苦草对富营养化水体中氮磷营养盐的生理响应

为认识湖泊富营养化过程中沉水植物衰退机制,通过室内模拟试验,利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)测定了苦草(Vallisneria natans)在水体富营养化过程中不同氮磷营养盐水平下的荧光参数,并结合苦草其它生理指标,研究了苦草对水体富营养化过程中氮磷等营养盐浓度升高的响应.结果表明,苦草对水体氮、 磷营养盐浓度的改变响应迅速,各处理组在处理2～6 h后最大量子产量都显著下降,处理12　h后与处理前相比没有显著的差异,各处理组之间没有显著差异;水体氮、 磷营养浓度偏高（处理组D）或偏低（处理组A）都增强强光对苦草的抑制作用,从而影响光合作用,处理组B、 C苦草实际光合作用能力(平均量子产量)显著高于处理组A、 D苦草实际光合作用能力（p<0.05）;在一定的水体氮磷营养盐水平范围,苦草叶绿素含量随氮磷水平的升高而增大,水体氮磷营养盐浓度达到处理组D水平,苦草植物体内叶绿素含量下降;植物体内丙二醛(MDA)的含量在不同处理组中存在变化,处理组B丙二醛最低,处理组D最高.这说明,苦草比较适合在富营养化水体生长,但富营养化水体中,过高浓度的氮、 磷浓度可抑制苦草光合生理活动,进而影响苦草的生长.     

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。     

水体氮磷营养负荷对苦草净化能力和光合荧光特性的影响

以沉水植物苦草(Vallisneria natans)为对象,通过室内控制实验,研究营养盐负荷对苦草净化水体氮磷能力的影响;利用水下饱和脉冲荧光仪(Diving-PAM)研究营养盐负荷对苦草光合荧光特性的影响.结果表明,在本实验设置的氮磷浓度范围内(TN≤12 mg·L-1,TP≤1.0 mg·L-1),随营养盐浓度的升高,苦草对水体氮磷的净化能力逐渐增强:在高浓度营养盐组(TN=12 mg·L-1,TP=1.0 mg·L-1),水体氮磷去除率可达95%以上,当铵态氮含量较高时,苦草优先吸收铵态氮;中高浓度营养盐组(TN:8~12 mg·L-1,TP:0.6~1.0 mg·L-1)对苦草叶片Fv/Fm无显著影响;低浓度营养盐组(TN=3 mg·L-1,TP=0.3 mg·L-1)能够提高苦草叶片的Fv/Fm,有利于苦草生长.在本实验条件下,水体氮磷营养盐浓度越高,对苦草叶片的光合活性和光耐受能力抑制作用越明显;随着水体营养盐逐步下降,苦草叶片的光合活性逐渐恢复,捕光能力无明显变化.     

营养盐对白洋淀草型富营养化的驱动与限制

对流入白洋淀的府河水体及沉积物中氮、磷营养元素进行了测试,并结合1991~2007年的历史数据,研究了白洋淀富营养化的基本特征及营养盐驱动机制.结果表明,府河氮、磷浓度严重超标,属于劣Ⅴ类水体.草型湖泊水生植物的生长与水体中营养盐限制类型密切相关.在高营养盐浓度下,水体氮、磷相对比(N/P)为14~16时,有利于水生高等植物生长,促使芦苇成为白洋淀优势物种.草型富营养化是白洋淀的基本特征,氮是湖泊草型富营养化的限制因子.通过降低府河输入白洋淀的含氮污染物总量,可有效缓解白洋淀草型富营养化状况.     

于桥水库沉积物-水界面氮磷剖面特征及交换通量

于桥水库是天津市重要的饮用水源地,但近年来呈现富营养化加重趋势,而其内源负荷及污染分布特征尚不清楚.本研究利用Peeper(pore water equilibrium)技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析于桥水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样分析沉积物中易释放态氮及磷的赋存特征,并利用原柱样静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明:(1)沉积物中活性磷、氨氮、硝态氮和亚硝态氮的含量分别为0.5~6.5、0.5~10.9、2.2~16.2和0.05~0.6 mg·kg~(-1),在垂直方向随深度增加营养盐含量降低,而在空间分布上差异显著.(2)上覆水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度较低,间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N质量浓度远大于上覆水,表明于桥水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N具有在0~5 cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.(3)静态释放结果表明,PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N从沉积物间隙水扩散至上覆水中,其释放通量分别为1.1~13.3 mg·(m~2·d)~(-1)和20.6~250.5 mg·(m~2·d)~(-1);NO-3-N交换通量在-20.4~33.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间,NO_2~--N交换通量在-7.4~0.4 mg·(m~2·d)~(-1)之间.PO_4~(3-)-P和NH_4~+-N为于桥水库主要的沉积物内源向上覆水释放营养盐,总体释放速率在空间上呈现南高北低、淋河口和水坝前较高的释放特征.与类似研究比较可知,于桥水库沉积物-水界面通量相对较高,表明沉积物是于桥水库上覆水营养盐的重要来源.     

