4种浮床植物吸收湖泊水体氮磷能力试验研究

选取美人蕉、黄菖蒲、再力花和千屈菜4种常见植物作为研究对象,建立淀山湖富营养化防治植物浮床试验工程,对其生长特性和氮磷吸收能力进行试验研究。结果显示：采用上下层尼龙网固定种植方式有利于浮床植物的快速生长繁殖;美人蕉和再力花生长繁殖能力和成活率均高于黄菖蒲和千屈菜,11月份美人蕉和再力花的分蘖数分别达到64株和78株,收割时生物量（鲜重）分别为移栽前的364倍和585倍;植物体内的氮磷累积量差异主要来自于生物量的差异,美人蕉和再力花对氮磷的吸收能力显著高于黄菖蒲和千屈菜,两者体内氮磷含量分布均为茎叶〉根系;再力花对氮的吸收能力最强,植物收割氮获得量达到457．11g／m^2,美人蕉对磷的吸收能力最强,达到4129g／m^2,美人蕉和再力花可以作为淀山湖水体富营养化防治的浮床栽培植物来进行推广应用。     

3种浮床植物生长特性及氮、磷吸收的优化配置研究

选取美人蕉、再力花和千屈菜3种当地常见植物作为研究对象,构建上海市淀山湖富营养化治理生态浮床工程,对3种植物的生长特性、氮磷吸收能力的优化配置进行比较研究.结果表明,成活率为:美人蕉83.33%,再力花83.33%,千屈菜为76.67%.除千屈菜外,其他2种植物基本没有出现病虫害,收割时再力花和美人蕉两种植物的生物量较移栽时均有明显增加,分别为3.65kg/株和2.40kg/株;3种植物对水体TN、TP的吸收能力差异显著(P￡0.05),单位面积磷吸收量排序为美人蕉>再力花>千屈菜;单位面积氮吸收量大小排序为再力花>美人蕉>千屈菜.美人蕉与再力花栽种面积比为4:3时,混作浮床系统比单种美人蕉时磷吸收量低7.72g/m2,但是氮吸收量却高85.42g/m2,所以此种面积搭配的浮床系统能够在保证较高水平磷吸收量的条件下,具有比单种美人蕉的浮床系统更强的氮去除能力;美人蕉与再力花栽种面积比为3:4时,混作浮床系统较单种再力花时氮吸收量降低21.09g/m2,磷吸收量高出7.72g/m2,故此面积搭配的混作浮床系统能够在保证氮吸收量较高的同时,比单种再力花的浮床系统吸收更多的磷.     

4种浮床栽培植物生长特性及吸收氮磷能力的比较

选取美人蕉、风车草、菖蒲和香根草4种常见的浮床植物为研究对象,对其生长特性及吸收氮磷的能力进行比较研究.结果显示,4种植物的成活率均在90%以上,移栽后60-100d为植物的快速生长期.经过4个月的生长.4种植物水面上部生物量均明显高于下部;除香根草外,其它3种植物体内的氮磷含量均呈叶>根>茎的分布;植物体内的氮、磷累积量大小依次为美人蕉>风车草>菖蒲>香根草.植物吸收占浮床系统氮去除的比例均低于40%,占浮床系统磷去除的比例均高于55%.4种植物中,美人蕉对水体中氮磷的吸收能力最强,可以将其作为三峡库区次级河流的浮床栽培植物进行推广.     

