人工湿地植物根系分泌物与根际微环境相关性的研究进展

人工湿地中植物发挥着至关重要的作用.植物根系能向基质中释放糖类、酸类等分泌物,从而影响根际微生物种类及分布等微环境特征,因此植物根系分泌物与根际微环境的关系逐渐受到关注.综述了近10年来植物根系分泌物组成与分泌机理等方面的研究进展,分析了温度、pH值、光照等环境因子及养分含量、微生物等对根系分泌物的影响,探讨了根系分泌物在养分胁迫的改善、金属毒性的改善、对根际微生物的影响及化感作用等方面对微环境的影响.在此基础上提出明确植物根系分泌内在机制及其与植物抗逆性的关系等研究方向.     

煤矿区地下水中溶解性有机质荧光特征Ⅱ——深部含水层分布特征

为研究霍州矿区深部含水层中溶解性有机质地层差异及其迁移转化机理,通过三维荧光光谱(3 DEEM)、TOC和硝酸盐质量浓度综合分析了溶解性有机质(DOM)的含量和分布特征.结果表明,深部含水层中溶解性有机质和硝酸盐质量浓度均较低,其中TOC(总有机碳)质量浓度小于0.6 mg/L、NO3--N质量浓度小于1.6 mg/L.太灰水和奥灰水中主要出现了Ⅱ区的色氨酸类荧光峰和Ⅳ区的溶解性微生物代谢产物荧光峰,其中色氨酸类荧光峰强度随着地下水流向而逐渐降低,溶解性微生物代谢产物荧光峰强度在李雅庄矿和辛置矿出现了一定异常.生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)表明深部含水层中DOM来源于生物或水生细菌,且具有较好的溯源一致性;荧光指数f470/520比f450/500更能说明DOM中腐殖质组分的来源,且f470/520较大(＞2.1),表明深部含水层中DOM来源于生物,且腐殖类物质芳香性较弱,含有的苯环结构较少.太灰水中TOC、色氨酸类荧光峰强度和溶解性微生物代谢产物荧光峰强度均与硝酸盐质量浓度呈负相关,且线性拟合的相关度较高;奥灰水中相关性则较差.     

二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响

利用相对分子质量分布、三维荧光光谱仪及红外光谱仪等方法研究了城市污水二级出水中溶解性有机物亲疏水性对超滤膜污染的影响。结果表明:城市污水二级出水中疏水性酸占42.8%,过渡亲水性酸占19.1%,亲水性有机物占38.1%;水中疏水性酸、过渡亲水性酸和亲水性有机物分别使膜通量减小32.8%、29.9%和18.6%,膜阻力增大106.6%、92.2%和58.6%;过渡亲水性酸为蛋白质类,相对分子质量主要在4000~30000 Da;亲水性有机物为脂肪类,主要集中在6 000 Da以下;疏水性酸物质为腐殖酸类,主要集中在4 000 Da以下,其中疏水性酸物质更容易引起超滤膜污染。     

臭氧氧化法深度处理养猪废水研究

采用臭氧氧化法深度处理经生化工艺处理的养猪废水,探讨反应时间、臭氧投加速率和p H值对COD、色度和UV254去除效果的影响,并采用紫外可见光谱和三维荧光光谱(3DEEM)分析了臭氧氧化前后养猪废水中溶解性有机物(DOM)的变化特征。结果表明,当臭氧投加速率为1.13g/h、反应温度为20℃、p H值为7.2时,反应40 min后养猪废水的COD、色度和UV254去除率分别约为50%、95%和75%。生化处理后的养猪废水主要含有可见腐殖质、紫外腐殖质和微生物代谢产物,臭氧氧化后微生物代谢产物的荧光峰基本消失,可见腐殖质和紫外腐殖质特征荧光峰荧光强度与原水相比也显著降低。研究表明,臭氧对养猪废水中难降解有机物的降解作用非常明显。     

桉树林和天然次生林土壤溶解性有机质的荧光特性研究

利用三维荧光光谱结合平行因子分析法对桉树林和天然次生林土壤溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的组成成分和结构特征进行分析,同时利用荧光指数(Fluorescence Index,FI)、生物源指数(Biological Index,BIX)和腐殖化指数(Humification Index,HIX)解析土壤中DOM的来源特征。结果表明,桉树林和天然次生林土壤的DOM均包含4个荧光组分,为2种类腐殖质(C1、C2)和2种类蛋白组分(C3、C4)。在0～30 cm土壤层,桉树林和天然次生林土壤中的DOM主要成分是类腐殖质,桉树林土壤中的类腐殖质含量高于天然次生林,2种森林表层土壤的DOM来自陆源输入和微生物的共同作用,其中桉树林土壤中DOM的陆源输入多于天然次生林。在30～60 cm土壤层,桉树林和天然次生林土壤的DOM主要成分是类蛋白,其来源是陆源输入和微生物的共同作用。在60～100 cm土壤层,桉树林和天然次生林土壤的DOM主要成分是类蛋白,表现出腐殖化程度弱,微生物作用影响明显。     

