饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍研究

研究了大规模的城市饮用水源人工湿地运行初期水生植物繁衍特性和改进措施.建立了嘉兴市石臼漾生态湿地水生维管束植物名录,分析了水生植物的种类、分布面积、群落结构和生物量,目的旨在揭示石臼漾湿地运行初期其水生植物繁衍情况和群落结构特征,探讨水生植被的优化管理措施.石臼漾湿地现存水生维管束植物共计25科41属49种,远超过初始...     

平原河网型水源地水质改善的实践和思考——以嘉兴市石臼漾人工生态湿地工程为例

嘉兴市作为典型的平原河网地区,为解决河网型水源地水质微污染问题,探索建设石臼漾水厂水源人工生态湿地工程,成功改善了水源水质,保障了嘉兴市城乡居民饮用水安全,为平原河网地区采用人工湿地处理饮用水源提供经验。     

构筑根孔湿地中金属元素的来源、分布及其累积效应

石臼漾湿地是我国最大的饮用水源处理湿地,成为微污染水源水质改善的典范案例,已运行超过4年,主要运用人工湿地生态根孔技术、多级塘/植物床-沟壕系统协同净化技术来净化微污染水源.为了探明多级塘/植物床-沟壕系统对源水中常规金属K、Na、Ca、Mg、Al、Fe与重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Pb的累积效应,研究了嘉兴石臼漾湿地岸边带与植物床-沟壕系统中沉积物/土壤的金属分布与累积量.结果表明,沉积物中的金属(Mg除外)均发生了富集和累积(富集系数EF∈(1.5,10.5)1.5).湿地内重金属潜在生态风险指数(RI∈(24.7,128.9)150)基本处于轻微风险水平,其最高值出现在湿地前端约1/8处的预处理塘(RI=174.94150).总体而言,重金属风险指数随水力流程而逐步降低.在湿地前端的预处理河道、预处理塘内,重金属沉积通量(23.97~157.72 mg·m-2·d-1)较高,而植物床-沟壕系统的沉积通量((38.80±16.17)mg·m-2·d-1)相对较低.占湿地面积11.35%的预处理河道、预处理塘中沉积的重金属高达9941.65 kg,占全湿地沉积量的37.90%,是重金属沉积的关键区域.而占湿地面积57.23%的植物床-沟壕系统中截留的重金属高达10601.89 kg,占全湿地沉积量的40.41%,是重金属去除的重点区域.湿地对重金属的主要持留机制是沉积作用,在湿地中单位平均沉积通量高达32.19 mg·m-2·d-1.据估算石臼漾湿地可沉积重金属6558.40 kg·a-1,植物吸收重金属约13.16 kg·a-1.本研究证明,多级塘/植物床-沟壕系统协同净化机制能够有效持留微污染水源中的金属特别是重金属,从而有效降低石臼漾湿地净化后源水的潜在生态风险.     

石臼漾湿地冬季有机质的可生化性

在冬季,石臼漾构筑根孔湿地对有机质的去除率不高.若设想这只是一个表观现象,实际上湿地在冬季能够有效地去除水体中难降解有机质,但释放部分易生化的有机物质.为了验证这一假设,研究了冬季石臼漾湿地岸边带和植物床-沟壕系统中有机质可生化性的空间分布.结果表明:湿地内部其有机质可生化性r(BOD₅/COD_Cr)为0.26~0.84,80%数据高于可生化性下限值(0.30),远超过源水(0.0999).经过湿地净化,水体中有机质的性质发生了显著的变化.湿地内部其r(COD_Cr/TOC)比值(0.85~2.57,平均值1.90)远低于源水(5.41),大量的还原性有机物质及部分芳香族类化合物被湿地拦截和持留.这说明即使在冷季,石臼漾湿地仍对源水中的有机质具有较好的去除效果.以人工湿地生态根孔技术为核心的植物床-沟壕系统是整个湿地中水质净化特别是有机质去除的关键区域.     

