河道黑臭污染简易评价方法研究

河道黑臭主因是底泥和水体在缺氧乃至厌氧条件下,污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质.目前,河道黑臭评价主要采用多因子黑臭指数法(NH3-N、COD、DO等),但NH3-N、COD难以在现场快速测定,也无法定量袁征底泥黑臭程度.本文选取能够现场快速监测的氧化还原电位ORP作为独立黑臭评价指标,分析论证了ORP与部分黑臭因子DO、S∞、PH、SO4=的相关性,结果表明,ORP与pH、SO42-、DO、S2-相关性较好,可以单独作为水体和底泥黑臭现场监测评价指标,用于入河污水、河道水体与河道底泥黑臭度的现场快速监测和定量评价.     

氧化试剂(硝酸钙)控制黑臭底泥营养盐释放的效果研究

通过人工模拟的方法,进行了氧化试剂（硝酸钙）控制黑臭底泥营养盐释放的研究。结果表明,黑臭河道底泥注入氧化剂（硝酸钙）大约30d内,表层黑臭底泥颜色就呈现深黑色-暗灰色-灰黄色的渐变矿化过程;对上覆水体中营养物质的测定表明,氧化试剂（硝酸钙）注入底泥中,有效抑制上覆水体中TN、氨氨、TP和磷酸盐浓度高峰值出现,但对COD浓度没有明显的作用。通过河道污水与黑臭底泥组合中注入氧化试剂（硝酸钙）和清水（自来水）与黑臭底泥组合中注入氧化试剂（硝酸钙）的效果比较,前者对黑臭底泥营养盐释放的抑制效果更好;实验结果显示,硝酸钙作为底泥中污染物释放的抑制剂,可成为底泥就地处理和控制内源污染向水体营养盐释放的一种技术方法和发展方向。     

过氧化钙(CaO2)联合生物炭对河道底泥的修复

底泥内源污染是导致河道黑臭反复的主要因素.为防止河道黑臭现象反复,以无锡市滨湖区某一河道为实验地点,采用CaO_2联合生物炭原位覆盖技术修复黑臭河道底泥,研究了该技术对泥水水质、底泥酸挥发性硫化物(AVS)和磷形态以及微生物的影响,探究该技术对黑臭底泥修复效果.结果表明, CaO_2联合生物炭覆盖可显著提高泥水体系溶解氧(DO)浓度和氧化还原电位(ORP),其中上覆水DO浓度和ORP分别保持在2 mg·L~(-1)和50 mV以上.间隙水氨氮(NH~+_4-N)、化学需氧量(COD)和总磷(TP)去除率分别达到了43.40%、 41.18%和50.97%.底泥AVS去除率达到了37.03%,高通量测序表明,底泥厌氧微生物相对丰度明显降低,出现热单胞菌属(Thermomonas)、Dechloromonas、变形菌属(Proteus hauser)、脱硫微菌属(Desulfomicrobium)和硫杆菌属(Thiobacillus)等脱氮除硫菌群.底泥中磷转化为稳定的铁铝结合态磷和钙结合态磷.因此,CaO_2联合生物炭原位覆盖对黑臭底泥具有良好的修复作用.     

CaO2原位处理河道黑臭底泥效能研究

CaO₂已广泛应用于黑臭河道底泥原位处理中,但现有研究较多集中于CaO₂对底泥中酸可挥发性硫化物（acidic volatile sulfide,AVS）的去除效果,缺乏对其他污染指标影响的研究。通过小试,考察了CaO₂原位处理黑臭河道底泥AVS和有机物的效果,同时对底泥的颜色、ORP、pH和重金属含量及形态变化进行了检测。结果表明:CaO₂原位处理黑臭河道底泥污染物具有明显的效果,AVS去除率可达98%以上,TOC含量可降低0.4%左右;同时底泥颜色由黑色转变为土黄色,ORP从-150 mV提高至100 mV左右,pH从中性变为碱性（pH=11左右）。投加CaO₂对底泥重金属含量变化无影响,但会将底泥中部分较稳定形态存在的重金属转化为较不稳定化的赋存形态。     

