杭州城市内河底泥磷污染与磷释放水力模拟

在分析杭州城市内河东新河底泥磷污染的基础上,采用加长型环形水槽动态模拟水体流速（0.002～0.02 m·s^-1）、上覆水质（水体总磷本底值分别为0.18、 0.072和0.007 mg·L^-1）及上覆水深（5、 10 cm）对底泥磷释放的影响,并定量分析了不同流速下底泥磷的释放速率.结果表明,东新河底泥的pH值、含水率、磷含量等理化性质有利于磷的释放.在动态水力条件下底泥磷主要以悬浮颗粒态形式向上覆水体释放.流速对底泥磷释放的影响较为显著,模型流速为0.008 m·s^-1（原型流速为0.05 m·s^-1）时对应底泥的“少量动”,此时底泥磷释放速率趋于最大,达147.36 g·(m²·h)^-1.上覆水质影响底泥磷的释放,尤其显著影响磷的初期释放,内河水较自来水更有利于底泥磷的释放,可能是由于内河水与底泥构成了良好的磷交换关系.在浅水水体中,上覆水深对底泥磷释放影响不大.因此,可以通过调节水力学条件和水质来抑制或强化河流底泥磷的释放.     

底泥不同预处理对潜在活性磷形成及释放的抑制作用

以校园河流底泥为材料,研究了不同预处理(底泥曝气、水曝气)对底泥中潜在活性磷的形成及释放的抑制作用.结果表明,底泥曝气对上覆水中的磷向底泥迁移的促进作用明显优于水曝气.底泥经不同预处理后,磷的释放量明显降低.与未处理底泥相比,经底泥曝气和水曝气预处理底泥,溶解性磷酸盐释放量分别下降了193.6 mg·kg^-1和44.7 mg·kg^-1,总磷释放量分别下降了334.0 mg·kg^-1和163.8 mg·kg^-1;而对于潜在活性磷而言,前者降低了58.6 mg·kg^-1,后者则增加了167.4 mg·kg^-1.其原因可能是,上覆水中的磷向底泥迁移时,首先形成潜在活性磷,而通过不同的预处理,潜在活性磷向难释放态磷的转化得到了强化.底泥曝气的这种强化作用比水曝气更为明显.     

沉积物-水系统中氮磷变化与上覆水对藻类生长的影响

研究了灭菌、抑制剂添加和磷添加对沉积物-水模拟系统中氮磷转化的影响,并利用试验后的上覆水培养四尾栅藻.结果表明,灭菌增大了系统平衡时上覆水的总磷(TP)浓度,对系统中氮的影响不大; 添加抑制剂组与对照组沉积物-水模拟系统的TP、溶解性总磷(DTP)和总氮(TN)的浓度接近,但抑制剂组的NO^-₃-N含量为19.2 mg·L^-1,明显高于对照组;沉积物对添加的磷有强烈的吸附作用,导致系统平衡时上覆水TP的浓度降低.灭菌组上覆水的藻类生物量高于对照组,主要是因为灭菌导致上覆水TP浓度高于对照组;抑制剂组的最高藻类生物量(224.5×10⁴个·L^-1)远远超过对照组(26×10⁴个·L^-1),且为其它2组试验(灭菌组22.5×10⁴个·L^-1和磷添加组38.5×10⁴个·L^-1)的5～10倍,抑制剂的添加抑制了沉积物-水模拟系统中微生物对某些元素的利用,而这些元素对藻类生长起重要作用;磷添加对试验初藻类生长无明显影响,随着试验进行,磷添加组的藻类适应生长环境,迅速增长,生物量远远超过对照组.灭菌和添加抑制剂组生物可利用磷的增加是由于藻类生物量的增加,而导致了不稳定态的有机磷的增加.     

向家坝库区沉积物磷形态分布及释放风险

采用改进的连续提取法研究了向家坝库区沉积物中有机磷（OP）和无机磷（IP）的各赋存形态及分布特征,讨论了各形态磷的生物可利用性和释放风险.结果表明,向家坝库区沉积物总磷（TP）含量为388.9~616.4 mg·kg^-1,总体处于安全级别.库区沉积物磷形态以惰性碎屑态无机磷（De-P_i）和残渣态有机磷（Re-P_o）为主,两者共占TP质量分数的60%以上,呈上游高下游低的趋势,流域地质背景是主要的影响因素.以可交换态无机磷（Ex-P_i）、铝结合态无机磷（Al-P_i）、铁结合态无机磷（Fe-P_i）、可交换态有机磷（Ex-P_o）、铁铝结合态有机磷（Fe/Al-P_o）之和来估算生物可利用磷（BAP）,BAP/TP来评价沉积物中磷的释放风险,BAP含量为23.0~91.1 mg·kg^-1,BAP/TP为6.2%~17.1%.向家坝水库沉积物磷的释放风险较低.库区沉积物BAP储量为767.68 t,对向家坝水库上覆水磷浓度的潜在贡献为0.148 mg·L^-1,是导致未来库区水质恶化的重要因素 之一,应加强对库区内源磷的释放管理.     