水体的营养水平对苦草(Vallisneria atans)生长的影响

在室外控制条件下,以太湖梅梁湾水体现状营养水平(ρ(TN)为5 mg/L和ρ(TP)为0.2 mg/L)为依据,研究营养盐含量升高对苦草生长的影响.结果表明:①在满足光补偿点及无种间竞争等的条件下,苦草在营养水平为ρ(TN)＞10 mg/L和ρ(TP)＞0.4 mg/L的水中也能成活.②随着营养盐含量的升高,苦草生物量的增长率逐渐降低,当水中ρ(TN)达到10 mg/L和ρ(TP)达到0.4 mg/L时,苦草的生物量开始减少;营养盐含量升高对苦草叶片特征的影响不明显,而苦草根状茎的生物量却随着营养盐含量的升高而逐渐减少,当水体营养水平达到ρ(TN)为10 mg/L和ρ(TP)为0.4 mg/L时,除叶片长度外,苦草的其他形态指标值均显著下降.③在梅梁湾水体现状营养水平的基础上,当水中磷含量增加1倍时对苦草生长造成的抑制作用大于氮含量增加1倍时;当二者均增加时,对植物生长造成的抑制作用显著增加.     

清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价

于2013年8月和2014年1月先后2次在清水江流域进行水质监测,阐述了清水江流域氮、磷的时空分布特征,并对其富营养化状态进行评价。结果表明:清水江流域氮、磷污染严重,ρ(TN)的平均值为2.08 mg/L,ρ(TP)为0.80 mg/L((PO_4~(3-)-P)占77%)。流域氮、磷时空分布特征明显,下游氮元素的浓度明显比上游和中游低,磷元素则表现为在中游最高。富营养化评价综合指数表明清水江流域总体呈富营养化状态,清水江流域N/P比例关系显示干流上旁海(4号)到南加(9号)之间的河段以及支流重安江和卡龙河表现为氮限制,干流上的其他河段和支流表现为磷限制。     

黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷吸收动力学研究

为在不同营养状况的富营养化水体修复中选择相应的养分吸收效率的水生植物,比较黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans)对氨氮、硝态氮和磷的吸收动力学特征。结果表明,黑藻和苦草对氨氮、硝态氮和磷的最大吸收速率Vmax分别为4.38、5.31;3.15、2.23;1.63、3.57μmol/(L.h.g)。米氏常数Km分别为84.7、376.7;45.8、6.0;54.4、516.2μmol/L。苦草对氨氮和磷的吸收具有较高的Vmax和Km值,而黑藻对氨氮和磷的吸收具有较低的Vmax和Km值。     

絮凝控制高浓度藻华对水质和植被恢复的影响

模拟了叶绿素a浓度为1001.63μg/L的高浓度蓝藻水华,选用聚合氯化铝(PAC),氯化铁(FeCl₃),阳离子淀粉-壳聚糖(CSC)3种絮凝剂实施应急控藻,探究其对水质和沉水植被恢复的影响.研究发现, FeCl₃和CSC处理后水体DO分别降至1.35, 0.61mg/L,氨氮则高达24.93, 45.74mg/L,引发水体持续的重度黑臭;相比之下, PAC处理后ORP、DO、氨氮明显改善,分别为-76.00mV、3.64mg/L、9.25mg/L,且优于空白处理的-140.43mV、2.34mg/L、13.10mg/L,水体重度黑臭持续时长从15d减少至4d,沉水植被恢复潜力提升,其中伊乐藻(Elodea canadensis)的生物量显著增加,优于无藻华对照(P<0.05);FeCl₃和CSC处理未能缓解苦草(Vallisneria natans),伊乐藻受到的生长胁迫,甚至加剧了对伊乐藻的生长胁迫,且CSC处理显著抑制了伊乐藻的叶数,株高,生物量的增长(P<0.05).结果表明,絮凝沉降可以快速控制湖...     

