化效果的潜能,对总氮、总磷、氨氮等水质指标去除率提高幅度约为20%～40%.因此在保证湿地处理水量的前提下,控制大渠过水量、增加植物床-沟壕系统内根孔区的过流量可以发挥该系统更好的水质净化效果.     

石臼漾湿地冬季有机质的可生化性

在冬季,石臼漾构筑根孔湿地对有机质的去除率不高.若设想这只是一个表观现象,实际上湿地在冬季能够有效地去除水体中难降解有机质,但释放部分易生化的有机物质.为了验证这一假设,研究了冬季石臼漾湿地岸边带和植物床-沟壕系统中有机质可生化性的空间分布.结果表明:湿地内部其有机质可生化性r(BOD₅/COD_Cr)为0.26~0.84,80%数据高于可生化性下限值(0.30),远超过源水(0.0999).经过湿地净化,水体中有机质的性质发生了显著的变化.湿地内部其r(COD_Cr/TOC)比值(0.85~2.57,平均值1.90)远低于源水(5.41),大量的还原性有机物质及部分芳香族类化合物被湿地拦截和持留.这说明即使在冷季,石臼漾湿地仍对源水中的有机质具有较好的去除效果.以人工湿地生态根孔技术为核心的植物床-沟壕系统是整个湿地中水质净化特别是有机质去除的关键区域.     

河网水源生态湿地水氢氧同位素分异特征

为揭示河网水源生态湿地中水力流程沿途和植物床-沟壕系统内部水同位素分异特征,于2019年8月夏季湿雨期,沿水力流程梯度采集嘉兴市石臼漾湿地、贯泾港湿地、海宁市长水塘湿地和泰山港湿地这4个根孔型水源生态湿地上层水样,于2020年1月冬季干冷期采集泰山港湿地植物床-沟壕系统内部沟壕上层水样和植物床潜水样品.测定氘（δD）和δ¹⁸ O丰度,运用同位素技术和数理统计方法解析湿地水体水同位素分布和组成特征,并探明植物床-沟壕系统对水同位素分异的影响.结果表明：①河网水同位素时空变化很大程度上受到不同水源补给和蒸发富集作用的影响,湿地敞水区水线与邻近区域大气降水线相比,湿地区水氢氧同位素呈现富集特征;②通过多种数理统计手段结合散点图并做模型假设诊断分析,发现在4个湿地的区域尺度和每个湿地内部的局域尺度,水氢氧同位素丰度及组成在垂向维度和水平维度大多呈现复杂的非线性变化,在区域尺度上,垂向维度的水位高程较水平维度的水力流程长度对水同位素的分布影响更大,而在局域尺度内,水力流程驱动的影响往往更大;③异质性较强的湿地根孔生态净化区相较于其他功能区其水同位素相对更加富集;④由芦苇等根系发达的植物所形成的地下大孔隙网络、富含粘土的基质土壤和植物床上的植物对湿地水氢氧同位素丰度具有显著影响,因此,在植物床-沟壕系统内部,出水侧的低位小沟相较于进水侧的高位小沟其水同位素偏轻;⑤植物床-沟壕系统中水同位素丰度的突变点可能预示着水体净化的拐点;⑥植物床-沟壕系统潜水中氘盈余（d-excess）明显高于沟水相应值,且潜水变异系数远大于沟水,湿地根孔生态净化区的氘盈余呈现夏季湿热雨季偏负、冬季干冷旱季偏正的季节性差异,反映了湿地水汽来源的季节性差异和内部同位素分馏行为的空间差异.研究结果为人们认识人工湿地中水同位素分布特征、水力流态及提升湿地运行效果提供参考依据,并为探索湿地水质提升关键技术提供新思路.本研究表明水同位素技术在剖析湿地水文学方面具有可靠的巨大潜力.     

嘉兴市石臼漾水源生态湿地运行过程中植物多样性研究

浙江省嘉兴市石臼漾水源生态湿地是目前全国最大的水源保护湿地之一.为了解已实际运行2.5 a的石臼漾水源生态湿地植被现状,于2010年10～11月,采用样地法和样方法对湿地植被进行了系统调查,以期为水源生态湿地植被管理提供理论支持.对群落的物种组成、多样性变化以及生物质生产量进行了分析.共采集到湿地植物70种,隶属于28...     

饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍研究

研究了大规模的城市饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍特性和改进措施.建立了嘉兴市石臼漾生态湿地水生维管束植物名录,分析了水生植物的种类、分布面积、群落结构和生物量,目的旨在揭示石臼漾湿地运行初期其水生植物繁衍情况和群落结构特征,探讨水生植被的优化管理措施.石臼漾湿地现存水生维管束植物共计25科41属49种,远超过初始...     

闽江口鱼虾混养塘水-气界面温室气体通量及主要影响因子

以闽江口区鳝鱼滩湿地分布的鱼虾混合养殖塘为研究对象,于2011年9月-2012年1月,采用悬浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO2、CH4和N2O的通量进行观测,并同步测定地面气象及养殖塘表层水的物理、生物和化学指标.结果表明,观测期间养殖塘水-气界面CO2、CH4和N2O 3种温室气体通量变化范围分别为-22.15 ～74.79 mg·m-2·h-、0.08～6.62mg·m-2·h-1和-9.82 ～ 47.16μg·m-2· h-1,平均值分别为21.04、3.15 mg·m-2ˉh-1和16.58 μg·m-2·h-1,整体均表现为大气中3种温室气体的排放源.养殖塘水-气界面3种温室气体通量特征受到人类管理行为(水质管理和饵料投放等)、养殖鱼虾的觅食和代谢过程及气象因子和水体理化性质等诸多因素的共同影响.     

闽江河口芦苇潮汐湿地甲烷通量及主要影响因子

2007年利用静态箱-气相色谱仪法对闽江河口区最大的鳝鱼滩芦苇湿地和入侵种互花米草斑块涨潮前、涨落潮过程及落潮后甲烷通量季节动态进行了原位测定,并利用室内培养-气相色谱仪法测定了芦苇湿地不同土层土壤甲烷产生潜力.结果表明,鳝鱼滩芦苇湿地全年均属于大气甲烷的排放源,排放通量具有明显的季节变化;涨潮前、涨落潮过程和落潮后甲烷通量大小并无一致的规律,平均排放通量分别为5.13、5.06和4.74 mg·m-2·h-1,差异不显著,其中涨落潮过程排放到潮水和大气环境的甲烷通量分别为2.98和2.08 mg·m-2·h-1.互花米草入侵斑块年均甲烷排放通量(11.02mg·m-2·h-1)明显高于芦苇湿地年均甲烷排放通量(4.98mg·m-2·h-1),互花米草入侵明显增加了闽江河口区湿地的甲烷排放通量.芦苇湿地0～40 cm土壤中甲烷产生潜力范围为0.029～0.123μg·g-1·d-1,0～5 cm土层的甲烷产生潜力最大,且与其它土层差异显著(P<0.05).气温、土壤温度和地上生物量对芦苇湿地甲烷排放影响显著(P<0.05),落潮后芦苇湿地甲烷排放通量与盐度有负相关关系.     

华北地区城镇多环芳烃干沉降特征

分别于冬季和夏季采集了北京、天津和秦皇岛3个城市,遵化、沧县、涞源和张北4个县城以及两处人为活动较少的背景地区降尘样品,分析了降尘量及降尘中多环芳烃含量,据此计算了各样点多环芳烃干沉降通量.结果表明,所研究城市夏季和冬季多环芳烃平均沉降通量分别为(6.3±7.4)μg·m-2·d-1和(16.4±14.9)μg·m-2.d-1,县城为(2.2 4±0.9)μg·m-2 d-1和(16.3±3.8)μg·m-2·d-1,对照点明显低于城镇,两季多环芳烃沉降通量分别为(1.0±0.3)μg·m-2 d-1和(1.6 4±0.7)μg·m-2,d-1.两季节获得的所有样点多环芳烃干沉降通量与降尘量显著相关,若分季节统计,相关性更加明显,且冬季降尘中多环芳烃含量显著高于夏季.由此可见,对多数样点而言,导致其多环芳烃干沉降通量差别的首要因素是降尘量,其次为季节差异.仅个别数据(夏季秦皇岛)表现出不同.降尘中多环芳烃成分谱具有明显的季节差异,城市与县城冬季降尘中菲的相对含量显著高于夏季.不同类型样点间差别较小,表现出区域性趋同现象,同种类型样点之间的多环芳烃成分谱则非常一致.     

