微生物生态修复剂修复富营养化人工湖水质研究

城市景观湖水体富营养化问题日益加剧。通过在富营养化人工景观湖使用微生物生态修复剂,并连续监测试验水体叶绿素a(Chla)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)等指标的变化情况,研究微生物生态修复剂对于修复富营养化水体水质的能力。通过研究得出,试验期末,水体Chla、COD和TP浓度比使用修复剂之前的分别下降了73.03%、50.62%和65.48%,表明生态修复剂对控制水体Chla、COD和TP具有显著成效。可为城市富营养化水体治理提供一定的理论和实践依据。     

小型湖泊修复区与未修复区对生态修复的响应与评价

为研究湖泊生态修复后小型城市湖泊不同区域水生态状况的长期响应特征, 并探讨利用不同水生生物类群评价水体水生态状况的适用性, 于2018年1月~2019年5月, 对湖南小型城市湖泊松雅湖水质及不同水生生物类群分别进行了逐月和季度监测, 并对其水生态状况进行了评价.结果显示, 与生态修复之前相比, 修复后松雅湖全湖相关水质指标均优于修复前, 其中Chl-a和COD_Mn下降比例均接近90%, 而TP降幅亦超过70%.对于不同水域, 修复区与未修复区TN、NH₃-N和TP浓度均呈下降趋势, 其他水质指标亦处于较低水平, 变化相对较小, 但大部分指标均以修复区为更优; 其中, 修复区COD_Mn含量较高可能与入湖水体输入和沉水植物残体较多有关.此外, 修复区浮游植物、浮游动物以及底栖动物物种数和生物多样性指数均高于未修复区, 其中浮游植物和浮游动物的密度亦高于未修复区.水生态综合评价结果显示, 修复区与未修复区的水生态状况在大部分时间均表现为良好, 而不同生物评价指标中以浮游动物指示种对松雅湖的评价结果最为准确, 这也表明在利用单一水生生物群落对水体水生态状况进行评价时, 应根据监测目的, 并充分考虑不同生物类群以及水域环境的特点等来选取合适的生物类群进行评价.     

鄱阳湖浮游植物叶绿素a及营养盐浓度对水位波动的响应

鄱阳湖是长江中下游仅存的两个自然通江湖泊之一,其水情变化独特,与非通江湖泊显著不同.为探究水位波动对鄱阳湖水环境的影响及其浮游植物的响应特征,选取了鄱阳湖星子、都昌水域,于2011年9月至2012年11月对浮游植物叶绿素a(Chla)及其它相关水质指标进行每周一次的原位监测.结果表明,高Chla浓度出现在鄱阳湖高水位和高水温期,水位波动可加强鄱阳湖浮游植物Chla浓度的季节性变化效应,同时对浮游植物群落结构的改变也有一定的促进作用.回归趋势分析,Chla浓度与水温(P0.000 1)和透明度值(SD)(P0.000 1)显著正相关,与总氮(TN,P0.01)、溶解性氮(NO_x-N,P0.01;NH~+_4-N,P0.05)显著负相关,而SD值、总氮和溶解性氮浓度与鄱阳湖水位值显著相关(SD,P0.01;TN,P0.000 1;NO_x-N,P0.01;NH~+_4-N,P0.000 1).主成分分析(PCA)显示,不同水位期,鄱阳湖所表现出的水环境特征显著不同,低水位期,营养盐浓度,特别是氮营养盐浓度较高;而高水位期,鄱阳湖水温较高和SD值较高.总之,鄱阳湖的水位波动影响了湖区沉积物再悬浮和水体SD状况,加之高水位的稀释效应和人类活动,均直接影响了鄱阳湖营养盐状况以及Chla浓度.     

我国东部浅水湖泊水生态效应特征

为探究我国东部浅水湖泊生态系统的时空异质性及其演替的响应指标,基于东部浅水湖泊长时间序列（1986-2014年）的监测数据,分析了不同湖泊类型的水质和浮游植物群落分布特征,并综合运用稳态转换理论和典范对应分析方法（CCA）,研究了富营养化湖泊浮游植物群落的演替特征以及响应因子.结果表明:①从水系上看,太湖水系湖泊的水质最差,ρ（TP）、ρ（TN）和ρ（Chla）最高,分别为（0.276±0.606）（3.563±1.430）mg/L和（14.801±10.117）μg/L,SD（透明度）为（0.486±0.272）m;从水文连通性上看,湖泊的水质为通江湖泊>非通江湖泊>阻隔湖泊.②空间分布上,湖口以下干流浮游植物密度最高,为2.674×107 L-1.蓝藻门为东部浅水湖泊的优势种群,密度最高达1.897×107 L-1,绿藻门和硅藻门次之,黄藻门最少,仅为3.951×103 L-1.③东部浅水湖泊生态系统演替发生在ρ（Chla）为5.21~10.57 μg/L阈值范围内.④以东部典型湖泊-太湖为例,浮游植物群落分别在1997-1998年和2000-2001年两个时间梯度达到最大值.EC（电导率）和ρ（TN）是影响太湖浮游植物群落分布的显著因子.研究显示,随着东部浅水湖泊水质恶化,浮游植物群落结构特征发生突变,导致其生态系统发生演替,预防东部浅水湖泊生态系统演变应严控EC和ρ（TN）.      