C/P比与磷回收对生物营养物去除系统影响的试验研究

以生物营养物去除系统——BCFS工艺为基础,考察了不同C/P（COD/P）和厌氧上清液侧流比对系统处理效果的影响.结果表明,当碳源充足时,TP去除率稳定在87%左右,能够保证较低的出水TP（≤0.8 mg·L^-1）.当进水COD/P降低到24以下时,TP去除率迅速降至62%,出水TP升至5 mg·L^-1以上.在此进水水质下,以厌氧池上清液侧流方式辅以化学磷回收;当侧流比增加至30%时,出水TP浓度降低至1 mg·L^-1以下;相应的磷回收量为进水TP负荷的54%.因此,化学磷回收具有辅助生物除磷的双重作用.     

亚热带丘陵区绿狐尾藻人工湿地处理养猪废水氮磷去向

以亚热带丘陵区为研究区,采取野外定位观测的研究方法,选取耐高氮（N）、磷（P）的绿狐尾藻为湿地植物,建立稻草基质池+6级绿狐尾藻表面流湿地系统,湿地总面积1597 m²,水力负荷0.06~0.14 m·d^-1,水力停留时间31 d,研究此湿地系统对养猪废水（NH₄⁺-N：535.4~591.09 mg·L^-1、TN：682.09~766.96 mg·L^-1、TP：57.73~82.29 mg·L^-1和COD：918.4~1940.43 mg·L^-1）的治理效果,旨在为亚热带高负荷猪废水的生态治理提供参数依据.结果表明,湿地系统对NH₄⁺-N、TN、TP和COD的平均去除率为97.4%、97.1%、91.0%和90.2%,其中以CW1累积贡献率最大（37.3%、38.4%、43.3%和27.4%）.植物N、P吸收量在23.87~79.96 g·m^-2和5.34~18.98 g·m^-2之间,占湿地N、P去除量的19.1%和20.2%;底泥N、P吸附量在19.17~56.62 g·m^-2和10.59~26.62 g·m^-2之间,占去除量的19.8%和61.7%.湿地N、P去除率与影响因子间的关系表明,环境因子解释了湿地N、P去除率的79.9%和70.1%.其中,DO是湿地系统N去除的主要因子,底泥P吸附是P去除的关键.     

降解微囊藻毒素菌种的筛选和活性研究

研究了滇池底泥和表层水体中的微生物菌群降解微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的能力差异,发现底泥中的微生物菌群对MCs有更强的生物降解能力.采用从滇池水华蓝藻细胞中提取提纯的微囊藻毒素作为微生物生长的唯一碳源和氮源,先后经过液体和固体培养基培养后,通过挑取单克隆菌落,分别从底泥中筛选出了能够降解MC-RR和LR的5种不同微生物菌种.其中筛选的菌种D降解MCs的能力最强,在3 d内可将初始浓度分别为60.1 mg·L^-1和38.7 mg·L^-1的MC-RR和LR全部降解,日均降解MC-RR和LR的速率分别高达20.0 mg·L^-1和12.9 mg·L^-1.     

不同雨强条件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的径流特征

以太湖流域典型区域无锡市近郊区鸿声镇的蔬菜地为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究了不同雨强对菜地土壤磷素径流流失的影响.结果表明,初始产流时间随雨强的增大呈幂函数减小(R²=0.99),径流量在雨强较小时,缓慢上升,但随着雨强的增大急剧上升,在雨强0.83、1.17和1.67 mm·min^-1时,总磷(TP)和颗粒态磷(PP)都表现为初始流失浓度较高,随降雨历时延长略有下降,最终趋于稳定,而在大雨强2.50 mm·min^-1时,TP和PP呈现波浪式起伏,没有明显的变化趋势;在整个降雨-径流过程中,溶解态磷(DP)变化比较平缓,占TP的比例为20%～32%,而PP占TP的比例为68%～80%,其变化规律与TP相一致,由此可见,PP是土壤磷素流失的主要形态;通过对比不同雨强下不同形态磷素的流失率,发现TP的流失率,大雨强2.50 mm·min^-1是小雨强0.83 mm·min^-1的20倍,而DP的流失率,却是33倍,这表明随着雨强的增加,加速土壤PP流失的同时,也大大促进了DP的流失,主要原因是降雨前表施磷肥,使得磷肥中大量的无机态磷溶解释放到水环境中,增加了DP的流失,从而会加重受纳水体富营养化的程度.     