黄河三角洲湿地生物多样性保护工程植被修复效果评估

开展修复效果的跟踪监测和评估是湿地生态修复的重要环节。跟踪监测可以观察湿地恢复状态和过程,找出修复过程潜在问题以便及时调整修复手段和技术的运用,从而提高修复效率,亦可为评价湿地修复效果提供数据支持。通过野外生态监测、遥感反演等手段,对黄河三角洲湿地生物多样性保护工程的植被修复效果进行评估。结果表明：南、北岸修复区土壤含水率分别提升45.86%和25.17%,土壤盐度分别下降70.51%和64.71%;南、北岸修复区的植被盖度分别提升5%和54%;NDVI指数分别提升48.4%和44.1%,修复区植被种类趋于多样,植被群落结构得到改善。不同生态修复措施对植被恢复均有效,效果差异不显著。修复区植被以芦苇为优势种,优势度为0.748,其他植被的优势度较低,植被总体盖度、芦苇密度和株高与未修复区相比差异不大。总体来说,北岸修复区植被尚未恢复至较高水平,南岸修复区植被恢复效果良好。建议在生态修复工程实施时应减轻对原生物种的破坏,实施后应关注植被恢复的滞后性,加强湿地管理以及外来物种入侵防治。该成果将为我国滨海湿地生态修复提供数据和技术参考。     

徐州市水环境治理技术的应用与分析

以徐州市云龙湖、奎河、九里湖三个不同区域的水环境生态治理为例,对治理过程中采用的植被缓冲带、人工湿地、水下森林等生态措施的构建形式,植被种类选择,水体净化原理、功能及其应用效果与适用性等进行了总结分析和探讨研究,以期为城市河流湖泊的水环境治理提供借鉴.     

白龟湖水源保护区生态修复技术研究

白龟湖水源保护区是南水北调中线工程的调蓄湖泊,是平顶山市区重要饮用水源地.针对水源保护区生态特征及存在的主要生态问题,提出构建入库河流生态修复、上游流域水土保持、河口人工浮岛、库区水体生物链、人工湿地及生态驳岸复合水生态系统等生态修复技术,为白龟湖水源保护区生态环境保护和改善以及饮水安全保障提供重要技术支撑.通过生态修复工程的实施,可使白龟湖水源保护区水质得到有效的保护,实现城市饮用水水质稳定达标.     

苏州盛泽湖湿地生态恢复初探

湿地是分布于陆生生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统。盛泽湖是位于苏州相城区东北部的天然浅水湖泊,东临阳澄湖,面积为3.86 km^2。由于当地居民对湖泊进行过度养殖和捕捞、大量的围湖造田和进行农业生产建设、工农业废水和生活污水直接排入水体及湿地附近砖瓦厂的取土等原因引起盛泽湖湿地的生态退化。用生态规划的方法来探讨如何对盛泽湖湿地进行生态恢复,并从环境效益、社会效益和经济效益来分析规划方案实施后的效果。     

衡水湖湿地恢复预案空间模拟及生态风险评价

基于湿地水位、坡度和土地利用/植被覆盖数据3个湿地生境要素,依据湿地生境自然生态单元要素组合和不同湿地恢复策略,在综合考虑水禽生境适宜性和保护区发展现状及未来目标的基础上,对衡水湖国家级自然保护区湿地的生态恢复进行了多预案设计.同时,将目标保护物种纳入考虑范围,通过对湿地恢复预案的生态指数、脆弱度和生态风险值进行评估,构建了一套相对系统的湿地恢复规划与评价体系,并通过对湿地恢复预案实施前后基础设施建设和人为活动导致的生态风险进行评估,揭示了各预案下湿地生态风险在保护区内的空间分布特征.研究表明,以湿地恢复为主的预案1的高风险值区域分布范围最大,以生境改造为主的预案2的高风险值区域分布范围在3个调整方案中最小,湿地恢复与生境改造并重的方案3的高风险值区域在3个调整方案中处于中等水平.结合鸟类适宜生境及其风险分布情况,湿地恢复和生境改造并重的方案值得推荐.     