苦草对不同浓度氮净化效果及其形态转化规律

为研究不同营养程度下水生植物对污染物的净化效果,选择长江中下游河流和湖泊水体中典型沉水植物苦草作为研究对象,在2006-09-07～2006-09-22期间开展了7种氮浓度条件下,苦草对水体氮的净化效应及氮在植物体内累积分布规律研究,并分析了水体中氮形态的转化特征.结果表明,试验期内苦草在氮浓度低于60.0 mg/L范围内表现为对水体中氮较强的净化作用,且对总氮的净化效果具有相似的规律性.但是当水体氮浓度大于80.0 mg/L时,苦草对水体氮净化的贡献无明显的规律性.氮在植物体内的累积与水体中氮浓度相关,但其在地下部和地上部的分配规律与浓度的差异无关.水体中氮的形态转换与总氮浓度相关,水中氮浓度低于20.0 mg/L时,氨氮浓度迅速降低,但随着氮浓度的增加,氨氮所占比例明显增大,表明苦草对不同氮浓度条件氮净化具有明显的差异和影响.     

深圳近海海域营养现状分析与富营养化水平评价

根据2002~2007年对深圳近海海域水质的调查资料,阐述了深圳近海9个研究区域营养盐的时空变化特征,研究了营养盐氨氮、硝氮、亚硝态氮及磷酸盐和环境因子的相关关系,并利用有机污染指数、富营养化指数和潜在的富营养化对海域进行了评价.结果表明,深圳西部海域营养盐水平远高于东部海域,其中2002年和2006年营养盐的污染水平相对较高.东部海域水体中磷酸盐和无机氮的多年平均值为0.007 mg/L和0.078 mg/L,而西部海域则分别高达0.090 mg/L和1.544 mg/L.营养盐与pH和盐度等环境因子呈显著的负相关关系.研究区域的N/P多数大于Redfield比值,属于严重的磷缺乏区域.富营养化评价表明,深圳东部海域的富营养化程度远远小于西部海域,东部海域的富营养化指数6 a平均值为0.11,而西部海域则为42.15,基本上属于磷限制中度潜在性富营养化区,个别海域已达到磷限制潜在性富营养化状态.     

三岔河梯级水库生源要素的时空变化特征

氮磷硅等生源要素是影响水体初级生产力、水生态系统结构与功能的重要因素。为了解梯级水库-河流体系营养盐的时空变化特征,对三岔河梯级水库(平寨水库、普定水库、引子渡水库)及入库河流进行了季度调查,分析了其氮、磷、硅营养盐浓度及其相关环境因子。结果显示,溶解硅(DSi)、总溶解氮(TDN)、PO_4~(3-)浓度分别为049～381、212～498、064～761×10~(-2)mg/L,平均值分别为199、325、003 mg/L。TDN和PO_4~(3-)浓度季节性变化较为明显,但空间变化较小;DSi的时空变化均较为显著。TDN浓度夏季较高,而PO_4~(3-)浓度春、冬季较高。TDN与叶绿素显著正相关,而PO_4~(3-)与温度显著负相关,表明两者的影响因素不同。DSi浓度水平沿程依次降低,主要受生物作用控制。DSi浓度随水体深度增加而增加,秋季尤为显著;而TDN和PO_4~(3-)在剖面上的变化因季节和水库的不同而不同。     

珠江河口氮、磷营养盐的季节分布特征及影响因子研究

本文围绕珠江河口氮、磷营养盐的季节分布规律,采用皮尔逊相关分析、“营养盐-盐度”双端元模型探讨氮、磷营养盐的主要影响因子和潜在来源,并对珠江口海域水体进行富营养化评估。结果表明,珠江河口氮、磷营养盐浓度整体较高（均值分别为0.72 mg/L和0.021 mg/L）,呈河口湾顶到外海递减的趋势;氮、磷季节变化差异显著,夏季高于其他季节;外海水团对氮的稀释、混合作用高于磷。“营养盐-盐度”双端元模型结果显示,在夏季和秋季,无机氮浓度减小的原因主要是海洋生物的吸收作用（叶绿素a浓度>10μg/L）;而在秋季和冬季,其浓度减小的原因主要是河口水体混合和径流量小导致无机氮的输入减少。活性磷酸盐主要来自附近城市的污水排放,其浓度减小的原因主要是浮游植物吸收和泥沙吸附。研究海域浮游植物的生长主要受磷限制,水环境呈中度富营养化,因此,夏季爆发富营养化的概率很大。     