处理生活污水的人工湿地植物生长及营养状况研究分析

<正>引言湿地植物是人工湿地系统的重要组成部分,它能直接或者间接地影响湿地系统的污水处理效果。湿地植物有着稳定床体介质,提供微生物附着界面等作用。此外湿地植物还可通过其生长代谢吸收污水中的N、P等元素。生活污水中含有大量的N、P等元素,这些元素正是植物生长所需的。因而在考虑生活污水治理的同时,应该对污水中的N、P等元素加以利用,使之资源化。本研究主要对北方常用湿地植物芦苇进行了研究。人工湿地植物的生长状况及特征     

植物根际对人工湿地系统中微生物的影响

通过测定美人蕉、花叶水葱和风车草3种不同植物根际及其周围基质微生物的蛋白质、多糖以及CO_2的释放,开展了根际对微生物影响的试验。结果表明:在植物种植的4个月内微生物生长繁殖的活性会随着时间的延长呈增长趋势;根据3种植物的系统微生物呼吸强度强弱,发现系统微生物的总活性为:花叶水葱美人蕉风车草;对比3种植物的根际与其周围基质微生物蛋白质和多糖的含量,表明湿地中植物的根际对微生物胞外聚合物具有一定促进作用。     

PAC/BPAC-UF对二级出水中有机物去除及膜污染情况对比

目前对溶解性污染物去除效能较低和膜污染严重的问题是超滤(Ultrafiltration,UF)技术的瓶颈,为了改善城市污水处理厂二级出水水质和UF技术的运行稳定性,利用粉末活性炭(Powdered Activated Carbon,PAC)-UF和生物粉末活性炭(Biological Powdered Activated Carbon,BPAC)-UF 2种组合工艺对污水处理厂二级出水进行深度处理。通过DOC、三维荧光、膜通量变化、膜阻力分布及微生物群落结构分布的分析方法,对比研究2种组合工艺对有机物的去除效果,考察不同投加量下PAC和BPAC对膜污染的缓解程度。结果表明,在最佳投加量下2种组合工艺对有机物的去除效果均优于直接UF,膜污染得到有效缓解。具体而言,PAC-UF和BPAC-UF对溶解性有机物的去除效果相差不大,PAC-UF略优于BPAC-UF;对于蛋白质类、腐殖酸类和微生物副产物类有机物,BPAC-UF较PAC-UF的处理效果更优; BPAC-UF较PAC-UF对缓解膜比通量下降和膜污染阻力增长有更好的效能。由于BPAC上微生物的吸附和生物降解作用,BPAC-UF工艺经济适用性较好,BPAC-UF可以作为一种有效的再生水深度处理方法。     

太湖水动力扰动对有机物释放影响的试验

为了解浅水湖泊在不同水动力扰动下水体营养盐及有机物释放量的变化,在实验室进行了连续长时间的不同风浪条件下水土界面扰动试验,以确定不同风速引起的沉积物再悬浮对水体有机物的影响。结果表明,扰动促进了沉积物中颗粒态有机质(POM)的再悬浮,但随扰动强度加大,颗粒物中有机质的比例反而降低,而溶解态营养盐及有机质并未受到明显影响。利用三维荧光光谱(EEMS)并结合平行因子分析法(PARAFAC)解析有机物(DOM)的荧光特征,共识别出2类5个荧光组分,分别为类蛋白荧光组分C1(280 nm,322 nm)、C3(235 nm,353 nm)、C5(270 nm,300 nm)和类腐殖质荧光组分C2(275 nm,383 nm)、C4(260 nm/335 nm,443 nm)。在试验过程中类蛋白组分所占比重接近80%,表现出明显的内源释放特征。同时,a355在对照组和试验组也无显著差异。研究表明,不同水动力扰动促进颗粒态有机物再悬浮,但对溶解态有机质的浓度和组分变化影响并不显著。此次室内模拟试验是水体有机物对水动力扰动响应的初步研究,原位观测需考虑更多影响因子。     

油污土壤修复过程水溶性有机物光谱特性研究

利用石油污染土壤中筛选出的2株石油降解菌(铜绿假单胞菌和凝结芽孢杆菌)修复油污土壤,采用紫外光谱法和三维荧光光谱法对油污土壤修复过程中的水溶性有机物(DOM)变化进行了半定量分析.结果表明:1)紫外光谱分析中接种外源微生物前后油污土壤DOM的SUVA254值和ABS285值均有不同程度的减少,说明DOM相对分子质量降低,含有的芳香族和不饱和共轭双键结构减少,其芳构化程度降低;2)随着油污土壤生物修复的进行,与未接种石油降解菌的土壤相比,投加降解菌的油污土壤中水溶性有机物芳香族类蛋白质含量呈降低趋势,紫外区类富里酸呈增加趋势.荧光光谱半定量分析结果表明,接种外源微生物可明显减小石油污染土壤中水溶性有机物的芳构化程度.     

