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.     

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。     

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.     

生态沟渠对氮、磷污染物的拦截效应

将原农业排水沟渠改建成生态沟,以水生美人蕉、黑三棱、灯心草、铜钱草和绿狐尾藻等为试验植物,通过沟渠水样氮、磷去除的时空变化,各植物区泥沙和植物氮、磷含量的对比,探讨了生态沟渠对农业面源污染的阻控效应.结果表明,生态沟渠出水氮、磷浓度分别低于地表水环境质量标准Ⅳ类和Ⅱ类,整条生态沟渠对水体总氮、总磷的平均去除率分别为64.3%、69.7%.整条生态沟渠2010年和2011年拦截泥沙总量的平均值为40 400 kg,含泥沙氮52.4 kg,泥沙磷21.4 kg;其中各植物段拦截泥沙氮、磷量为水生美人蕉铜钱草黑三棱绿狐尾藻灯心草.生态沟渠植物每年累积带走的氮、磷量分别为7.9 kg和1.4 kg;5种植物氮、磷吸收量最高的是水生美人蕉和绿狐尾藻,二者的地上生物量与地下生物量比值也远高于其他3种植物.因此,生态沟渠对氮、磷污染物有较好的拦截效应,5种植物中氮、磷吸收效果最好的是水生美人蕉和绿狐尾藻.     

不同氮、磷浓度对穗花狐尾藻生长及酚类物质含量的影响

为揭示解营养物质对穗花狐尾藻生长及其体内酚类物质的影响,研究了不同氮、磷浓度下穗花狐尾藻体内可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量的变化及与酚类代谢相关酶——苯丙氨酸裂解酶(Pheny lalanine ammonia-lyase,PAL)的活性.结果表明,不同氮、磷条件下,穗花狐尾藻顶端组织中可溶性蛋白含量没有明显变化,低氮、低磷水平下顶端组织中可溶性糖含量分别为50.91、38.25mg.g-1(以干重计),均高于对照组,表明穗花狐尾藻体内可溶性糖对氮、磷胁迫的响应较可溶性蛋白敏感.不同氮浓度(0.875、7.0、56.0mg.L-1)和磷浓度(0.194、1.55、12.4mg.L-1)下,穗花狐尾藻顶端组织中总酚含量分别为44.74、24.42、29.73mg.g-1和37.77、30.60、36.05mg.g-1(以干重计),对应PAL酶活性的变化趋势与酚类物质变化趋势一致,而生物量增长率与酚类物质变化趋势相反,即过高和过低的氮、磷胁迫均会导致穗花狐尾藻生物量增长率的降低及体内酚类物质含量的升高.     

绿狐尾藻分解及其氮磷释放特征

湿地植物分解释放的有机物、氮和磷等会影响人工湿地对水体污染物的去除效率和出水水质.本研究采用尼龙分解袋法研究绿狐尾藻在水中的分解过程及氮磷释放特征.连续60 d的室内分解实验结果表明,前期(0～4 d)绿狐尾藻干物质质量损失速率快,占初始质量的30%,中后期(4～60 d)损失速率减慢,占31%.拟合的一级动力学分解速率常数为0. 014 2d-1,降解50%的干物质需48. 8 d.水体p H值变化情况:0～4 d从7. 60迅速下降到5. 63;中期趋于稳定;后期p H值回升到7. 03,与空白对照值接近.绿狐尾藻分解实验系统中溶解氧浓度从6. 30 mg·L~(-1)在1 d内快速下降到0. 61 mg·L~(-1),表明该系统一直处于厌氧状态.水中总氮浓度0～2 h迅速增加达到12. 7 mg·L~(-1),2 h～32 d逐渐降低到5. 80 mg·L~(-1),后期略有增加;总磷浓度初期快速升高到18. 4 mg·L~(-1),中后期趋于稳定.有机氮(占总氮65. 7%～94. 7%)和无机磷(占总磷61%～89%)是主要的氮磷存在形态.绿狐尾藻体内总氮含量随分解时间逐渐增加,从24. 3 mg·g~(-1)上升到60. 5 mg·g~(-1);而总磷含量从6. 09 mg·g~(-1)下降到2. 94 mg·g~(-1)后波动稳定,这可能与附着微生物对氮的吸收和固定等因素有关.本研究证实绿狐尾藻分解过程释放的氮磷营养元素会引起水体二次污染,为此采用合理的植物收割管理措施非常必要.     