苏州河河道曝气复氧工程研究结论

在日前召开的“苏州河河道曝气复氧工程方案研究”课题鉴定会上,通过该课题的实验室试验以及计算、分析和论证,对苏州河充氧的作用、效果和曝气工程的可行性得出了以下结论: 苏州河下游水体接纳了过多的污染物,远远超出其自净能力,致使水体的耗氧量大幅超出河道的复氧量,为严重缺氧水体。消除苏州河下游水体黑臭和改善水质的根本措施是削减华漕以下支流对苏州河的污染负荷量。苏州河下游水体黑臭的主要原因是水体处于缺氧状态和水体中存在大量的还原性物质。这些还原性物质在有氧的情况下将被迅速氧化去除,从而消除水体黑臭。实验室试验证明,人工充氧对消除水体黑臭有良好效果,并能削减污染负荷。 目前苏州河下游表层底泥处于厌氧状态并影响上复     

底泥翻耕对巢湖西部聚藻区黑臭风险的预控效果

聚藻区高有机负荷表层底泥已被证实是西巢湖黑臭频发的主要因素,但能否借鉴像控制湖泊内源污染的翻耕方式对黑臭进行预控,则有待于与过程有关的试验研究.基于湖泊底泥再悬浮特征和耕作性能设计的底泥翻耕措施,借助能够模拟湖泊风浪与沉积物再悬浮的大型装置,通过藻体堆积诱发试验,研究黑臭诱发过程中上覆水水色,ρ（Fe2+）、ρ（S2-）的动态,新生沉积物-水界面底泥关键物化指标以及底泥间隙水Fe、S变化对底泥翻耕的响应过程.结果表明:①翻耕深度对黑臭影响较大,PT15（15 cm深度的翻耕处理组）达到了对湖泛黑臭的控制,当第8~14天PT2、PT5、PT10（2、5和10 cm翻耕处理组）,CK（对照组）和Blank（空白组）相继发生黑臭时,PT15上覆水主要致黑物质为Fe2+和S2-,其质量浓度分别为PT2、PT5、PT10、CK和Blank的68.6%、79.5%、48.1%、46.7%、51.3%和75.2%、65.7%、57.1%、74.5%、75.0%.②PT15可明显提升新生泥-水界面对蓝藻堆积及缺氧环境的耐受力,黑臭诱导模拟后,其底部水体及泥-水界面的ρ（DO）、E_h和pH均远高于发生湖泛黑臭处理组,ρ（∑H₂S）却明显低于发生湖泛黑臭处理组,表层底泥间隙水中ρ（Fe2+）为0.54 mg/L,仅为发生湖泛黑臭处理组的25.3%~33.7%,ρ（Fe2+）占ρ（TFe）的比例为25.2%,远低于发生湖泛黑臭处理组（约40.0%）,表层底泥中w（AVS）（AVS表示酸可挥发性硫化物）为0.51 μg/g,仅为发生湖泛黑臭处理组的14.6%~17.2%.研究显示,底泥翻耕作为一种底泥物理改良方式,对于聚藻区内底泥,因其将有机污染负荷较重的表层翻转至了下层,阻隔了表层污染底泥中物质迁移供给和对厌氧微生物参与的控制,在藻体大量聚集和死亡的水柱环境中可较好地阻止致黑致臭物的形成,有效控制了湖泛黑臭的发生.      

