水生植物净化中微生物变化及净化效果研究

水生植物是污水净化的主要执行者,人工湿地中水生植物的选择和配置是保证人工湿地净化功能的重要保障。实验选择了三种有代表性的水生植物:慈姑(Sagittaria sagittifolia)、大薸(Pistia stratiote)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对富营养化水体进行净化研究,结果表明:(1)三种水生植物有较好的净化效果,对总氮(TN)的最大去除率慈姑为91.73%、大薸96.00%、穗状狐尾藻89.87%;对总磷(TP)的最大去除率慈姑为94.76%、大薸99.73%、穗状狐尾藻76.21%;(2)根际细菌的数量变化与TN的变化有一定的正相关性关系,TN的去除是微生物与水生植物共同作用的结果;(3)在净化过程中,供试水体中细菌的数量变化与TN呈负相关关系,与TP的相关性较低,供试水体细菌数量的减少表明水质有很大改善。     

沉水植物对水体营养的响应及氮磷积累特征

以太湖中沉水植物优势种金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、苦草(Vallisneria natans)和马来眼子菜(Potamogeton maackianus)为研究对象,研究了不同水体营养水平(低浓度TN 0.47 mg/L,TP 0.021 mg/L;中浓度TN 1.40 mg/L,TP0.072 mg/L;高浓度TN 2.18 mg/L,TP 0.090 mg/L)对其生物量、各器官形态指标及氮磷积累的影响。结果表明:植物生长指标方面,苦草、狐尾藻、金鱼藻在中浓度条件下的生物量增长幅度最大;植物茎叶指标随水体营养的变化与根长变化趋势不一致。植物各器官氮、磷含量均随水体营养变化保持相似的规律,且植物氮含量为叶茎根,植物磷含量为根茎、叶。氮磷积累方面,4种沉水植物的叶片氮元素积累的能力显著高于茎和根;低浓度下狐尾藻的氮积累量最大,苦草磷积累量最大,两者适合低浓度下种植收割去除水体环境中的氮、磷;中、高浓度下金鱼藻的氮磷积累量均为最大(中浓度下N 6 587.37 mg/m~2,P 744.63 mg/m~2;高浓度下N 6 096.63 mg/m~2,P 692.36 mg/m~2),其可作为较高营养浓度下种植、刈割转移水体氮磷的理想物种。     

水生植物组合后根际微生物及水净化研究

富营养化水体的净化多集中于用单一生态型的水生植物或通过水生植物配置进行,而把多种不同生态型的水生植物镶嵌组合使用还少见报道,水生植物与微生物的关系也有类似情况。实验选择了三种不同生态型的水生植物镶嵌组合(慈姑(Sagittaria sagittifolia),挺水植物;大薸(Pistia stratiote),漂浮植物;穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum),沉水植物)后对富营养化水体进行净化研究,结果表明:(1)水生植物镶嵌组合后对富营养化水体中的TN和TP去除效果明显,并且能够长期维持此净化效果;(2)植物根际细菌与TN的变化有良好的正相关关系,而真菌、放细菌与TN的去除关系不大;(3)TP的去除与微生物的相关性不高,TP的去除主要是水生植物的作用;(4)被净化水体中的细菌数量一直维持一个低水平状态,说明水质有很大改善。     

亚热带农区生态沟渠对农业径流中氮素迁移拦截效应研究

以我国亚热带农业面源污染防控工程——生态沟渠为研究对象,在2013~2014年对其径流量和每月进出口水质中NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的质量浓度进行监测,通过分析生态沟渠在不同时间段对不同形态氮素的去除差异,探讨了生态沟渠对面源污染中氮素迁移的拦截效应.结果表明,2 a内生态沟渠对NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的平均去除率分别为77.8%、58.3%和48.7%;拦截量分别为38.4、59.6和171.1 kg·a~(-1);进水中无机态氮NO~-_3-N和NH~+_4-N之和占TN质量分数的平均值为47.5%,出水中平均值为33.6%,比进水显著降低(P0.01).2014年生态沟渠中水生植物全部改种为绿狐尾藻后,对NO~-_3-N和TN的拦截率比2013年分别增加了30.5%和18.2%,表明种植绿狐尾藻进一步提升了生态沟渠对氮素的拦截能力.可见,生态沟渠对农区地表径流中氮素迁移有较好的拦截作用,可作为一项重要的农业面源氮污染防控技术.     