5种沉水植物的氮、磷吸收和水质净化能力比较

选取轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等5种乡土沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行比较研究.结果表明,不同沉水植物试验前后的含水率差异较小,变化范围为89.8%~92.0%,但净增生物量差异较大且均存在显著性差异,变化范围(干重计)为1.52~12.92 g·m-2,其中净增生物量最高的轮叶黑藻是最低的微齿眼子菜的8.5倍.不同沉水植物试验前后植株氮、磷含量变化范围分别为26.54~34.44 g·kg~(-1)和2.54~4.01g·kg~(-1),其中金鱼藻的植株氮、磷含量相对偏高.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率范围分别为63.8%~83.1%和49.2%~70.8%,均显著高于CK处理的39.9%和36.9%,去除率大小顺序均为:轮叶黑藻金鱼藻苦草穗状狐尾藻微齿眼子菜CK.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率与净增生物量存在较高相关性,相关性系数分别为0.994(P0.01)和0.996(P0.01).不同沉水植物氮、磷直接吸收贡献率范围分别为1.5%~13.3%和2.2%~13.2%,扣除水体自身自净能力后沉水植物的增效作用贡献率范围分别为22.5%~29.9%和10.1%~20.6%,表明水质净化氮、磷去除过程中沉水植物的增效作用要大于直接吸收作用.     

重金属Cd胁迫条件下水生植物生长和吸收特征分析

为探究重金属Cd胁迫对6种水生植物生长及水质净化的影响,文章以金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、美人蕉(Canna indica L.)、黄菖蒲(I. pseudacorus)、水芙蓉(Pistia stratiotes)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum Linn.)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)等6种水生植物为研究对象,测定其对不同浓度Cd污染水体的净化能力及Cd胁迫条件下水生植物的生长特征。结果显示,Cd胁迫下6种水生植物的存活率为100%,Cd胁迫抑制了水生植物的生物量积累和营养元素含量,且低浓度条件下水生植物生物量的平均增长率为最高(24%);Cd主要积累于水生植物的根部,Cd胁迫下水生植物根茎叶Cd的胁迫浓度与植物体内磷元素和钾元素含量呈负相关,胁迫的分界点为1 mg/L。单一水生植物中凤眼莲(85.6%)、水芙蓉(82.7%)和美人蕉(78.8%)的净化率较好;组合水生植物中B4(金鱼藻+黄菖蒲+凤眼莲)和B6(穗花狐尾藻+美人蕉+凤眼莲)的净化效果最佳;结合水生植物在园林景观中的效果,可以将上述植物作为Cd污染修复的潜在物种,应用到人工湿地、生态浮床等设计中去。     

水生植物群落对水华藻类的化感抑制研究

选择5种高等水生植物水芹(Oenanthe javanica)、菖蒲(Acorus calamus)、水蕴草(Elodea densa)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata),构建3种不同类型的水生植物群落,A:菖蒲+穗状狐尾藻+水蕴草;B:水芹+穗状狐尾藻+黑藻;C:水芹+水蕴草+黑藻。研究3种群落种植水对水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的化感抑制作用。结果表明:3种群落7 d、14 d、21 d种植水均显著降低水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的细胞浓度和叶绿素a含量(P<0.05),表明水生植物能够通过不断向水体中释放化感物质来有效地抑制藻类的生长。对水华鱼腥藻的抑制,群落A与B、B与C差异极显著(P<0.01),群落A与C差异不显著(P>0.05),对铜绿微囊藻的抑制3种群落间存在极显著差异(P<0.01)。从对2种藻的抑制效果来看,群落A表现出较好的抑藻效果,7 d、14 d和21 d种植水对水华鱼腥藻的抑制率分别为74.59%、85.50%和84.38%,对铜绿微囊藻的抑制率分别为73.59%、80.46%和89.49%。3种植物群落释放的化感物质可以显著降低2种藻的叶绿素a含量,表明植物释放的化感物质可以通过破坏藻类的光合系统来控制其生长。     

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.      

北京市河流沉水植物水环境适应性研究

沉水植物是退化水体生态系统恢复过程中的重要奠基者.调查研究沉水植物的水环境适应性,对于制定不同污染程度水体的植被恢复对策具有重要指导意义.通过对北京市主要河流水系有沉水植物的36个样地进行了群落结构调查,共发现15个沉水植物物种.主成分分析结果表明,氨氮、总氮、总磷是影响沉水植物分布的主要因素;典范对应分析结果表明,沉水植物的分布主要受水体中化学营养盐含量和透明度的影响.综合分析判定,沉水植物有不同的水质适应区间,轮藻、黑藻、马来眼子菜等物种是清洁种,金鱼藻属于广布物种,而蓖齿眼子菜、菹草为耐污种.     