沉水植物矮慈姑对重污染底泥的耐受及其中主要污染物的去除

矮慈姑(Sagittaria pygmaea Miq)是常见的稻田杂草类沉水植物,但在水污染防治中较少被研究应用.本研究利用典型黑臭河道中厌氧还原态的底泥模拟构建污染水体,考察矮慈姑在其中的生长情况和主要污染物的变化.结果表明,矮慈姑及其根系对底泥具有非常强的耐受性,经过180 d的生长,其植株数量扩增了20倍以上,生物量(干重)达到(411.09±136.19)g·m~(-2),不但地上部分形成了对底泥密集覆盖的沉水植被层,而且地下部分在底泥中也形成了发达的根系.对矮慈姑根与茎叶生物量进行对比分析发现,矮慈姑的根冠比高达0.66±0.36,远高于其它沉水植物,表明矮慈姑的根可以抵御底泥中还原态物质的胁迫作用,从而发育出较庞大的根系.矮慈姑生长使得底泥中还原性物质浓度大幅下降,相较初始底泥,矮慈姑根系到达的底泥区域中典型还原物质亚铁(Fe(Ⅱ))和酸挥发性硫化物(AVS)分别下降了92.6%和96.3%.此外,矮慈姑生长也较好地阻控了底泥中氮、磷向上覆水释放,使得上覆水氮、磷维持在较低的浓度范围.上述研究结果首次发现,矮慈姑能够很好地耐受重污染水体中厌氧还原态的底泥并可对其中的主要污染物进行去除,在黑臭河道等重污染水体的生态修复中具有很大的应用潜力,可以作为沉水植被修复的先锋种,是值得进一步开发的野生水生植物资源.     

3种不同填料对城市黑臭水体的修复效果比较

针对中国城市黑臭水体治理工作,为了给黑臭河道治理提供更为可靠的参考依据,在深圳市一段黑臭河道进行中试研究,比较辫带式生物飘带、碳素纤维草和阿科蔓生态基3种不同填料分别对黑臭水体的修复效果。结果表明,3种不同填料均快速挂膜成功,并不同程度提高水体透明度、溶解氧和氧化还原电位,同时降低氨氮浓度。其中碳素纤维草膜上最先出现钟虫等微型动物,水质快速好转,2个月后透明度提高32 cm,溶解氧提高至3.3 mg/L,氧化还原电位远大于-50 m V,氨氮浓度降低明显,效果均优于其它2种填料。实践证明,在同等环境条件下,碳素纤维草通过其特有的高孔隙特征与吸附性能,能快速去除黑臭,可广泛应用于城市黑臭水体治理。     

水生态修复技术在黑臭河道治理中应用

黑臭河道对水域周围的经济、社会、民生发展有着十分恶劣的影响,严重影响着人们的生产生活方式,为了进一步去除黑臭河道,文章选取郑州市城郊区域的一段黑臭河道利用生态修复技术,通过生态构建、景观提升、底泥净化等手段改善河道水环境,经过三个月以上时间发现,通过该工艺可以改善水环境质量,使河道水体达到排放标准。     

黑臭河道内源硫对硝酸盐异化还原过程的影响研究进展

反硝化、厌氧氨氧化(ANAMMOX)和硝酸盐异化还原成铵(DNRA)是重要的硝酸盐异化还原途径。内源硫作为黑臭河道的主要"致黑"和"致臭"因子,其对硝酸盐异化还原过程的影响不容忽视。在总结国内外关于底泥内源硫对反硝化、ANAMMOX以及DNRA影响研究现状基础上,结合当前黑臭河道"总氮去除率低"的技术瓶颈,系统分析了加强沉积物内源硫与硝酸盐异化还原过程耦合机制研究的必要性,并对氮循环与其他生物地球化学循环耦合过程研究提出展望,为解决黑臭河道治理过程中氮难以去除难题和改善黑臭提供参考。     

螺-草水质净化系统氮素环境归趋的实验研究

通过构建螺-草模拟系统并利用稳定同位素示踪技术研究池塘螺-草水质净化系统中氮素的环境归趋,结果表明,以底泥为基质的螺-草系统中,实验结束后苦草湿重增加了580%,分株数增加了6.6株,苦草根部吸收储存了1.07%的15N,苦草茎叶吸收储存了7.74%的15N,环棱螺吸收储存较少,只占0.06%,底泥滞留了5.73%的15N.结果分析表明：螺-草水质净化系统中苦草对水体中溶解态氮的吸收较少,沉积物是苦草生长的主要营养源;水体中氨氮主要通过沉积物-水界面进行迁移转化,大部分被苦草根系吸收利用转化为生物体,少部分通过硝化/反硝化作用去除,其余则滞留于沉积物;苦草是系统中氮素去除的最终载体,环棱螺的存在通过促进苦草生长及加强泥-水界面硝化和反硝化作用来加快系统中氮素的去除.因此,在养殖的不同阶段合理配置螺-草结构是整个养殖过程中水质调控的关键.     