白洋淀湿地生态环境需水量研究

采用生态水位法对白洋淀湿地生态环境需水量进行了计算.该方法主要是从湿地的水文条件出发,通过对其长序列的水文资料分析,得出该湿地较适宜的水文条件,然后再与生态环境状况进行对照分析,从而得出湿地的理想和最小生态环境需水量.通过计算,得出白洋淀湿地的最小生态水位系数是0.94,理想生态水位系数大于1.10.由此,进一步计算出生态水位和生态环境需水量,该生态水位系数也为其它类似湿地提供了生态水位计算标准.白洋淀全年的月平均最小生态环境需水量为0.87×108m3,理想生态环境需水量为2.78×108m3.计算结果表明,湿地生态环境需水量夏季最大,冬季最小,符合季节气候水文条件变化规律;从实践角度看,其生态水的配置是可行的.同时,该方法可为国内其它湿地的生态环境需水计算提供参考.     

山地河流水电开发对河岸带植物群落特征的影响

为充分了解水电开发对山地河流河岸带植物群落特征的影响,于2014年采用植被常规调查方法,在九龙江源头河流地村溪依次设置RS(源头)、PL(皮寮)、HKU和HKD(环坑水坝上游和下游)、GXU和GXD(高厦水坝上游和下游)6个样地,分析其物种多样性、相似性等的变化特征. 结果表明:①水坝建成后,水坝上游和下游流速、水位及河宽存在显著差异(P<0.05). ②沿河流纵向的自由流动河段,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均随与源头距离的增加而增大,分别由0.30±0.24、0.22±0.17增至0.87±0.20、0.38±0.03;Simpson优势度指数随与源头距离的增加而减小,HKU样地Simpson优势度最低,仅为0.20±0.10;受水电开发影响河段,水坝上游样地的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均高于水坝下游样地,而Simpson优势度低于水坝下游样地. ③沿河流横向,河岸带不同断面植物群落多样性都符合中度干扰假说,水坝建设对河流横向物种多样性的影响不显著;Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数变化总体上变化趋势一致,均表现为先升后降. ④相似性分析表明,沿河流纵向,水坝上、下游样地间物种相似性相对较高,不同组样地之间高地物种相似性最高的是HKU-HKD(0.270 3),河岸带物种相似性最高的是RS-PL(0.612 2);沿河流横向,HKU(0.392 9)、HKD(0.372 5)和GXD(0.348 8)样地的高地-河岸带物种相似性相对较高,GXU(0.173 9)样地的高地-河岸带物种相似性最低,表明水电开发导致水坝下游河岸带植物主要来源于本地种子库而非区域种子库. 结果显示,水电开发是造成河岸带植物群落发生变化的主导因子,导致水坝下游河岸带和高地物种组成趋向同质化,土地利用格局、河岸带及周围的人类干扰同样会影响河岸带植物群落的多样性和相似性.      

Ecological assessment of lakeshore wetland rehabilitation on eastern route of South-to-North Water Transfer Project

To evaluate the ecological effects of lakeshore wetland rehabilitation on the eastern route of the South-to-North Water Transfer Project, species composition, coverage, height, and biomass of wetland communities at 22 sites of the study area on the shore of Nansi Lake in April and May 2007 were investigated. The wetlands under investigation were divided into platform fields, transition zones, and shallow water zones according to differences in elevations, water levels, and human activities. The species richness index, Shannon-Wiener index, Simpson index, and Pielou Evenness index were adopted to delineate and discuss the ecological effects of lakeshore wetland rehabilitation in 22 quadrates. Results showed that the species richness of the wetland areas after 2 years’ rehabilitation amounted to 47 of 24 families, higher than 25 of 20 families in areas without rehabilitation. The biodiversity index and abundance index of rehabilitated areas were also higher than those of platform fields and fish ponds where there was no rehabilitation. In addition, the Shannon-Wiener index, Simpson index, and community evenness index of platform fields in rehabilitated wetland areas were 1.619, 0.745, and 0.860, respectively, higher than those of the platform fields before rehabilitating. The results suggested that the constructed lakeshore wetland played an important role in protecting the diversity of species.     