平原河网型水源地水质改善的实践和思考——以嘉兴市石臼漾人工生态湿地工程为例

嘉兴市作为典型的平原河网地区,为解决河网型水源地水质微污染问题,探索建设石臼漾水厂水源人工生态湿地工程,成功改善了水源水质,保障了嘉兴市城乡居民饮用水安全,为平原河网地区采用人工湿地处理饮用水源提供经验。     

复合生态滤床用于重金属污染地表水体修复

以蛭石为滤床基质,研究了复合生态滤床对受重金属污染地表水体的修复效能.结果表明,复合生态滤床对重金属污染水体有较好的处理效果,在水力负荷为2.0m.3m-.2d-1时,系统对Cu、Zn、Pb和Cd的平均去除率分别达到81.60%、80.55%、83.20%、62.21%;按照国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),出水重金属浓度达到Ⅱ类水质标准;出水COD值为9.7～38.3mg·L-1,达到Ⅰ类水质标准;出水NH4+-N达到1mg·L-1以下,达到Ⅲ类水质标准.滤床基质中铜离子含量稳定在30mg·kg-1左右,表明植物根系可以有效地吸收蛭石吸附的重金属,从而有效提高蛭石的再吸附能力,延长滤床工作周期.     

合肥市十八联圩湿地表层沉积物营养盐与重金属分布及污染评价

十八联圩是南淝河入巢湖湖口区一处由"退耕还湿"形成的大型人工湿地.为了解其表层沉积物营养盐与重金属分布和污染特征,于2018年7月采集湿地内部和外部毗邻水体共72个位点的沉积物样品进行调查,并对污染来源进行了分析.结果表明,在十八联圩湿地内部水体中,表层沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)平均含量分别为2 108. 87mg·kg~(-1)、1 448. 82 mg·kg~(-1)和86. 2 g·kg~(-1),而在外部水体中,分别为2 305. 81 mg·kg~(-1)、1 268. 46 mg·kg~(-1)和59. 9 g·kg~(-1).重金属Mn、Cr、Cu、Pb、Cd、As和Hg在湿地内、外部水体中的平均含量分别为462. 58、42. 12、21. 69、18. 05、0. 63、5. 67和0. 059 mg·kg~(-1); 381. 61、36. 85、24. 74、30. 70、2. 49、6. 47和0. 035 mg·kg~(-1).湿地内水体表层沉积物,在营养盐污染评价中,TN整体处于轻度至中度污染水平,TP整体处于重度污染水平,营养盐整体处于中度至重度污染水平;在有机污染指数评价中,OM整体处于中度至重度污染水平;在重金属潜在生态风险评价中,潜在生态风险指数(RI)和潜在生态风险系数(Eir)表明,部分区域的Cd与Hg具有一定的生态风险.而湿地外毗邻水体表层沉积物的营养盐水平同样较高,且重金属污染严重,所有位点均达到强生态风险以上.     

闽江福州段沉积物中重金属的分布特征及其毒性和生态风险评价

研究了闽江福州段表层沉积物中Cr、Zn、As、Cd、Cu和Pb等6种有毒重金属的含量及其空间分布特征,并采用基于共识的沉积物质量基准(CBSQGs)和潜在生态风险指数法(RI)对沉积物中重金属的毒性和潜在生态风险进行了评价.结果表明,6种重金属平均含量大小顺序为Zn(195.57 mg·kg~(-1))Pb(79.41 mg·kg~(-1))Cr(66.62 mg·kg~(-1))Cu(42.33 mg·kg~(-1))As(10.02 mg·kg~(-1))Cd(0.90 mg·kg~(-1)).Zn、Cd、Pb含量从河段上游到下游呈递减趋势,Cr、As呈递增趋势,Cu含量分布均匀.平均可能效应浓度商Q值对沉积物中重金属毒性判定结果表明,有18%的沉积物样品具有毒性,说明闽江福州段沉积物整体毒性效应低.从RI值来看,闽江福州段沉积物的生态风险属于中低等级;风险等级为中的样品占55.3%,主要分布在河段上游和中游(福州市区的南港和北港段),风险主要来自Cd的污染.     