人工湿地对二级出水中TN、TP去除效果的季节性研究

研究了垂直流和表面流两种人工湿地系统在水力停留时间为2 d条件下,在不同季节对二级出水中TN、TP的去除效果。结果显示,垂直流湿地系统对TN、TP的去除效果优于表面流湿地系统。两种类型的人工湿地对TN的去除效果随季节的变化而波动,夏秋季节去除率最高,春季次之,冬季去除效果最差;垂直流人工湿地系统对TP的去除效果随季节的变化趋势与TN去除率的变化相同,而表面流湿地系统对TP的去除效果在春夏秋季变化不大,冬季的平均去除率仅有16.5%。分析认为,人工湿地应用于二级出水的深度处理,对于满足观赏性景观环境用水(尤其是观赏性河道和湖泊类)的水质指标是可行的。     

湿地植物根际微生物处理生活污水的模型规模研究

在人工湿地模型中,研究了人为增加湿地植物根际微生物对生活污水中COD的降解效果:将2株从湿地分离的根际微生物扩增培养(分别用于模型1与模型2),与一定比例的生活污水混合后注入到湿地模型中,在停留12,24,36,48 h时分别测定污水中COD的去除率.结果表明,加菌模型对COD的去除率显著高于空白模型(P<0.05),且随着时间的延长,二者的差异性越大,至48 h时,空白模型和2个加菌模型(模型1和模型2)对自然污水COD的去除率分别为50.6%,73.0%,75.3%,对灭菌污水COD的去除率分别为52.2%,76.3%,80.1%.说明向人工湿地中添加植物根际微生物将大大提高湿地对生活污水中COD的去除率,具有进一步开发的价值.     

天津芦苇湿地影响碳储量关键参数的模拟优化

采用室内模拟试验的方法,研究了水位、氮沉降、电导率等单因素对土壤呼吸的影响,以及三因素对土壤碳储量交互影响的响应面优化,并得到了土壤碳储量最大的最优方案。结果表明:对于单因素试验而言,过高或过低的水位及氮沉降梯度均会对土壤呼吸造成不利影响,而电导率的增加对土壤呼吸呈显著抑制作用,当水位、氮沉降、电导率分别为-9 cm、20 g/m2、0.3 d S/m时,土壤90 d累积呼吸总量最大,分别为84.95μmol/(m2·s)、92.88μmol/(m2·s)和85.70μmol/(m2·s);响应面优化分析中,北大港芦苇湿地碳储量的最优方案为水位-5.49 cm,电导率3.52 ds/m,氮沉降13.40 g/m2,在此条件下预测的理论碳储量最大值为8.62 g/kg。该优化方案可为天津滨海湿地资源的合理开发利用及湿地保育政策的制定等提供参考。     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。     

城市污水再生处理工艺中发光细菌毒性变化的初步研究

保障再生水的生态安全是污水再生利用过程中非常关键的问题.本文采用发光细菌毒性测试方法测定了2个城市污水再生利用示范工程工艺流程中生物毒性的变化,尤其是可能生成有毒副产物的氯消毒过程中的毒性变化.结果表明,二级生物处理能显著降低污水的发光细菌毒性,但氯消毒显著提高了污水的毒性,并且脱氯后污水的毒性仍保持较高的水平,对生态安全造成了潜在威胁.同时,通过比较2种污水水质发现,DOC(溶解性有机碳含量)和UV254(254 nm处的紫外吸收值)较高的水样,消毒后的毒性较大,认为DOC和UV254可望作为预测污水消毒生态风险的水质指标,为污水消毒实践中确定安全合理的污水水质条件提供一定的依据.     