Contaminant removal from low-concentration polluted river water by the bio-rack wetlands

The bio-rack is a new approach for treating low-concentration polluted river water in wetland systems. A comparative study of the efficiency of contaminant removal between four plant species in bio-rack wetlands and between a bio-rack system and control system was conducted on a small-scale (500 mm length × 400 mm width × 400 mm height) to evaluate the decontamination effects of four different wetland plants. There was generally a significant difference in the removal of total nitrogen (TN), ammonia nitrogen (NH₃-N) and total phosphorus (TP), but no significant difference in the removal of permanganate index (COD_Mn) between the bio-rack wetland and control system. Bio-rack wetland planted with Thalia dealbata had higher nutrient removal rates than wetlands planted with other species. Plant fine-root (root diameter ≤ 3 mm) biomass rather than total plant biomass was related to nutrient removal efficiency. The study suggested that the nutrient removal rates are influenced by plant species, and high fine-root biomass is an important factor in selecting highly effective wetland plants for a bio-rack system. According to the mass balance, the TN and TP removal were in the range of 61.03--73.27 g/m² and 4.14--5.20 g/m² in four bio-rack wetlands during the whole operational period. The N and P removal by plant uptake constituted 34.9%--43.81% of the mass N removal and 62.05%--74.81% of the mass P removal. The study showed that the nitrification/denitrification process and plant uptake process are major removal pathways for TN, while plant uptake is an effective removal pathway for TP.     

基于高分1号卫星和地面实测数据的杭州湾河口湿地植物物种多样性研究

遥感监测河口湿地植物物种多样性对于湿地生态环境的保护具有重要意义,利用遥感卫星准确反演湿地植物物种多样性一直是研究的难点。研究以杭州湾河口湿地植物为研究对象,利用地面实测数据,采用植物物种丰富度指数和Simpson指数分析了该湿地植物物种多样性水平。结合高分1号卫星影像,运用半变异函数对该区域植物物种多样性进行了空间异质性分析,探讨了高分1号卫星归一化植被指数（NDVI）用于湿地植物物种多样性监测的最佳遥感尺度,分析该植被指数与植物物种多样性指数的相关性,构建和应用了杭州湾河口湿地植物物种多样性遥感监测模型。结果表明：高分1号卫星NDVI监测湿地植物物种多样性的最佳尺度为19×19像元,利用该尺度及构建的遥感监测模型所得到的杭州湾河口湿地植物物种多样性水平与实际情况相吻合。研究证明利用高分1号卫星可快速有效地监测杭州湾河口湿地植物物种多样性水平。     

河滨修复湿地不同植物配置对甲烷排放的影响

为了探讨河滨修复湿地在不同条件下CH₄的排放规律及降低CH₄排放的调控途径,以自行设计和建造的河滨湿地为研究对象,对植物种类配置及植株密度进行人为调控,运用静态箱-气相色谱法测定CH₄排放通量. 结果表明:①CH₄排放通量具有明显的季节性变化规律,其中夏季最大,占全年CH₄总排放量的50%以上;冬季最小,低于全年CH₄总排放量的5%. ②植物种植会明显增加CH₄的排放,不同植物类型通过改变w(SOC)(SOC为土壤有机碳)、气体传输机制以及产CH₄菌群落来改变湿地的CH₄排放,4种供试植物中,通气组织较发达的芦苇和水葱湿地CH₄排放通量分别为(1.98±0.78)和(1.41±0.58)mg/(m2·h),显著低于黄菖蒲的(6.77±1.92)mg/(m2·h). ③提高植株密度可以通过增加输气通道和提高w(SOC)来促进湿地CH₄排放,黄菖蒲植株密度为150株/m2时,CH₄平均排放通量为(10.31±2.56)mg/(m2·h),比植株密度为56株/m2时高出近30%. 因此,建议在新建和修复河滨湿地的设计和建造过程中,种植芦苇和水葱等通气组织较发达的植物,并在满足湿地修复、生态环境保护和景观营造等要求的前提下,适当控制植株密度,以有效减少CH₄排放.      