4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的净化效果

选取华中地区常见的4种植物多花黑麦草(Lolium multifolorum)、狐尾草(Alopecurus pratensis L.)、蜈蚣草(Pteris vittata L.)和石菖蒲(Acorus gramineus)为研究对象,通过室内静态水培实验研究了4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的去除效果。研究发现：4种植物组合对不同浓度梯度的富营养化和重金属复合污染水体中的TN、TP、Cd和Pb均表现出良好的去除效果,不同植物组合对各类污染物的去除效果有所差异。经过30 d修复后,各植物组合对低浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为88.68%～93.66%、64.00%～83.02%、83.84%～93.62%和95.07%～98.02%;对高浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为94.49%～97.11%、92.85%～94.15%、63.01%～81.42%和88.56%～91.64%;去除率最高的是多花黑麦草与石菖蒲间作。4种植物对Cd和Pb的富集系数均>1,均具有良好的重金属富集能力。低浓度污水中各植物对Cd和Pb的富集能力明显高于高...     

两种不同根系特征沉水植物对沉积物剖面不同形态磷的影响

为探究不同根系特征的沉水植物对沉积物中磷（P）的影响,本研究以狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.,根系发达）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.,无固定根）为材料开展室内培养试验.结果显示,狐尾藻和金鱼藻均能显著降低沉积物中的总磷（TP）、无机磷（IP）、氢氧化钠提取磷（NaOH-P）含量,去除率分别为9.0%和7.8%（TP）、9.8%和8.8%（IP）、15.7%和8.7%（NaOH-P）.狐尾藻对沉积物NaOH-P的去除效果显著优于金鱼藻.狐尾藻组中沉积物NaOH-P减少引起IP降低,进而造成TP降低.与初始状态相比,狐尾藻和金鱼藻处理下的上覆水溶解氧（DO）分别增加1.61 mg·L^-1和1.72 mg·L^-1,但pH和TP没有显著变化.结果表明,两种沉水植物在减少沉积物P、抑制上覆水TP上升方面均具有积极作用,但在沉积物NaOH-P含量高的浅水湖泊中,根系发达的狐尾藻的生态修复功能更为有效.     

水生植物对富营养化水体净化效果的初步研究

通过室内水箱种植,设置S1(大薸)、S2(大薸+金鱼藻)和S3(狐尾藻+金鱼藻+大薸)3种水生植物组合在重度富营养水体中进行水培试验,并连续测定水体TN、TP、CODMn、电导率、DO和p H等指标。结果表明:S3对富营养化水体具有较强的净化能力,对TN、TP的吸收效果良好;对TN的去除率S1S2S3,对TP的去除率S2S3S1;S2、S3与S4(空白对照组)之间的差异都极显著;S1、S2与S4之间的COD_(Mn)降低率差异都极显著,在处理效果最佳时期,COD_(Mn)降低率S3S1S2;S1、S2与S4之间的DO差异都极显著。试验前水体浑浊,试验结束后,水体清澈见底。大薸、狐尾藻和金鱼藻3种水生植物可作为长江中下游地区,特别是浙江省"五水共治"工程中河道富营养化水体治理的优选水生植物材料。     

生态浮床对千岛湖水体氮磷净化效果研究

为探索生态浮床对较清洁型湖水的氮磷去除效果,以华东地区最大深水水库千岛湖为例,选取浮叶植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi.)、沉水植物绿色狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)、挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为材料,采用氮磷浓度相对较高的库尾湖湾湖水进行生态浮床静态模拟试验,测定浮床植物生长及水体氮磷浓度变化,并利用膜接口质谱仪测定水体溶解性氮气(N₂)含量,研究浮床植物体内吸收、反硝化脱氮等综合脱氮除磷能力. 结果表明:①浮床植物的氮磷净化能力存在明显的季节性差异,春季浮床植物长势、氮磷去除效果、反硝化脱氮能力均高于秋季;②不同水生植物间的氮磷去除能力差异显著,试验水体中黄花水龙和绿色狐尾藻的总氮(TN)、总磷(TP)去除效率分别为2.22、0.07和2.89、0.08 mg/(kg·d),绿色狐尾藻体内吸收氮、磷最多,植物干质量的氮、磷含量分别为12.44~15.57和0.96~1.95 g/kg;③植物的生长大大增强了水体的反硝化脱氮能力,黄花水龙、绿色狐尾藻、菖蒲与空白对照组溶解性N₂差值（净脱氮差）分别为0.16~22.35、?4.14~24.63、?0.26~15.74 μmol/L,水生植物生物量是影响浮床系统反硝化作用的最关键因素. 研究显示,生态浮床是较清洁型湖水氮磷削减的一种可行技术,浮床植物组合方案设计应充分考虑不同植物的季节生长特性和反硝化脱氮能力.      

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).     