不同水生植物在暴雨湿地中的水质净化作用

选择菖蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾和水花生(空心莲子草)5种典型的湿地水生植物,以武汉动物园猩猩馆流域为研究区域,通过三年的长期定位试验,研究了这5种典型水生植物对暴雨径流湿地中氮、磷等不同污染物的吸收能力、养分负荷变化、吸附解析性能以及去除贡献率。结果表明,水生植物对氮、磷的吸附能力主要与水生植物的生物量有关,随着生物量的增加逐渐升高。在降雨量逐渐减少的情况下,植物体吸收的氮磷占流域年输入总氮的百分比可以从7.8%升高到35.9%,占流域输入总磷的百分比从21.8%升高到69.4%。在这5种典型水生植物中,芦苇对湿地中氮的吸收能力最强,鸢尾对湿地中磷的吸收能力最强;芦苇和菖蒲茎叶中的氮、磷、钾元素含量要高于根系中的养分含量;不同的植物种类在腐烂时污染物的释放量差异较大,其中鸢尾释放量最大,其次是菖蒲和美人蕉,芦苇释放量最少;而菖蒲对水中高锰酸盐指数和TP的吸附量最大,其次是鸢尾、美人蕉和芦苇。     

新型人工湿地对磷的去除特征研究

人工湿地因其治理污染方面的诸多优势,为各国政府所重视。本研究通过设计6种新型人工湿地组合床试验,得出组合床对TP的去除率由大到小:再力花组合床>鸢尾组合床>鸢尾浮床组合床>菖蒲组合床>空白床>茭白组合床>美人蕉组合床;DIP去除率:再力花组合床>菖蒲组合床>鸢尾组合床>鸢尾浮床组合床>空白床>茭白组合床>美人蕉组合床。组合床对两种形态磷的去除率无明显的相关性。人工湿地去除磷污染相关研究中结合基质、水污染浓度和植物,特别是在植物选择中结合植物组织结构类型综合考虑组合达到最佳效果。     

水耕植物过滤法去除氮磷的影响因素及途径

采用水耕植物过滤法(hydroponic bio-filter method,HBFM)净化富营养化地表水的试验表明,在水力负荷为3.0 m³/(m²·d)的条件下,TN、TP年平均去除率分别为16.8%、30.8%,年平均去除速率分别为1.0、0.1 g/(m²·d)．通过底泥沉积去除的氮、磷分别占系统氮、磷总去除量的62.2%和75.9%,是TN、TP最主要的去除途径．HBFM的最佳水力负荷为3.0～4.0 m³/(m²·d).西洋菜收割时的剪割强度影响其氮磷吸收速率,每次剪割长度不得超过10　cm.收割频率为1次/月时不会影响HBFM的氮磷去除效果.     

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.      

处理生活污水湿地植物的筛选与净化潜力评价

为了建立一套科学的湿地植物筛选与净化潜力评价体系,以17种湿地植物为材料,在综合应用原有各种湿地植物筛选与评价指标的基础上,增加植物逆境酶和基质酶,对所有指标进行聚类分析.结果表明,17种植物的根系数量、长度、活力、叶片过氧化物酶活性、生长量、氮磷平均浓度、氮磷的积累能力存在一定的差异,根系附近基质脲酶活性与磷酸酶活性也存在一定的差异.根据净化潜力的综合评价体系,可以把17种植物聚类为3大类,第1大类净化潜力较强,包括美人蕉、芦苇、风车草、水葱、再力花、千屈菜、花叶美人蕉;第2大类净化潜力中等,包括菖蒲、花叶芦竹、香蒲、梭鱼草;第3大类净化潜力较弱,包括野芋、鸢尾、灯心草、葱兰、泽泻、花菖蒲.     

3种浮床植物及人工水草去除水中氮磷的研究

引种了能越冬的浮床植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾,采用维纶醛化丝制作平行排列式人工水革,与美人蕉进行水质改善比较研究.对SRP,TP,NH4+-N,TN的去除率分别为70.39%～99.22%,62.07%～94.98%,58.03%～99.26%,59.67%～91.06%.其中,黄菖蒲去除效果突出,对4种污染指标的去除速率分别达到98.42,88.98,1 118.87和1 668.06mg/(m2·d),其次为美人蕉、西伯利亚鸢尾,人工水草最弱.黄葛蒲对4种污染指标的去徐速率分别是美人蕉去除速率的2.93,2.82,3.63和5.31倍.黄菖蒲和西伯利亚鸢尾耐寒能力强,能越冬,管理工作量小,且西伯利亚鸢尾在冬季有较好的景观效果.推荐黄菖蒲和西伯利亚鸢尾作为城市水体生物浮床水质改善的主要植物.     