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

长江流域微塑料污染特征及生态风险评价

长江作为我国第一大河流,其流域微塑料污染状况尚未得到全面研究.为此,针对流域尺度建立微塑料综合调查评价体系,以探明长江流域微塑料空间分布与组成特征,解析其影响因素,评价其生态风险.结果表明,研究区域微塑料丰度范围为21~44 080 n·m^-3,平均丰度为4 483 n·m^-3.在其空间分布上,支流高于干流（赣江除外）,其中岷江流域成都段是微塑料检出丰度最高的支流地区.流域微塑料尺寸集中在0~1 mm,形状以纤维和碎片为主,颜色以彩色（有色）和透明为主.进一步引入微塑料多样性指数,发现辛普森指数和香农-维纳指数均能量化流域微塑料特征组成的多样性,但二者变化趋势存在一定差别.回归分析显示,人类活动与微塑料丰度呈显著正相关（P<0.05）,8种人类活动因子中民用汽车保有量和旅游收入与微塑料丰度相关性最强,说明交通运输业和旅游业是影响微塑料分布的主要因素.从微塑料的潜在生态风险指数来看,长江流域微塑料具有一定的生态风险,68.97%的区域属于Ⅲ级和Ⅳ级风险区,其中太湖微塑料生态风险应受到更为广泛地关注.     

亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究

以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水（含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水）为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草（Pontederia cordata）、绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）、梭鱼草+绿狐尾藻组合（Pontederia cordata+Myriophyllum elatinoides）及无植物对照（CK）4个湿地处理,分别于2019年4、7、10、12月采集底泥样品,研究不同植物湿地底栖动物物种组成与优势种、丰度与生物量及生物多样性的季节变化特征,并探讨其与环境因子的关系.结果表明：4个季节共采集到底栖动物27种,以水生昆虫居多（22种）.耐污性较强的霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）和黄色羽摇蚊（Chironomus flaviplumus）为4个季节共同存在物种.与单一植物湿地相比,水质处理效果最好的梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地的底栖动物年均丰度和生物量最低,仅为522ind/m²和52.1g/m²,而无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,分别为3665ind/m²和146.3g/m².夏、秋季各处理湿地底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Margalef丰富度指数（d）和Pielou均匀度指数（J）总体上高于春、冬季.其中,春季Margalef丰富度指数表现为梭鱼草、无植物对照湿地显著高于绿狐尾藻和梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地（P<0.05）,夏季Pielou均匀度指数表现为无植物对照湿地显著低于有植物配置的湿地（P<0.05）,冬季Margalef丰富度指数则表现为梭鱼草、梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地显著高于绿狐尾藻和无植物对照湿地（P<0.05）.Spearman相关分析结果表明,底栖动物物种数与pH值呈显著正相关（P<0.05）,丰度与DO呈负相关,而与其他环境因子呈正相关（P<0.05）;RDA分析结果进一步表明,DO是影响腹足纲的主要环境因子,而寡毛纲和摇蚊幼虫受制环境因子较多,主要与TN、COD相关性较大.     

乌江梯级水库水陆交错区湿地植物群落分布格局及多样性初探

水库修建对湿地植物多样性和分布格局的影响是目前研究的热点。梯级水库由于开发时间的不同而成为理想的利用空间代替时间的研究平台,即可以通过不同开发时间水库植物群落结构的横向比较,从时间尺度上评估水电开发对水陆交错区湿地植物分布格局的影响。本研究选取乌江上游代表性的8座梯级水库,在其水陆交错区通过建立3条不同样带,比较分析不同水库间以及不同样带间湿地植物多样性和分布格局,探讨水库修建对湿地植物格局的影响。调查结果表明,乌江干流8个水库湿地植物共84科199属247种,其中物种最多的科为禾本科(Gramineae),共计24种,物种最多的属为蓼属(Polygonum)共计6种,优势物种分别为白茅(Imperata cylindrica)、盐肤木(Rhus chinensis)、金樱子(Rosa laevigata)、小白酒草(Conyza canadensis)和狗牙根(Cynodon dactylon)。就湿地植物分布格局而言,乌江梯级水库植物群落呈现出明显的带状分布格局,第一条样带即水库消落区植物多样性与非消落区(第二、第三条样带)差异明显,消落区不同样点间多样性与水库海拔、水库修建时间、水库坡度密切相关,后续湿地植物的研究将重点关注梯级水库的消落区。