泥沙沉降对水库富营养化指标的影响

为监测成库后三峡库区重庆段富营养化的状况,通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中Chla、SD、TP、TN、浊度等指标的影响.结果表明,三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、SD增大,这可能利于藻类的生长,导致Chla的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的TN/TP增大,对富营养化的发生有抑制作用.     

基于贝叶斯网络的太湖叶绿素a影响因素分析

全球变暖加剧了湖泊富营养化问题.太湖作为中国典型的大型富营养化浅水湖泊,有害蓝藻水华问题尤为突出.以太湖作为研究对象,利用1992～2020年气象(气温、风速、降雨量、日照时长)、水质[总氮、总磷(TP)、电导率、pH、化学需氧量]和生物[叶绿素a(Chla)]监测数据,基于连续型贝叶斯网络模型构建了Chla的模拟模型,研究太湖不同气象和水质条件下的Chla水平.结果表明,春季“温风比”平均水平为6.67℃·s·m^-1,ρ(TP)低于0.130 mg·L^-1左右时,Chla偏高(>75分位数,下同)的概率小于75%;夏季“温风比”平均水平为10.52℃·s·m^-1,ρ(TP)低于0.257 mg·L^-1左右时,Chla偏高的概率小于75%;秋季ρ(TP)平均水平为0.154 mg·L^-1,“温风比”小于6.30℃·s·m^-1左右时,Chla偏高的概率小于75%.基于以上研究,进一步利用连续型贝叶斯网络模型构建的Chla模型模拟了不同气候变化背景下的营...     

蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

上海市农村富营养化河道生态修复工程研究

用食藻虫引导沉水植物生态修复工程技术对上海市临港新城果园镇里塘河道富营养化水体进行了工程治理和生态修复,辅以种植沉水植物,采取开放式生态修复和治理。每月水质跟踪检测结果表明:该工程治理方法具有显著生态修复效果,水质得到明显改善;COD_Mn、TN、TP在最低平均值时分别比生态修复前下降了60.67%、85.36%、88.74%;氨氮、亚硝态氮和叶绿素a在生态修复中的最低平均值分别为0.088 mg/L、0.024 mg/L和5.31 mg/m³;试验期间,修复区水体TN、TP、NO₂-N、NH₄-N和COD_Mn显著低于对照区,水体透明度（SD）平均为150～180 cm,水质达到国家Ⅱ～Ⅲ类地表水水质标准。     

武汉市3种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子

为揭示不同类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子,于2018年春季、夏季、秋季和冬季对武汉市城市(UL)、郊野型(CL)和生态保育区(EL)这3种类型共24个湖泊174个采样点进行了浮游植物和水质参数采样调查.结果表明,3种类型湖泊共鉴定出浮游植物9门159属365种,绿藻门、蓝藻门和硅藻门的种类最多,分别占总物种数的55.34%、 15.89%和15.07%.浮游植物细胞密度变化范围为3.60×10⁶～421.99×10⁶ cell·L^-1,叶绿素a (Chla)变化范围为15.60～240.50μg·L^-1,生物量变化范围为27.71～379.79 mg·L^-1,香浓-威纳(Shannon-Wiener)多样性指数变化范围为0.29～2.86.在3种类型湖泊中,EL和UL的细胞密度、 Chla和生物量均低于CL,而Shannon-Wiener多样性指数则相反.非度量多维尺度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)结果表明,3种类型湖泊浮游植物群落结构存在差异(Stres...     

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点,将长时间序列数据进行分段,从而建立分段回归函数,为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象,采用低通时序滤波轨线方法,评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程,研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明:①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点,将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高,于2006年达到第一个峰值;第2段为修复阶段（2006—2011年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低,于2011年达到谷值;第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年）,太湖的ρ（TN）呈下降趋势,ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高,至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP）,2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区,为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%,且目前仍在升高未出现转折点,气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测,为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m3〕,太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后,太湖的滞留时间呈现缩短趋势,对藻类的繁殖形成抑制,但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示:自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后,湖泊氮浓度明显降低,但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平;目前气温升高趋势仍在持续,太湖的控藻形势严峻,为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用,应当在控氮基础上加大控磷的力度,同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.      