潜流湿地中填料的理化作用及对植物生长的影响

填料是潜流湿地的重要组成部分,它不但直接参与污染物的去除,而且对植物的生长和生理活动产生重要影响.本研究采用河北围场产沸石和秦皇岛产页岩,通过X射线荧光光谱和X射线衍射分析,确定了2种填料的元素组成和矿物组成,揭示了填料去除氮磷及缓冲H⁺的作用机理.研究表明:沸石和页岩都具有较发达的中孔结构,页岩对NH₄⁺-N的吸附能力小于沸石;页岩主要组成为CaCO₃,对PO₄^3--P的去除能力大于沸石,且对水中的H⁺有较好的缓冲作用.在处理酸性淀粉废水的小试系统中,页岩中的菖蒲和芦苇,其叶片相对绿度、茎根比、平均株高等指标均好于沸石中植物.种植在页岩中的菖蒲和芦苇,其根系活力分别为沸石中植物的3.7倍和1.6倍.页岩中菖蒲,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的7.8倍和3.4倍;页岩中芦苇,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的3.3倍和2.2倍.由于为植物提供了pH稳定的根系微环境,页岩比沸石更适合植物生长.     

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。     

3种湿地植物在水培条件下的生长状况及根系分泌物研究

湿地植物是人工湿地的核心部分,其根系分泌物是人工湿地的主要内部碳源.本研究分析了美人蕉、茭白、水柳等3种湿地植物在水培条件下的生长状况和根系分泌物特性.本实验条件下美人蕉、茭白、水柳在120 d的平均生物量/初始生物量分别为9.1、 3.7和4.7.植物根系分泌物的量与生物量正相关,分泌能力随生物量的增加而降低,生长期内,水柳的平均分泌能力为0.92 mg·(g·d)^-1,美人蕉为0.47 mg·(g·d)^-1,茭白为0.43 mg·(g·d)^-1.通过三维荧光光谱分析,3种植物的根系分泌物均以小分子有机酸和芳香族蛋白质为主.本研究表明,美人蕉、水柳为适宜的湿地植物.     

不同挺水植物在生活污水中生长量及去污能力比较研究

以千屈菜、香根草、芦苇、香蒲、美人蕉、水葱、风车草7种常见挺水植物为对象,研究了在生活污水中进行培养的植物生长量和氮磷积累量差异以及改善水质指标的能力差异。结果表明:芦苇和美人蕉的生长量显著高于其他植物,美人蕉的氮磷积累量最高,美人蕉和芦苇对污水的综合处理效果最好。     

美人蕉根系对铜绿微囊藻的化感作用

通过在铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)培养物中添加美人蕉(Canna indica)种植水的方式,研究了美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制效应. 结果表明:①以蒸馏水培养3 d收集获得的美人蕉种植水对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用; 在与铜绿微囊藻共培养20 d后,美人蕉种植水对铜绿微囊藻的抑制率最高可达64.4%,对照组铜绿微囊藻中ρ(Chla)是种植水的1.98倍. ②美人蕉种植水(根系分泌物)中有乳酸、己二酸、棕榈酸、乙二醇和硬脂酸等10种脂肪酸,其根系提取物中有乳酸、3-儿茶酚乳酸、亚油酸和棕榈酸等19种物质. ③美人蕉种植水和根系提取物中乳酸含量均最高,美人蕉根系提取物中化合物种类多于种植水,美人蕉种植水中绝大部分化合物在其根系提取物中均可找到. 推断美人蕉自身代谢产生的化感物质释放于水体中,可有效抑制铜绿微囊藻的正常生长.      