氮负荷升高对螺-附着藻-苦草生态关系的影响

本文设计了双因子(氮负荷升高、有无螺类)受控实验,研究了氮负荷升高(太湖正常氮负荷的3倍)对螺-附着藻-苦草关系的影响.结果表明,氮负荷升高处理明显提高了水体总氮、总溶解氮、叶绿素a等指标的含量,显著增加了附着生物干重,进而抑制了苦草生长;与正常氮负荷处理组相比,3倍氮负荷处理组中苦草的相对生长率、株高和叶片数分别降低了33%、25%和13%.环棱螺降低了附着生物干重和水体叶绿素a含量,明显促进了苦草生长.氮负荷升高和环棱螺存在对水体各项理化指标、附着生物干重和苦草的各项生长指标均无交互作用.此外,氮负荷升高还降低了环棱螺的生长速率.分析认为,氮负荷升高对沉水植物生长的抑制机理主要体现在浮游藻类与附着生物生物量增加的抑制效应;环棱螺的存在虽然在一定程度上减弱了这种效应,但由于氮负荷升高还同时使环棱螺生长率降低,削弱了其对附着生物的牧食压力,从而使得附着生物对苦草生长的抑制作用加强.因此,氮负荷升高使螺-附着藻-沉水植物之间的生态关系失衡,也可能是氮浓度较高的富营养湖泊中沉水植被稀少的重要原因.     

表面流人工湿地中水生植被的净化效应与组合系统净化效果

以无植物空白系统为对照,通过批量盆栽试验探讨了表面流人工湿地中不同类型水生植被(苦草(沉水植物)、水葫芦(浮水植物)、芦苇(挺水植物))的引人对富营养化水体不同污染物净化效果的影响;根据不同污染物去除的阶段性特征设计了分段式表面流人工湿地(好氧塘-水葫芦湿地一苦草湿地),并通过示范工程探讨了富营养河流的原位净化效果.研究表明,批量盆栽试验中,与无植物空白系统相比,芦苇的引入显著增加了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(为无植物空白系统的1.5倍),而水葫芦和苦草的引入则显著降低了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(分别为无植物空白系统的80%和30%);3种水生植物的引入均显著促进了CODcr、TN、NH 4-N的去除(与无植物空白系统相比),其中水葫芦系统具有最好的CODcr和TN去除效果(起始CODcr和TN水平分别为35.8 mg·L-1和6.86 mg˙L-1时,去除率分别为58.91%、76.67%),而苦草的引入则显著地促进了水体中氧化态氮的形成与积累.分段式表面流人工湿地的原位净化研究表明,水力负荷为6.2cm.d-1时,分段式表面流人工湿地对CODcr的净化效果较好,水力负荷过高会影响分段式表面流人工湿地的净化效果.     