水体氮磷浓度对两种沉水植物上附着藻类的影响

为了了解富营养化进程中湖泊水体氮、磷浓度升高对不同沉水植物上附着藻类的影响,通过室内模拟实验,设置3组不同氮磷浓度,研究了常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)上附着藻类生物量及其种群组成.结果表明,附着藻类生物量随水体氮、磷浓度的升高呈显著增加的趋势;狐尾藻上附着藻类生物量均高于苦草,且随富营养化水体氮、磷浓度升高差距越来越大.不同沉水植物上藻类群落组成均以硅藻门、蓝藻门及绿藻门占优势,但优势藻组成和优势藻数量存在差异.研究结果不仅丰富了淡水水体附着藻类生态学的理论知识,也可为富营养化湖泊生态修复过程中沉水植物群落的构建提供一定的理论依据.     

山东某水库水体富营养化状况分析

以2005～2008年山东某作为饮用水水源地的水库三个监测站位水质的调查数据为依据,对该水库水体富营养化现状进行了评价。研究了水库水体中主要氮营养盐的季节性分布规律及其形态组成。结果表明,该水库水体处于中富营养状态。水库水体中总氮含量年均值都在10.75～17.37mg/L之间,平均值为12.70mg/L。总氮为主要污染物质,并随季节变化明显,枯水期浓度高于丰水期。该水库水体溶解态无机氮(DIN)是总氮的主要存在形式,而其中又以硝酸盐氮(NO3--N)为主,平均占到DIN的80%以上。氮素污染多以还原态氨氮(NH4+-N)的形式排入水体,经过硝化作用,NH4+-N氧化成亚硝酸盐氮(NO2--N),然后再氧化成稳定的NO3-N,并且消耗掉水体中大量的氧。入库河流水体中的NO3--N主要来自农田径流、上游城市污水、城市径流以及库区村,NH4+-N的来源主要是城市污水、工业废水以及少量的生活垃圾。     

不同营养水平下苦草对附着和浮游藻类的影响

通过室内培养,研究了不同营养盐浓度下苦草对附着藻类和浮游藻类的影响,同时比较了两种藻类对不同营养盐浓度的响应,结果发现附着藻类在中高营养盐浓度下生物量较高而浮游藻类在中低营养盐浓度下生物量较高,虽然两者对营养盐的响应不一致,但其最大量都出现在中高浓度的营养盐状态下。在中低营养盐浓度下(ρTN=0.4～2.5mg/L),苦草促进附着藻类而抑制浮游藻类,即相比于浮游藻类而言,附着藻类对苦草的敏感性较低。在较高营养盐浓度(ρTN=4.5～6.5mg/L)下,苦草对附着藻类产生了极显著的抑制作用,且这种抑制作用随着营养盐浓度的增加而增强,在ρTN=6.5mg/L的处理条件下,苦草对附着藻类的抑制率近80%,但是在此营养盐浓度处理下,苦草对浮游藻类的抑制作用却减弱甚至消失了。     

挺水植物浮床对再生水补水景观水体的修复

随着城市水资源短缺现象愈发严重,再生水成为景观水体的重要补水来源。然而再生水所含营养盐浓度普遍高于受纳水体,导致再生水补水景观水体易出现水体富营养化现象。该文利用浮床技术种植4种挺水植物:美人蕉、鸢尾、千屈菜、旱伞草,通过4种植物伸展于水中根部对营养盐的吸收以及其浮床上植株体对营养盐的积累作用,将水体中的氮磷等营养盐迁移转化至植物体内,并以定期收割植物的方式将其与水体分离。通过植物修复,水体水质由Ⅴ类提高到Ⅳ类,除TN外其余指标达到Ⅱ类。水体中TP浓度从0.25 mg/L下降到0.05 mg/L,TN浓度略有下降,保持在0.5 mg/L,浊度由90 NTU降到10 NTU以下,叶绿素含量由原来的10 mg/m~3降低到1 mg/m~3左右。实验结果表明,植物修复能够有效地改善已呈现富营养化的再生水景观水体。     