微纳米曝气对植物浮床处理支浜水脱氮效果的影响

为探索微纳米曝气技术对再力花植物浮床脱氮的影响,研究了不同曝气方式〔微纳米曝气组、鼓风曝气组、无曝气浮床(对照组)〕的处理效果. 结果表明,与对照组相比,微纳米曝气组对TN和NH₄+-N的去除率提高了13.35%和21.72%,而鼓风曝气组分别提高了5.64%和10.61%. 但微纳米曝气形成的富氧环境不利于NO₃--N的去除,去除率低于鼓风曝气组和对照组浮床. 微纳米曝气对植物的生长有显著改善,试验结束时植物生物量增加了65.38%,而鼓风曝气组、对照组分别只增加了21.05%及63.93%. 植物吸收的TN也存在显著差异,微纳米曝气组最高,为90.60 mg,鼓风曝气组为54.84 mg,对照组为63.42 mg. 微纳米曝气比鼓风曝气具有更好的充氧效果,可显著改变植物根系微环境,有利于植物根系氨化细菌、硝化细菌的生长,但不利于反硝化细菌的生长.      

三江平原沼泽湿地污水处理的实地模拟研究

现场模拟发现，沼泽湿地生态系统对污水中N、P的净化速度随时间的延长呈指数规律下降，初期净化效果与污水中N、P的含量为正相关关系。毛果苔草（Carex lasiocarpa）生态系统和乌拉苔草（Carex meyeriana）生态系统对N、P的去除量大于纯沼泽水，毛果苔背系统又高于乌拉 苔草，表明植物各类和重量、泥炭土厚度等都影响净化效率。通过统计显示，毛果苔草生态系统不同组分对N的净化能力大小的排列次序为：茎叶＞泥炭＞根系＞枯落物；对P的净化能力排列次序为：根系＞泥炭＞茎叶＞枯落物。按单位质量组分对P的去除量由小到大对比，泥炭：茎叶：枯落物：根第为1.00:1.81:2.95:3.84；而对N的净化效果由小到大对比，泥炭：枯落物：根系：茎叶为1.00:1.62:2.00:5.11。毛果苔果地上部分单位干重对N的吸附量是地下部分的大约2.6倍，表现出N具有从根系向茎叶传递积累的特性；相反，毛果苔草地下部分单位干重对P的吸量是地上部分的大约2.1倍，显示P主要积累于毛苔草的根系中。     

植物及存水区对南方生物滞留池去污效果的影响

以柳叶马鞭草、菖蒲、鸢尾和美人蕉及南方红壤构建5个生物滞留池模拟装置,研究植物和IWS(内部存水区)及其交互作用对径流中TSS、COD、NH_3-N、NO_3~--N、TN和TP去除的影响,定期测定植物的叶绿素含量、株高和游离脯氨酸含量等生理指标,以探讨植物的生长适宜性。结果表明:植物对COD、NO_3~--N和TN的去除影响较大,其去除率分别为68.84%~77.28%、13.09%~59.61%和42.41%~71.75%,柳叶马鞭草和美人蕉的NO_3~--N及TN去除能力显著高于菖蒲和鸢尾(P柳叶马鞭草>鸢尾>菖蒲,美人蕉和柳叶马鞭草的去污效果和长势较好,适宜在南方生物滞留池中种植。     

人工湿地处理污染河水和湿地植物腐烂分解影响研究

以高原复合型人工湿地为研究对象,在水力负荷为0．067m／d的条件下,监测湿地对CODCr、TN、TP、氨氮的去除率达到了66．3％、82．5％、43．2％、76％;采集了梭鱼草、美人蕉、芦苇、水葱、茭白、再力花6种挺水植物地上部分,测定了它们的TN、TP、有机质等营养物质含量和它们腐烂分解过程中TN、TP、COD等释放强度。结果表明：梭鱼草、美人蕉、茭白释放强度较强,再力花和芦苇释放强度较弱,在选择湿地植物时综合考虑植物吸收污染物能力情况下,可以优先考虑再力花、芦苇等植物。