扎龙河滨湿地对地表径流氮磷污染物的净化作用

通过对扎龙河滨湿地内龙安桥及水库桥河段水体空间采样分析,研究了2个典型河滨湿地对地表径流中TN、TP及PO₄^3-的净化作用规律.应用空间净化方程分析表明,2个河段河滨湿地在春、夏、秋3季对水体TP及PO₄^3-有持续净化能力,TP净化系数范围为0.00186～0.01175mg·(L·km)^-1 ,PO₄^2-净化系数范围为2.5E 4～0.00704mg·(L·km)^-1.而河滨湿地对TN的净化作用仅出现在春、夏2季,且夏季净化作用最明显,净化系数达0.07354～0.16036mg·(L·km)^-1;在秋季则出现TN沿径流向下累积输出的特征,输出能力最高达0.48175mg·(L·km)^-1.2河段的径流量及氮磷污染物输入浓度特征分析表明了河滨湿地对水体TN、TP及PO₄^2-的净化作用受到这2种因素的综合影响而表现出季节性规律特征.     

贵州草海沉积物磷形态分布及释放风险分析

以草海湖区表层沉积物为研究对象,采用Hupfer改进后的化学连续提取法分析20个采样点沉积物中磷形态特征,通过不同磷吸附释放风险指数评估草海的潜在生态风险,并探讨影响磷形态和吸附释放的因素.结果表明,草海湖区表层沉积物总磷（TP）含量为780.95~1229.42 mg·kg^-1,存在轻度污染;磷形态含量分布表现为NaOH-NRP＞Res-P＞HCl-P＞BD-P＞NaOH-SRP＞NH₄Cl-P,TP与HCl-P、BD-P和NaOH-NRP均呈显著正相关（p＜0.001）.草海沉积物生物有效磷（BAP）含量为486.71~812.86 mg·kg^-1,占TP的59.18%~69.38%,内源磷负荷相对较大.沉积物磷吸附释放相关指数的变化范围分别为：磷吸附平衡浓度（EPC₀）：0.001~0.839 mg·L^-1（明显高于上覆水SRP）;磷吸附指数（PSI）：35.47~159.40 （mg·L）·（100 g·μmol）^-1;磷吸附饱和度（DPS）：3.64%~16.51%;磷释放风险指数（ERI）：3.03%~39.57%.草海沉积物磷释放风险存在显著的空间异质性,以较低释放风险为主,县城-西海码头区域为高释放风险区域.主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）显示：草海湖区表层沉积物各形态磷受理化性质、酶活性影响,其中Zn、Cd、Pb、中性磷酸酶（NP）、碱性磷酸酶（AKP）、总氮（TN）影响比重较大;Fe_ox、Al_ox,NH₄Cl-P、BD-P和过氧化氢酶（CAT）与草海沉积物磷的吸附释放指数均显著相关.总体来看,草海自身的生态环境和周边的人类活动是显著影响沉积物中磷形态及磷吸附释放的主要因素.     

天津市水生态现状及保护管理

天津的水生态问题由来已久。河流开发利用程度高、人工化程度明显、水体污染严重、天然湿地逐年减少是水生态基本特征,诸多不适宜的人类活动造成生物种类减少、地面沉降、河流干涸等问题,而水利工程的影响、水资源的过度利用、环境管理中的漏洞是导致水生态问题的主要原因。文章认为,调整水库管理方式、停止部分水坝的使用、建立切实可行的湿地保护管理模式、建立稳定的湿地保护资金投入机制以及建立湿地监测评估体系是保护管理水生态的根本途径。     