水位调控法恢复富营养化水体沉水植物技术研究——以无锡五里湖为例

利用降低水位后引种水生植物(尤其是沉水植物),然后根据水生植物的成活率与长势,逐步提高水位的水位调控方法,成功地在无锡市五里湖的退渔还湖区域大大地提高了水生植物覆盖度,水生植物的多样性也明显提高。该方法具有操作简单、见效快、成本低廉的特点,值得在类似富营养化水体的生态环境治理中推广应用。     

武汉东湖水生植被重建及水质改善试验研究

普遍存在的水体富营养化及水生植被衰退引起水生态系统崩溃和水质恶化,受损湖泊进行水生植被(特别是沉水植被)的修复/重建被认为是改善湖泊水质和湖泊生态恢复的重要手段。研究在严重富营养化的东湖水果湖边建立的围隔中开展,采用多种措施对围隔的底质和水质进行适当改善,依据自然湖泊中水生植被分布和植物种类组成的特点,选用14种常见的土著水生植物在该区进行移栽与群落构建。经过水生植被的重建,所移栽的14种水生植物全部存活,并建立起相对稳定的植被群落,而且经过随后4个月的水质监测,发现植被重建后围隔内的水质得到显著改善,尤其是水的色度、透明度和叶绿素含量改善最为明显,与围隔外(即东湖I站)相比,围隔内除NO3-外湖水中的各种营养盐含量以及底泥中TP的含量都不同程度的降低,其中以TPW降幅最大;PCA分析发现构建的植物群落结构主要受水体的TPW、氨氮浓度、电导率、水下消光系数以及底泥的TPS影响;pH、COND、ORP、TPs、DO、碱度、Kd、PO43-、NO3-、TPW和DIC这些主要的环境梯度对构建的水生植物群落中各层片上的各种优势物种体内TN、TP含量影响最大。总而言之,本研究实现了水体从"浊水态"向"清水态"的快速转换。这一结果表明在富营养湖泊中通过建立围隔,采用"化整为零"的策略逐步恢复水生植被是一个可行方案。此外,增加水生植物物种多样性可以增加植被恢复的成效。     

大型水生植物混合腐解对入湖河口水质的影响及适宜生物量研究

为探究水生植物腐解释放的营养盐在泥-水-植物系统中迁移规律以及冬春季衰亡期大型水生植物的最适生物量,在塑料通风大棚内,开展不同梯度生物量下多种水生植物混合腐解试验.选择冬季蠡湖-陆典桥浜河口区的水生植物为研究对象,根据实际收割规律,设定腐解试验的生物量依次为除根部以外总生物量的0%、20%、40%、60%、80%、100%,于2018年12月25日开展试验,共150 d.结果表明:①与恒温室内条件相比,近自然条件下多种混合水生植物腐解的前2个阶段具有长时性和持续性.②水生植物腐解致使含C、N、P元素的指标在0~30 d内快速升高,70 d左右达到峰值,100 d后缓慢降低直至稳定,整个变化过程持续近120 d,但植物茎叶未彻底分解,多数沉积在底泥表面.③泥-水-植物系统中,试验初期底泥以释放营养盐为主,30 d后以吸附为主;相关性分析表明,茎叶生物量与水体和底泥中养分浓度均呈正相关.研究显示,与其他试验组相比,收割后水生植物生物量剩余20%时更有利于入湖河口水质的改善.      

利用水生植物净化富营养化水体的研究进展

综述了近几年来利用水生植物净化富营养化水体的研究和应用现状，包括水生植物的净化机理和净化效果，并对目前常用净化富营养化水体的水生植物研究频度进行了统计。此外，还着重强调了水生植物在净化应用中需关注的问题，展望了这种净化技术的发展前景。     