污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响

粉绿狐尾藻是构建人工湿地的重要植物,对污水具有较强的净化作用,但有关其去氮能力及其与污水氮浓度的关系尚不清楚.本试验采用人工模拟盆栽试验,设2、5、10、20、100、200、400 mg·L~(-1)共7个氮水平,研究污水氮浓度对粉绿狐尾藻去氮能力的影响.结果表明,氮浓度不高于20 mg·L~(-1)时,前3周粉绿狐尾藻以20 mg·L~(-1)生长最好,处理1周水体总氮和氨氮的去除率接近100%,而硝态氮浓度低、变化不大;粉绿狐尾藻氮含量因氮浓度变化不大但部位间有"上高下低"趋势,且粉绿狐尾藻还利用了底泥氮.氮浓度100~400 mg·L~(-1)时,4~5周以氮浓度200 mg·L~(-1)粉绿狐尾藻生长最好;处理5周总氮去除率依次为76.5%、71.5%和48.1%,氨氮去除率依次为99.6%、99.3%和60.2%;各处理硝态氮去除率约为50%且处理间差异不大;粉绿狐尾藻氮含量随氮浓度而升高,但部位间差异小、呈均匀分布;粉绿狐尾藻积累氮、底泥固定氮分别占水体去除氮的27.9%~48.4%和12.2%~24.4%.因此,粉绿狐尾藻去氮能力受污水氮浓度的显著影响,去除氨氮率显著高于硝态氮;氮浓度还影响粉绿狐尾藻对氮的吸收积累和分配机制,值得深入研究.     

高铵条件下绿狐尾藻的生理与氮磷吸收特征

为了探讨水生植物绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)在生态湿地系统对高铵态氮(NH_4~+-N)的耐受及氮(N)、磷(P)吸收能力,试验设置3个高NH_4~+水平(70、210、420 mg·L~(-1))的营养液,对绿狐尾藻培养21 d,研究高浓度NH_4~+对绿狐尾藻生理及N、P吸收特征的影响.结果表明,70 mg·L~(-1)高NH_4~+处理,绿狐尾藻生长健壮,培养21 d后,茎高和生物量分别达到40.56 cm和17.82 g·穴-1;与70 mg·L~(-1)高NH_4~+对照相比,210 mg·L~(-1)高NH_4~+处理下,绿狐尾藻丙二醛含量显著增加,但叶绿素和可溶性糖含量仍较高,说明其受到一定NH_4~+的胁迫,但不影响其正常生长,茎和生物量的生长速率与对照无显著差异.当NH_4~+水平达到420 mg·L~(-1)时,丙二醛含量增加了2倍,茎高和生物量生长速率仅为对照的27.4%和17.9%,植物受到严重胁迫,生长受阻甚至死亡.3种高NH_4~+处理下,绿狐尾藻总N和总P含量的变化范围为30.7~53.4 mg·g~(-1)和3.8~7.7mg·g~(-1),表现出对N、P超高的吸收能力.鉴于绿狐尾藻在高浓度NH_4~+-N中的高耐受性,及很强的N、P吸收能力,绿狐尾藻可作为高铵/氨废水生物处理中理想的湿地生物,将具有良好的应用前景.     

植物吸收在人工湿地脱氮除磷中的贡献

通过研究人工湿地植物对氮、磷的吸收能力,评价植物吸收在人工湿地脱氮除磷方面的贡献. 结果表明,不同湿地植物其组织中w(TN)和w(TP)差异极显著,湿地植物对TN和TP的吸收量分别为6.1～94.0和0.5～9.0 g/(m2·a). 按全年衡算,湿地植物对TN和TP的吸收量分别占人工湿地TN和TP去除量的0.6%～17.3%和1.4%～41.2%. 但由于湿地植物吸收的TN和TP中有相当一部分是储存在湿地植物的地下部,通过收获植物地上部的TN和TP吸收量仅占人工湿地TN和TP去除量的0.3%～14.1%和0.8%～19.6%. 由此可见,湿地植物的直接吸收在人工湿地系统氮、磷去除中不占重要地位,人工湿地植物的选择和利用应该更注重其间接生态效应的发挥.      

富营养化水体水生植物群落构建技术的应用

为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果,选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明:9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果,其对TN、NH₄+-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果,在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测,结果表明,TN、NH₄+-N、TP和COD_Mn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%,叶绿素降低了60.1%,溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后,示范区由中度营养化降低为轻度营养化,表明水生植物群落构建技术配置合理,对生态修复效果较为显著。     

几种水生植物对滇池入湖河道水的净化性能研究

采用滇池入湖河道污水，对香蒲、水芹菜、大藻、水葱和蔗草等5种水生植物进行了净化河道污水的性能实验研究，结果表明，香蒲、大藻、水芹菜对污水中CODMn、BOD5、TP和TN均有较好的净化去除作用，去除率可达37％～52％。其中水芹菜对增加河道水中的DO含量也有明显的作用。     