毒性物质苯酚对除磷系统污泥活性及性能的影响

为了探究毒性物质苯酚对生物除磷系统污泥性质及性能的影响,建立序批式厌氧/好氧(A/O)序批式反应器,通过控制进水苯酚含量分析了苯酚对生物除磷系统活性污泥及除磷性能的影响。结果表明:低浓度苯酚对活性污泥及生物除磷性能影响不明显,而高浓度苯酚(50 mg/L)条件下COD去除率为77. 8%～79. 2%,出水ρ(PO_4~(3-)-P)为1. 27 mg/L,PO_4~(3-)-P去除率仅为79. 3%。此外,高浓度苯酚能够减少污泥中总悬浮固体(MLSS)和提高污泥体积指数(SVI),从而导致污泥膨胀。苯酚存在可抑制聚磷菌厌氧释磷和好氧吸磷,当苯酚含量为50 mg/L时,厌氧最大释磷量仅为41. 9 mg/L,远低于空白组。此外,苯酚在活性污泥系统中能被部分降解,并且好氧降解高于厌氧降解。苯酚存在能够抑制生物除磷相关关键酶的活性。     

亚硝态氮胁迫对日本蟳消化酶活力及同工酶表达的影响

亚硝态氮是养殖水体中常见的胁迫因子.为探讨亚硝态氮对养殖蟹类的毒性作用,采用生物酶测定及聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,研究了水体中不同浓度(0.15,0.3,2,5,10,20mg/L)亚硝态氮胁迫下日本蟳肝胰腺消化酶活力的变化,以及高浓度(20mg/L)亚硝态氮胁迫对日本蟳同工酶表达的影响.结果表明:低浓度(0.15,0.3mg/L)的亚硝态氮胁迫对碱性蛋白酶,酸性蛋白酶,脂肪酶和淀粉酶活力均产生一定的诱导效应,且在处理7d时,除淀粉酶活力略低于对照组外,其他3种消化酶活力仍保持在较高的水平.较高浓度(2,5,10mg/L)亚硝态氮的短期胁迫(0.5~1d)会诱导酸性蛋白酶,碱性蛋白酶和脂肪酶活力的迅速升高,但随即快速下降.高浓度(20mg/L)的亚硝态氮胁迫对蛋白酶和淀粉酶活力表现出明显的抑制效应.处理7d时,胁迫浓度2mg/L及以上的实验组各消化酶活力与剂量浓度间均呈显著负相关关系.20mg/L亚硝态氮胁迫下,除肌肉中新增两条酶带(MDH-2和MDH-4)外,日本蟳鳃,肝胰腺,胃,心脏,卵,精子等组织中的α-淀粉酶(α-AMY)同工酶,乳酸脱氢酶(LDH)同工酶,苹果酸脱氢酶(MDH)同工酶和过氧化物酶(POD)同工酶均出现活性减弱或酶带数量减少现象.结果显示高浓度亚硝态氮胁迫对日本蟳消化酶活力和同工酶表达均表现出明显的抑制作用.     

象山港海水中营养盐分布与富营养化特征分析

根据2005年春季(4～5月)、夏季(6～8月)、秋季(9～10月)共15个航次象山港海域海水营养盐等调查资料,分析了该海域海水中N,P,Si营养盐的分布特征、时空变化及其结构,评价了水质的富营养化状况.结果表明,DIN的平均浓度为0.6581ms/L,3个季节中DIN均以NO3-N浓度为最高,平均值为0.6084 mg/L,占总无机氮92.5%,是象山港中DIN的主要形式;P04-P的平均浓度为0.0314 mg/L,SiO3-Si的平均浓度为1.14 mg/L.研究发现,象山港海水中DIN和PO4-P的浓度分别是24 a前的2.53倍和1.43倍.象山港海域平均Si:P,N:P和Si:N值分别为44.5,54.0,0.94,其中N:P值是24 a前的2.06倍;因此,PO4-P为限制因素.按照营养状态指数值,象山港海域3个季节,不论表、底层海水均处于富营养化状态,港底附近海域富营养化程度高于港湾口,一旦气象条件适宜,从春季到秋季该区域随时都会发生赤潮灾害的可能.