两淮采煤沉陷积水区水体初级生产特征

在淮南潘谢矿区设置3个研究站点(PXPJ、PXGQ和PXXQ),在淮北朱-杨庄矿区内设置2个研究站点(HBZH和HBNH),于2012年和2013年分4个季度对两淮采煤沉陷积水区水体的初级生产力及碳(C)的形态特征进行了研究,其中C形态分溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC),并以此为基础分析了初级生产力与C形态及其它环境因子的相关关系.研究结果表明:受区域地理气候、水化学特征和矿区生态环境等方面影响,5个研究站点水体营养状态、初级生产力及C形态等存在着较大的跨度范围. 5个站点4个季度研究期间叶绿素a(Chla)浓度均值范围为3.7~71.5mg/m3,POC浓度均值范围为0.9~4.0mgC/L,总初级生产力(GPP)均值范围82.4~2305.4mgC/(m2?d), 淮南沉陷积水区水体营养状态和初级生产力明显高于淮北沉陷积水区.5个研究站点水体初级生产力和氮磷含量、Chla、DOC和POC具有显著的正相关性.最后根据研究结果针对性地提出了两淮矿区水生态区生态系统重建、恢复与保护的差别化原则.     

洱海水体氮磷时空分布及其对ρ(Chla)的影响

为探讨影响洱海藻类生长的主要水质因子,对洱海近20年的水质变化及2009—2010年水质和ρ(Chla)时空变化进行了研究. 结果表明,1992年以来上覆水中ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)总体呈上升趋势,近年来有所下降,ρ(Chla)与ρ(TN)和m(N)/m(P)呈显著正相关. 2009年5月—2010年12月上覆水中ρ(TN)为0.20～0.96mg/L,ρ(TP)为0.018～0.042mg/L,ρ(Chla)为6.02～22.48μg/L;年内ρ(TN)和ρ(TP)最高值均出现在7—8月,m(N)/m(P)和ρ(Chla)最高值出现在8—9月,ρ(Chla)与m(N)/m(P)呈极显著正相关.随水深增加,ρ(TN)和ρ(TP)呈上升趋势,ρ(Chla)呈下降趋势;1d内ρ(TN)最高值出现在17:30前后,ρ(TP)和ρ(Chla)最高值出现在14:30前后,ρ(Chla)与ρ(TP)呈显著正相关;年内7—8月水质最差. 洱海水体ρ(Chla)年际变化主要受ρ(TN)和m(N)/m(P)影响,年内变化主要受m(N)/m(P)影响,而日变化则主要受ρ(TP)影响.      

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例

为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性”的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备”组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明：试验进行56 d时,河道上、中、下游COD、NH₃-N和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO质量浓度由1.1 mg/L上升到4.5 mg/L。河道水质修复得到明显改善,符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。     

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。     

生态修复工程对人工湿地水质的影响研究

以生态修复工程应用于人工湿地后对水质的影响为研究对象,从2013年-2015年,对示范区水质进行了动态监测:2013年主要对湿地进行背景资料调查;2014年选取总体污染物浓度较高的两处湿地作为研究对象,通过入水、出水的水质监测结果,研究生态修复工程对水质的改善效果;2015年在示范区全面实施生态修复工程,在补水水源污染物浓度与2013年相差不大的情况下,研究示范区湿地的整体水质情况。结果表明,生态修复工程的实施对湿地水质有一定的改善作用。     

蠡湖水体透明度的时空变化及其影响因素

为揭示浅水湖泊水体SD(透明度)下降的主导因子,根据2012—2013年现场调查资料和历史监测资料,分析了浅水湖泊蠡湖SD的时空分布特征、变化规律及主要影响因素,并重点探讨了SD与ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(Chla)和ρ(DOC)的相互关系. 结果表明:SD在年内变化范围为20.0～209.0 cm,平均值为64.1 cm,总体上呈西蠡湖大于东蠡湖、湖心大于沿岸区的分布趋势;春、夏、秋、冬四季的SD分别为(51.1±15.1)、(41.3±10.6)、(28.3±7.4)和(127.1±43.2)cm,表现为冬季>春季>夏季>秋季,冬季SD平均值可达127.1 cm,而秋季仅有28.3 cm. 多元回归分析表明,ρ(TSS)是影响水体SD的最主要因子,其次为浮游藻类生物量;SD与ρ(TSS)呈幂函数关系,拟合方程为y=220.61x-0.545 0.