生物滤池-人工湿地-稳定塘组合生态系统处理南方农村分散式污水

以南方农村分散式生活和养殖混合污水为处理对象,构建由生物滤池-人工湿地-稳定塘组合生态处理系统。运行结果表明:该处理系统对NH~+_4-N、TN、TP和COD年平均去除率分别为93.8%、93.4%、90.2%和86.0%,单位面积去除负荷依次为5.12,8.31,0.45,15.92 g/(m~2·d)。其中,氮、磷的去除主要在生物滤池和人工湿地中得到去除,而COD主要由生物滤池去除。组合生态处理系统可有效处理农村分散式混合污水,出水水质稳定,可达GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准,具有良好的应用前景。     

菱形藻在污水中的生长及其净化能力

研究了菱形藻(Nitzschia sp.)在不同浓度污水中的生长及其对不同形态氮磷的去除情况。结果表明:(1)菱形藻在不同浓度污水中均可以生长,但比生长速率存在显著差异,其中在50%、80%污水环境与基础培养(f/2)环境中生长较快,比生长速率为5.9～8.5,不存在差异;(2)不同浓度污水培养菱形藻后N、P养分均有一定的去除,总磷(TP)和NO3-N利用率均在60%以上,NO2-N、总氮(TN)、NH4-N的利用率分别在40%、70%、90%以上,表明菱形藻有较强的净化水源的能力;(3)污水培养后菱形藻的营养成分含量均高于纯海水培养的,其中80%污水环境下藻细胞叶绿素、胞外多糖(EPS)、胞内多糖(IPS)、蛋白质和总脂肪含量最高,分别占干重的3.5%、2%、4%、1.5%和14.5%。     

生态塘处理农村生活污水的效果分析

通过浮床技术在稳定塘水面种植生态植物加强稳定塘的处理效果而建立生态塘.试验中得出该生态塘对高浓度生活污水具有很好的处理效果,其对CODCr,NH4 -N,TN和TP均能体现出较高的去徐水平,去除率可分别达到55%,70%,80%和75%以上,即使在梅雨季节,水力停留时间大大缩短时亦能取得很好的处理效果,在农村地区较为适用.     

人工湿地中植物生长特性及其对TN和TP的吸收

构建了潜流水平芦苇湿地处理富营养化污水,在近2年的研究中考察了芦苇的生长规律、 芦苇不同器官对TN和TP的吸收及季节变化,评价了植物吸收对湿地TN和TP的去除作用.结果表明,2个生长年内芦苇的生长规律不同,受第1年芦苇移植的影响,芦苇生长周期滞后,导致植物立枯生物量与活体生物量比例在2年中相同月差异很大.第2年芦苇地上生物量是第1年的3.9倍.芦苇组织中TN和TP含量遵循新鲜叶>成年根>新鲜茎的规律.新鲜植物组织中TN和TP含量变化相对不大,当植物枯萎时地上组织TN和TP含量明显下降.根中TN和TP含量在全年中基本维持稳定.植物净吸收随植物生长情况而改变,按全年衡算,当湿地进水TN和TP负荷分别为61.39和7.39 g/(m2·a)时,植物地上生物量吸收TN和TP分别占湿地TN和TP总去除量的46.0%和26.8%,植物吸收仍起到重要作用.      

水生植物对封闭式景观水体净化性能研究

模拟封闭式景观水体环境,以总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)含量为指标,对比研究5种水生植物对不同污染程度的景观水体净化效果。结果表明:5种水生植物均具有不同程度的净化水质能力;中华天胡荽对生活污水TN、TP、COD去除率分别为31%、84%、69%,对学院景观湖水TN、TP、COD去除率分别为52%、81%、83%;水葱对公园景观湖水TN、TP、COD去除率分别为75%、83%、78%;在TN和TP污染程度较高的水体中,中华天胡荽的净化效果好; TN和TP污染程度较低的水体中,水葱对其的净化效果好;在不同污染程度的水体中,中华天胡荽对COD指标均有较好的去除效果。     

穗花狐尾藻对外源15N在水-沉积物界面迁移转化的影响

通过构建室内模拟系统,利用同位素示踪技术研究过量外源NO3-在微环境中的归趋及生长期的穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)在外源氮迁移转化中的作用.结果表明:在穗花狐尾藻组,反硝化作用、微生物固定、沉水植物吸收、异化硝酸盐还原成氨(DNRA)和转化为可溶性有机氮(DON)的去除作用分别占添加15N的47.54%、25.24%、12.76%、0.52%、1.21%;在对照组,反硝化作用、微生物固定、DNRA作用和转化为DON的去除作用分别占添加15N的32.74%、30.79%、0.54%、5.83%.在穗花狐尾藻组和对照组中约87.24%和69.90%的NO3-进行了转化.反硝化作用是去除两处理组中NO3-的主要方式,其次是微生物的固定作用,穗花狐尾藻的直接吸收也对NO3-的去除起到重要作用,DNRA作用和DON对NO3-的去除作用较小.穗花狐尾藻促进了反硝化作用,加快了NO3-在微环境中的迁移转化,直接或间接地促进了微环境对外源NO3-的去除.