人工湿地型微生物燃料电池研究进展述评

湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetland-Microbial Fuel Cell,CW-MFC)由人工湿地和微生物燃料电池耦合而成,因其具有丰富的微生物种群和较强的电极催化活性,在水质净化和生物产电领域有着良好的应用前景。从CWMFC反应器结构、电极材料及电极布置、填充材料、湿地植物、微生物和运行参数等几个方面对其研究和应用现状进行述评。总体上,大多数CW-MFC系统的产电效果并不理想,普遍净能量回收率小于0.050(kW·h)/kg COD,但在污染物处理去除方面效果显著,COD去除率基本可以达到80%以上。目前,上流式的垂直流运行模式是最合理且常用的运行模式,颗粒状的石墨或者活性炭与金属集电器的组合则是理想的电极材料,较小电极间距、多电极和扩大阴极的电极布置可有效提高系统产电性能,脱水明矾污泥是最具有研究价值的填料。此外,湿地植物会明显提高CW-MFC产电性能,其影响因素包括根际微生物活性、根际分泌物、根际沉积物、径向泌氧、光合作用;湿地植物和电系统还会促进微生物种群增长从而提高系统性能。CW-MFC中的污染物负荷、HRT(大多为3 d)、运行温度(20~40℃)和pH值(7~9)也是提高系统性能的关键因素。总结了未来CW-MFC所面临的挑战及研究方向,包括如何提高产电效率补充能源消耗、新兴污染物的降解及降解机理的研究,以及与其他工艺的联合应用。     

人工湿地项目改造养管工程设计

某景观湖总建筑面积47650m^2,设计处理水量为6500 m^3/d。进水为区域内富营养化劣五类水质,现有水质较差、悬浮物较多、湿地植物种植品种匹配不合理等现状亟需解决。经评估现有处理设施后我方建议改造后系统由人工塘,土工滤池,人工湿地三部分组成。其中人工湿地部分利旧,人工塘利用现有河道稍加改造,土工滤池新建。改造后既能达到处理效率高,又可以有效改善湿地易堵塞问题,还可以提高景观效果,同时降低后期湿地清理费用。     

混合菌群FF降解染料效果及生物毒性变化

利用混合菌群FF降解偶氮染料活性黑5和蒽醌染料活性蓝19,通过检测一些常规指标,如脱色率、DOC(溶解性有机碳)去除率、UV254、比紫外吸收值SUVA(UV254/DOC)等来表征降解效果,进一步通过固相萃取方法进行前处理,采用SOS/umu(又称umu试验)和双杂交酵母法分别检测染料降解过程中遗传毒性和抗雌激素活性。结果表明,采用混合菌群FF,活性黑5和活性蓝19(150 mg/L)在35℃和p H=8.0条件下静置培养48 h后脱色率分别为82.5%和89.2%;DOC去除率低,分别为19.5%和13.0%;降解后UV254和SUVA均增加。遗传毒性检测表明,活性黑5本身无遗传毒性,降解过程中也无遗传毒性;活性蓝19本身无遗传毒性,降解24 h、48 h后在高浓缩倍数下出现遗传毒性。随着降解的进行,活性黑5和活性蓝19的抗雌激素活性均显著增加。     

灰渣填埋场渗滤液处理技术研究

垃圾渗滤液,又称渗沥水或浸出液,是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴,冲刷,以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水。垃圾填埋场渗滤液是一种高浓度有机废水,其化学特性与填埋场废物成分、填埋方式、填埋龄以及填埋场环境条件等密切相关,一般评价渗滤液的指标包括:COD Cr、BOD5、SS、总氮、氨氮、重金属等,主要污染物为溶解性有机物、氨氮,无机盐类物质含量较高,一般都极难处理而且会对周围环境造成严重的影响,特别是渗入到地下影响地下水,对周围的居民和植物的生存有很大的影响,渗出的渗滤液味道十分难闻也会产生沼气,影响大气环境。因此渗滤液的处理是城市垃圾填埋场正常运行的必不可少的环节之一。本次课题通过实验对渗滤液进行不同技术路线处理,探索渗滤液的有效方法。     

对虾高位池循环水养殖水体悬浮物等环境因子的变化特征

为了弄清对虾高位池循环水养殖过程中水体环境因子的变动规律,有效调控水体环境质量,提高养殖效益和生态效益,以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannarnei)为试验对象,研究了高位池循环水养殖过程中水体溶解氧(DO)、悬浮物(SS)、pH值和叶绿素a(Chl-a)等环境因子的变化特征。设计了3种不同循环处理量组,即20m3/h组(P1组)、40m3/h组(P2组)和60m3/h组(P3组)。结果表明:不同循环处理量组的循环水养殖系统均能有效提高水体中DO质量浓度,相对空白对照组,P1、P2、P3对DO质量浓度的相对增长率分别为8%、15%、18%;各循环处理量组水体pH值均稳定在7.84～7.96;P1、P2对SS处理效果不明显,P3对SS的相对降低率达到34%;P1组Chl-a质量浓度变化不明显,P2、P3组Chl-a质量浓度分别降低13%和28%。综合比较分析:对虾高位池循环水养殖系统能明显提高水体DO质量浓度,维持水体pH值稳定平衡,降低水体SS和Chl-a质量浓度;60m3/h循环处理量组对水质调控效果最好,40 m3/h组次之,20 m3/h组较差。