妫水河湿地植物作用及调水水质响应模拟

本文基于湿地植物在河流湖泊中的物理、生化反应机制,应用MIKE21中EcoLab的编辑功能,建立湿地植物的水质模块,将植物的阻流、产氧、耗氧及微生物和植物吸收营养盐过程参与计算中,耦合湿地水动力实现水质模拟.在对妫水河表流湿地调研及监测基础上,建立妫水河下游与三里河的模型,考虑湿地植物类型、分布及水量变化下的植物有效面积等作用,定量研究工程尺度上河流湿地水动力及水质净化效果.计算中采用实测数据率定湿地植物对水质作用的关键参数,并对模拟结果进行验证.通过模拟,无循环系统对支流三里河及上游调水时,岸带湿地建设后相比建设前,下游出口处氨氮、磷酸盐和总氮的浓度下降了14.29%、 33.33%和20.00%;循环系统运行后,三里河和妫水河上游流量分别增加0.4 m~3·s~(-1),使得部分河段水位抬升,断面平均流速略有增加,三里河和妫水河的有效湿地覆盖率分别增加了144.44%和13.16%,出水口处水质与工程前相比,氨氮、磷酸盐和总氮分别下降了35.71%、 50.00%和46.67%,循环体系的建设加强了湿地净化功能.模型有机地将湿地植物分布融合进模型水质计算中,为河湖湿地生态修复、方案设计和水利调控等综合措施下的水质响应研究提供了模型方法和技术支撑.     

三江平原湿地沉积物有机碳与水分的关系

研究了三江平原开垦湿地和3类典型天然湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物剖面有机碳和水分含量特征,分析了湿地沉积物有机碳和水分含量的关系.结果表明:4类湿地沉积物储碳层厚度,剖面有机碳和水分含量存在明显的差异.其同一类型湿地沉积物剖面有机碳与水分含量之间为极显著(p<0.01)相关关系.通过探讨湿地沉积物有机碳和水分的关系,阐明了湿地生态环境功能的演变趋势.研究结果进一步说明了加强湿地的保护和湿地恢复,可以缓解由大气CO₂浓度升高所引起的全球气候变化.     

三角帆蚌对白洋淀底泥氮磷释放及微生物的影响探究

为了解三角帆蚌对白洋淀底泥的影响,以白洋淀淀区水和底泥为试验材料,通过室内模拟试验并结合16S rRNA高通量测序技术,考察了三角帆蚌的活动对底泥氮、磷释放以及微生物丰度和多样性的影响.结果表明:①三角帆蚌的生物扰动作用显著提高了底泥氮、磷的释放,上覆水中TN、NH₃-N和TP浓度分别提高了0.18、1.1和1.2倍,颗粒态NH₃-N和可溶性磷浓度的增加是上覆水中NH₃-N、TP浓度增加的主要来源.②三角帆蚌的生物扰动作用轻微提高了上覆水中COD_Cr的浓度（P < 0.05）,并降低了底泥中全氮、全磷的含量,将底泥中全氮、全磷的削减率分别提高了26.0%和10.9%,底泥氮、磷释放规律的不同是导致全氮削减率高于全磷的主要原因.③三角帆蚌的活动可显著降低水中蓝细菌的数量,为其他微生物提供了更多生态位,从而提高了脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,但是三角帆蚌对底泥中微生物丰度和多样性影响较小.研究显示,三角帆蚌能极大地促进白洋淀底泥氮、磷释放,同时降低内源污染风险,并提高上覆水脱氮除磷功能菌丰度和微生物多样性,可依据实际情况用于白洋淀湿地修复中.      

河套地区湿地植被特征及水体净化潜力

农田退水中N、P含量的超标对黄河造成的污染已经日益严重。利用植被处理污水已成为当今社会的热点。本研究在调查河套地区湿地植物资源的基础上,探讨湿地植被生产力和多样性与水质净化功能的关系。结果显示：（1）河套地区湿地植被的物种比较单调,但优势物种的初级生产能力很高;（2）湿地优势群落芦苇的再生性很低,不适合于多次收割利用;（3）春季焚烧处理可以清除植被残茬,促进芦苇的生长和营养物质积累,是一种值得推广的管理方式;（4）通过对湿地植被的合理利用每年可以带走113.46kg/hm2的N和17.08kg/hm2的P,大大减轻河套灌区的污染负荷。     

湿地泥沙环境动态评估方法及其应用研究——(Ⅰ)理论

通过类比相邻学科近年来发展的水体快速生物评估的思想，根据湿地泥沙自身的特点，提出了一种适用于湿地沉积物的环境质量评价方法－湿地（泥沙）沉积物环境动态评价方法。该方法主要用于湿地环境质量变化趋势的评价，其最大特色是可以对那些受人为活动影响较大的区域进行快速的动态评估。快速评估的目的在于加速环境质量评估过程，同时促进后续的管理决策进程。     