污泥富磷堆肥前后重金属赋存形态及释放能力变化

市政污泥富含有机质和N、P等营养元素,经堆肥稳定化处理后可成为矿山废弃地复垦的良好基质,但市政污泥中含有的重金属成为限制其土地利用的主要瓶颈.以磷尾矿为辅料进行污泥堆肥处理,既可利用其中磷酸盐固定市政污泥中的重金属,又可实现磷尾矿和市政污泥的协同资源化利用.以磷尾矿渣为辅料,采用高温好氧堆肥工艺,研究污泥堆肥前后重金属As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd和Zn的赋存形态以及不同pH条件下的重金属浸出特性,探讨污泥富磷堆肥处理对堆肥中重金属迁移转化的影响.结果表明,污泥添加磷尾矿渣经过堆肥处理,促进了重金属由不稳定形态向稳定形态转化,降低了重金属在土壤自然pH范围(6~8)内及强碱性条件下的潜在释放风险,有利于污泥的土地利用.     

长江中游典型湖泊沉积物重金属分布特征、生态风险评估及溯源

集中采集洞庭湖、洪湖和赤湖表层沉积物样品并检测其中10种重金属含量,使用地理信息系统表征空间分布,利用地累积污染指数法（I_geo）、富集因子法（EF）和潜在生态风险指数法（RI）协同评估重金属积累的潜在风险,并利用相关性分析（Pearson）和主成分分析（PCA）溯源.结果表明,Cd元素的污染状况和潜在生态风险最为严重,东洞庭湖、洪湖和赤湖中ω（Cd）的平均值分别为2.85、1.59和3.57 mg·kg^-1,分别是对应省份土壤背景值的25.87、11.36和37.58倍,均超出风险筛选值（0.6 mg·kg^-1）,其中赤湖超出风险管制值（3.0 mg·kg^-1）.除Cd外,洪湖中的As值得关注,赤湖中的Cu、As、Zn和Pb都不容忽视.三湖的潜在生态风险排序为：赤湖（RI=1 127）>东洞庭湖（RI=831）>洪湖（RI=421）.重金属来源主要是工矿业冶采、农业生产和水产养殖等,部分重金属（Mn和Cu）为自然源.研究对长江中游典型湖泊沉积物重金属防控具有重要意义.     

鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究

采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~2.31 mg·L-1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe的浓度(1.069~7.106 mg·L-1)最高,Al、As、Cr、Cu和Mn的浓度(0.1~1.008mg·L-1)其次,Pb的浓度(0.003~0.02 mg·L-1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.     

三峡库区表层沉积物重金属含量时空变化特征及潜在生态风险变化趋势研究

三峡工程建设以来,三峡水库干支流水文形势已发生了重大变化,造成水体悬浮物沉降条件改变,可能导致库区表层沉积物性状发生变化.通过对2000~2015年三峡水库干流江津至坝址段和嘉陵江、御临河、乌江、小江、大宁河、香溪河等主要支流表层沉积物中重金属污染物含量水平、时空变化及潜在生态风险变化趋势分析,结果表明,三峡库区在2000~2015年长江干流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素各断面含量平均值区间分别为46.5~85.7、43.8~65.1、784.2~910.6、8.44~11.91、0.193~0.236 mg·kg~(-1);支流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素含量平均值区间分别为16.5~85.6、25.8~74.8、573.7~996.3、6.96~13.31、0.160~0.232 mg·kg~(-1).三峡水库干流局部河段左右岸表层沉积物中重金属含量存在较明显差异;铜、铅、锰、砷、汞元素在表层沉积物中含量变化趋势各异,不同水期干支流表层沉积物中重金属含量存在一定程度波动,其中汞元素变化最为明显.不同元素在不同断面随时间变化趋势不完全一致.库区沉积物中铜、铅、锰、砷等元素含量呈现显著的正相关,但砷与其他元素相关性低;汞元素与其他重金属之间无明显相关性.地累积指数法评价表明,三峡库区表层沉积物重金属总体处于较低富集水平,但汞元素污染值得注意;长江干流及除乌江外主要支流大部分时段表层沉积物重金属潜在生态风险指数变化较小,只在部分时段出现升高的情形;乌江表层沉积物重金属潜在生态风险指数2008年前处于相对较高水平,但2008年后下降并趋于稳定.     