滨岸带水华堆积与消散特征及其营养盐效应

为了解滨岸带植被、地形等地貌要素对蓝藻水华堆积及消散过程的影响,在太湖滨岸带设置不同形式的围格和植被实验区,通过逐日监测水体叶绿素a（Chl-a）的消长过程及同步营养盐变化,研究夏季蓝藻水华在湖泊滨岸带堆积与消散特征和营养盐效应.结果表明,滨岸带的地形地貌及植被状况对蓝藻水华的堆积程度及消散过程影响较大,软围隔营造的滨岸带静水环境,以及不同植被所形成的不同滞水区,显著加剧了蓝藻水华的局部堆积,从岸边挺水和浮叶植被区到开敞水域对照区,蓝藻水华的堆积程度依次递减;近岸挺水和浮叶植被区蓝藻水华堆积最严重,堆积时间最早,持续时间长;蓝藻水华堆积对营养盐等水质指标影响极大,堆积严重时该区域Chl-a含量达到了457.42μg/L,总氮（TN）达到11.04mg/L,总磷（TP）达到1.32mg/L;橡胶围格内浮叶植物区藻类堆积程度与近岸区类似,而浮叶植物与沉水植物混合区藻类堆积程度低于单一浮叶植物区;水体围隔能够加剧蓝藻水华的堆积,没有围隔的浮叶植物区藻类堆积程度最低.在蓝藻水华堆积过程中,蓝藻细胞仍在继续增殖,水体Chl-a仍会明显增加,而同期的水体营养盐的增幅小于Chl-a,甚至随着藻类生长消耗及生态系统的脱氮效应,溶解态氮磷下降明显.蓝藻水华消散过程中,TN、TP与Chl-a同步下降,但藻体中的氮磷释放到水中,导致堆积区的溶解态氮、磷有所增加,显示出明显的营养盐效应.本研究定量刻画了蓝藻水华局部堆积并快速致灾的地形地貌要素特点,揭示了蓝藻水华的水质与生态效应,为科学评估富营养化水体蓝藻水华的生态灾害风险提供科学依据.     

Algal-bloom control by allelopathy of aquatic macrophytes——A review

Algal-bloom control is an important issue for water environment protection as it induces several negative impacts on the lives of aquatic organisms, aquaculture, landscaping, and human health. The development of an environment-friendly, cost-effective, and convenient alternative for controlling algal bloom has gained much concern. Using the allelopathy of aquatic macrophytes as a novel and safe method for algal-bloom control is a promising alternative. This paper reviews the development and potential application about allelopathy of aquatic plants on algae, including the allelopathic research history, the potential research problems, the research methodology, and the reported aquatic macrophytes and their inhibitory allelochemicals. Potential modes of inhibition action of allelochemicals on algae, possible ways for application, and future development directions of research on algal-bloom control by aquatic macrophytes were also presented.     

沉水植物综合利用的研究进展

概述了沉水植物在富营养化水体治理中的重要作用及对其资源化开发利用的必要性;重点论述了近年来国内外利用沉水植物净化富营养化水体的研究现状,并对沉水植物的资源化利用方式进行了探讨;展望了开发和利用沉水植物资源的前景和意义。     

沉水植物腐解对水体水质的影响

在玻璃温室大棚内,模拟太湖的水、土、植物情况,研究了苦草在衰亡腐解过程中营养盐的释放规律以及对水体水质的影响,并初步探讨了其影响机理. 在初始生物量为689g/m2的条件下,苦草衰亡与腐烂分解对水体水质的影响呈2个阶段. 第1阶段为10月—翌年2月寒冷的秋、冬季节,表现为降解释放过程,但这一过程向水体及底泥中释放的碳、氮、磷较少,大部分碳、氮、磷仍保留在苦草残体中,水体pH及ρ(DO)也没有明显的变化. 第2阶段为3—4月天气回暖后,苦草残体的腐解速率急剧加快,向水体及底泥释放大量营养盐;3月水体TOC、TN、TP总量较2月分别增长了216.64%、60.96%、144.40%,底泥中TOC、TN、TP总量分别增长了31.20%、9.41%、19.99%;pH增长了6.27%,ρ(DO)降低了91.5%. 沉水植物腐解过程中各营养盐的赋存形态不断发生转化,并在水-底泥-植物三者间进行迁移.      

贡湖生态修复区水质净化模拟与净化能力

利用三维水质模型,对藻类生长以及沉水植物（穗花狐尾藻、菹草、苦草）的生长和分布进行模拟,探讨春、夏不同季节情况下,贡湖生态修复区对流域内流入的氮、磷污染负荷的净化效果,旨在进一步定量地揭示沉水植物对富营养化水体净化的重要作用.结果表明贡湖生态修复区夏季（7~9月）出水口IV类水水质达标率略优于春季（3~5月）,主要体现在春季氮、磷污染负荷流入,刺激藻类生长,叶绿素a浓度较高;夏季沉水植物生长旺盛,能够与藻类竞争营养盐,从而抑制藻类生长.考虑氮磷污染物流入湖体的后续效应,180d内春季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为74.76%和71.00%,180d内夏季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为73.20%和64.65%.修复区最大净化能力估算结果为加强生态修复区的管理,保障清水还湖水质提供了参考依据.