夏季漓江不同底质类型和沉水植物对底栖动物分布的影响

2012年8月对漓江流域的河床底质、沉水植物、底栖动物和相关环境因子进行了调查,共采集了8个区域,底质类型分为淤泥、卵石、砾石3种底质,植物类型分为无水草(No plant)、亚洲苦草(Vallisneria spiralis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、亚洲苦草+轮叶黑藻(Vallisneria spiralis+Hydrilla verticillata)4种类型,共采集大型底栖动物42种,隶属6纲34属,采用物种相似性、密度和生物量、功能摄食类型、多样性指数等参数,利用CLUSTER、NMDS和单因素方差(One-way ANOVA)分析方法,研究底栖动物在不同区域的差异.不同底质中的底栖动物物种组成、密度、生物量、功能摄食类型相对丰度、Shannon-Wiener指数和Margalef物种丰富度指数都有明显差异,尤其是淤泥底质差异显著(p0.05);在相同底质中,沉水植物的存在使底栖动物物种相似度、生物量、滤食者相对丰度有一定增加,总密度有一定程度的减小;在卵石底质中,轮叶黑藻中的底栖动物总生物量、功能摄食类型相对丰度和亚洲苦草中差异较大;在砾石底质中,亚洲苦草和亚洲苦草+轮叶黑藻中的底栖动物参数差异很小.通过冗余分析(RDA)能较好的解释差异的产生,底质类型对底栖动物分布的影响比沉水植物类型大,而且两者有较强的交互作用.     

利用氧化亚氮还原酶基因 (nosZ) 评价人工湿地系统中的反硝化菌

应用人工潜流湿地净化微污染地表水,出水用于补给人工景观河.利用定量PCR测定了湿地植物根际土壤和景观河底泥中16S rDNA和nosZ的丰度,并采用PCR-DGGE技术考察了样品中含nosZ基因的群落结构及其相似性.定量PCR结果表明,潜流湿地及人工景观河16S rDNA、nosZ平均绝对丰度(以DNA计)分别为1.91E+07、1.26E+06和2.68E+07、8.37E+05 copies.ng-1,以干土计时分别为1.45E+11、9.31E+09和5.31E+11、1.45E+10 copies.g-1.景观河底泥中微生物总量和反硝化菌数量要高于湿地根际土壤,但是后者nosZ相对丰度(3.8%～10.1%)则明显高于前者(1.7%～4.1%).根际土壤和底泥样品聚类分析相似度低,根际土壤优势菌种大部分与红杆菌目(Rhodobacearales)、根瘤菌目(Rhizobiales)和伯克氏菌目(Burkholderiales)的细菌相似,而底泥的优势菌种均为不可培养的微生物.     

Effects of vermiculite on the growth process of submerged macrophyte Vallisneria spiralis and sediment microecological environment

Ecological restoration is one of the hot technologies for the reconstruction of eutrophic lake ecosystems in which the restoration and propagation of submerged plants is the key and difficult step. In this paper, the effect of vermiculite on the growth process of Vallisneria spiralis and sediment microenvironment were investigated, aiming to provide a theoretical basis for the application of vermiculite in aquatic ecological restoration. Results of growth indexes demonstrated that 5% and 10% vermiculite treatment groups statistically promote the growth of Vallisneria spiralis compared to the control. Meanwhile, the results of ecophysiological indexes showed that photosynthetic pigment, soluble sugar content, superoxide dismutase (SOD), and catalase (CAT) activity of 5% and 10% group were increased compared with the control while the malondialdehyde (MDA) content exhibited the opposite result (p < 0.05), which illustrated that vermiculite can improve the resistance of plants and delay the aging process of Vallisneria spiralis. In addition, result of PCA (Principal Component Analysis) demonstrated 5% and 10% group has improved the sediment physical conditions and create more ecological niche for microorganisms directly, and then promoted the growth of plants. The dissolution results showed that vermiculite can dissolve the constant and trace elements needed for plant growth. Furthermore, the addition of vermiculite increased the diversity of microorganisms in the sediments, and promoted the increase of plant growth-promoting bacteria and phosphorus-degrading bacteria. This study could provide a technique reference for the further application of vermiculite in the field of ecological restoration.     