闽江河口短叶茳芏湿地及其围垦的养虾塘CH4排放通量的比较

以闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地及由其围垦而成的养虾塘为研究对象,2016年5月—2017年3月,分别采用静态箱-气相色谱法和悬浮箱/静态箱-气相色谱法对短叶茳芏湿地和养虾塘白天CH_4排放通量进行观测,并同步测定短叶茳芏湿地和养虾塘水体/沉积物理化指标.观测期间短叶茳芏湿地和养虾塘均表现为大气中CH_4的排放源,释放量变化范围分别为1.09~38.38 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.01~65.38 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为(11.67±1.99)mg·m~(-2)·h~(-1)和(18.69±4.84)mg·m~(-2)·h~(-1),重复测量方差分析统计结果表明:虽然在整个观测时间尺度上,养虾塘CH_4排放通量与短叶茳芏湿地无显著性差异(p0.05),但是在养殖期养虾塘CH_4排放通量显著高于同期短叶茳芏湿地(p0.05),增加了68.0%.短叶茳芏湿地CH_4排放通量与沉积物温度、间隙水总磷含量呈显著正相关关系(p0.01),养虾塘水-气界面CH_4排放通量与养殖水水深呈显著负相关关系(p0.01).亚热带河口感潮沼泽湿地围垦成为陆基养虾塘后增加了CH_4排放通量.     

滏阳河表层沉积物重金属污染现状分析及风险评价

针对海河流域重金属污染严重问题,选择海河南系滏阳河作为研究对象,研究表层沉积物中6种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量空间分布特征,采用富集系数(EF)和相关性探讨其来源,并利用地积累指数和潜在生态危害指数评价重金属生态风险.结果表明,滏阳河表层沉积物存在重金属污染问题,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别高达142 mg·kg-1、38.2 mg·kg-1、96.2 mg·kg-1、573 mg·kg-1、0.730mg·kg-1和89.2 mg·kg-1,各元素分别超标河北省环境背景值的1.1倍、0.2倍、3.4倍、6.3倍、7.1倍和3.1倍;沉积物中Ni无重金属富集,其它元素在整个河段上存在不同程度的富集,且Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素受人为排放源影响较大.沉积物中重金属污染处于强风险等级,Cd污染达到重风险等级,其它元素处于低风险等级.滏阳河表层沉积物重金属污染主要存在于城市近郊河段以及受污染支流汇入河段.     

小型池塘水-气界面CH4冒泡通量的观测

为了量化亚热带浅水养殖塘CH_4冒泡通量占CH_4总通量的比例,选取安徽省全椒县两个小型池塘为研究对象,采用倒置漏斗法和顶空平衡法,自2016年7月28日至8月13日观测夏季水-气界面的CH_4通量.结果表明,两个池塘CH_4冒泡通量分别是121.78 mg·(m~2·d)~(-1)和161.08 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4扩散通量分别是3.38 mg·(m~2·d)~(-1)和3.79 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4冒泡通量占总通量比例分别是97.5%和96.4%.CH_4冒泡通量具有高度空间异质性,A塘CH_4冒泡通量的变化范围为0.11~446.90 mg·(m~2·d)~(-1),B塘CH_4冒泡通量变化范围为0.05~607.51 mg·(m~2·d)~(-1).两个池塘的气体冒泡速率都是白天高于夜间,主要受风速控制.对于较浅的池塘,在小时尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速;在日尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速和水深,其中CH_4冒泡通量与风速呈正相关关系,与水深呈负相关关系.不同纬度的水体CH_4冒泡通量不同,中纬度地区的淡水环境比高纬度地区CH_4冒泡通量更高.通过观测手段量化小型浅水池塘CH_4冒泡通量,可以为准确估算内陆水体对区域和全球碳循环的贡献提供数据支持和理论参考.     

宝鸡市植被叶子重金属分布规律及生态风险评价

以宝鸡市滨河路植被叶子为研究对象,对不同种类以及不同高度的植被叶子重金属含量和污染程度进行分析.结果表明,植物叶子中重金属含量随着植被高度呈递减的变化趋势;其中Cr、Mn和Pb含量在植被叶子中富集最多,Cr、Cu、Ni和Mn含量的最高值均出现在金叶女贞的植被叶子中; Pb富集最多的是大叶女贞,Cd富集最多的是塔松,As富集最多的是红叶李;运用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法对植被叶子的污染程度进行评价,Hakanson潜在生态风险评价法评估了滨河路不同类型植被叶子中Cr、Cu、Ni、Mn、Pb、Cd和As等7种重金属的潜在生态危害,滨河路7种植被叶子综合污染指数属重度污染,具有极强的综合危害性; 7种重金属的平均潜在生态风险程度大小顺序为:Cd Ni Cr As Pb Cu Mn,RI值变化范围为19. 04～4 020. 29.