扎龙湿地水量平衡分析

对扎龙湿地1956-2000年的水循环要素特征进行分析,并计算了扎龙湿地在自然条件下的水量平衡关系。结果表明,扎龙湿地在研究时段内蓄水量总体呈下降趋势,蓄水量平均每年减少16.8×106m₃。大气降水是扎龙湿地的主要水源,占总来水量的61.5%,其次是上游乌裕尔河和双阳河的河川径流量,占36.5%,区间径流很小,只占2.0%;扎龙湿地的主要耗水项是蒸散(发),占总耗水的74.4%,其次是渗漏,占14.5%,下游出流只占11.1%。     

贵州草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征

为分析草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征,对24个根际沉积物样品中不同磷形态——Fe/A1-P(铁铝磷)、OP(有机磷)、Ca-P(钙磷)和Res-P(残渣态磷)的分布特征及其与金属、有机质的相关性进行了研究. 结果表明:湿地植物根际沉积物中w(Fe/A1-P)>w(OP)>w(Ca-P)>w(Res-P). w(TP)为114.2~863.9mg/kg,其中w(Fe/A1-P)为60.8~529.9mg/kg,占w(TP)的47.2%~83.5%,Fe/A1-P是磷的主要存在形态;w(OP)为12.2~195.1mg/kg,w(Ca-P)为6.1~205.7mg/kg,w(Res-P)为5.4~23.6mg/kg. 统计分析表明,w(TP)与w(Fe/A1-P)相关性较好(R=0.932,P<0.01);而w(LOI)(LOI为烧矢量)与w(OP)相关性较弱(R=0.343). 主成分分析表明,草海湿地植物根际沉积物中磷主要来自生活污水和农业面源污染;磷素存在的形态特征主要受湿地植物根系泌氧及沉积物中w(Fe)、w(Mn)影响,其次是偏碱性水体.      

表流湖滨湿地磷素汇-源功能研究

对抚仙湖马料河湖滨湿地基质进行了室内静态模拟,计算了基质-水界面磷平衡浓度(EPCo),确定湿地基质是充当溶解性活性磷(SRP)的源项或是汇项功能.此外,结合野外监测试验,即在静态实验期间对湿地进出口处水体的SRP浓度及流量进行了连续测定,对静态实验结果进行了验证.野外监测结果表明,基质是作为SRP源项还是汇项,在很大程度上取决于进水流量及进水磷浓度.在暴雨情况下,由于雨水的稀释作用,出水SRP浓度低于进水浓度;当进水量较小时,则取决于进水SRP浓度.进水SRP浓度高于磷平衡浓度,即作为汇项;进水SRP浓度低于磷平衡浓度,即作为源项.用一个简单的模型预测了基质-水界面系统的相互作用及SRP转换过程.该模型中假设基质表层以上10cm为水-土界面层,SRP释放或吸附均在这个边界层进行.预测结果表明,基质-水完全混合时,基质无论是吸附或释放磷速率都很大,大部分SRP通量迁移转换都在1h之内完成;界面系统基质磷释放/吸附主要受控于基质-水界面处EPCo和上覆水SRP浓度梯度.     

Ecological assessment of lakeshore wetland rehabilitation on eastern route of South-to-North Water Transfer Project

To evaluate the ecological effects of lakeshore wetland rehabilitation on the eastern route of the South-to-North Water Transfer Project, species composition, coverage, height, and biomass of wetland communities at 22 sites of the study area on the shore of Nansi Lake in April and May 2007 were investigated. The wetlands under investigation were divided into platform fields, transition zones, and shallow water zones according to differences in elevations, water levels, and human activities. The species richness index, Shannon-Wiener index, Simpson index, and Pielou Evenness index were adopted to delineate and discuss the ecological effects of lakeshore wetland rehabilitation in 22 quadrates. Results showed that the species richness of the wetland areas after 2 years’ rehabilitation amounted to 47 of 24 families, higher than 25 of 20 families in areas without rehabilitation. The biodiversity index and abundance index of rehabilitated areas were also higher than those of platform fields and fish ponds where there was no rehabilitation. In addition, the Shannon-Wiener index, Simpson index, and community evenness index of platform fields in rehabilitated wetland areas were 1.619, 0.745, and 0.860, respectively, higher than those of the platform fields before rehabilitating. The results suggested that the constructed lakeshore wetland played an important role in protecting the diversity of species.