两种沉水植物对上覆水和间隙水中可溶性无机氮的影响

在实验室模拟研究沉水植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis L.)对上覆水、间隙水中可溶性无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)的浓度、赋存形态及DIN扩散通量的影响.结果表明,金鱼藻和苦草对上覆水中DIN的去除效果均强于间隙水,对各形态DIN的去除差异:NO-2-N>NH+4-N>NO-3-N;金鱼藻对上覆水中DIN的去除效果明显强于苦草,但对间隙水中DIN的去除效果弱于苦草;金鱼藻和苦草减少了NH+4-N和NO-2-N的扩散通量,显著增加了NO-3-N的扩散通量,使NO-3-N取代NH+4-N成为间隙水向上覆水中扩散DIN的主要形态,但对NO-3-N和NH+4-N扩散通量的影响,金鱼藻和苦草之间差异不显著;金鱼藻和苦草增加了上覆水和间隙水中3种形态DIN含量比例的变化幅度,金鱼藻对上覆水中DIN含量比例影响强于苦草,对间隙水中DIN含量比例的影响弱于苦草.总体来讲,金鱼藻对上覆水中DIN形态影响较大,苦草对间隙水中DIN形态影响较大,两者对DIN扩散通量的影响差别不显著.     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.     

河流潜流带颤蚓生物扰动对沉积物渗透性的影响研究

为了探究河流沉积物中底栖动物扰动对沉积物渗透性的影响,以渭河陕西段为研究对象,通过原位采样,布置不同颤蚓密度的试验管,进行室内颤蚓生物扰动对渗透系数影响的模拟实验测试.同时,通过对不同颤蚓密度下垂向渗透系数和沉积物指标进行相关分析和回归分析,研究颤蚓密度大小对渗透系数变化、沉积物表层特征、成分及渗透性变化的影响.结果表明,在研究时段内,渗透系数在白天和晚上的变化程度小于在整个试验时段上的变化程度;光照条件对颤蚓扰动作用影响不明显;沉积物的渗透系数在颤蚓密度约为1.0 ind.·cm-2时达到最大值,颤蚓密度越大,沉积物表面越粗糙,沉积物厚度变化程度越大,沉积物成分变化越大,沉积物颗粒有变小趋势,浮泥含量增加.颤蚓生物扰动作用能够影响沉积物的渗透性能,当颤蚓密度小于一定量值时,颤蚓生物扰动对沉积物渗透性有加强作用;而颤蚓密度大于一定量值后,颤蚓生物扰动对沉积物渗透性有减弱作用,这一颤蚓密度量值大致在2.0~2.5 ind.·cm-2之间.研究表明,颤蚓通过生物扰动改变沉积物的内部和表层结构、沉积物成分组成等,以此破坏或加强沉积物中细小颗粒物的阻塞,致使沉积物的渗透性能增强或减弱.     

Nitrogen reduction using bioreactive thin-layer capping (BTC) with biozeolite: A field experiment in a eutrophic river

Bioreactive thin-layer capping (BTC) with biozeolite provides a potential remediation design that can sustainably treat N contamination from sediment and overlying water in eutrophic water bodies. Nitrogen (N) reduction using BTC with biozeolite was examined in a field incubation experiment in a eutrophic river in Yangzhou, Jiangsu Province, China. The biozeolite was zeolite with attached bacteria, including two isolated heterotrophic nitrifiers (Bacillus spp.) and two isolated aerobic denitrifiers (Acinetobacter spp.). The results showed that the total nitrogen (TN) reduction efficiency of the overlying water by BTC with biozeolite (with thickness of about 2 mm) reached a maximum (56.69%) at day 34, and simultaneous heterotrophic nitrification and aerobic denitrification occurred in the BTC system until day 34. There was a significant difference in the TN concentrations of the overlying water between biozeolite capping and control (t-test; p < 0.05). The biozeolite had very strong in situ bioregeneration ability. Carbon was the main source of nitrifier growth. However, both dissolved oxygen (DO) and carbon concentrations affected denitrifier growth. In particular, DO concentrations greater than 3 mg/L inhibited denitrifier growth. Therefore, BTC with biozeolite was found to be a feasible technique to reduce N in a eutrophic river. However, it is necessary to further strengthen the adaptability of aerobic denitrifiers through changing domestication methods or conditions.