表流人工湿地中芦苇对重金属的吸收和累积

为了研究人工湿地植物中重金属的累积和分布,对中试规模湿地植物(芦苇)中6种重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn进行取样和分析。结果表明:湿地芦苇中Zn、Cu和Cr的质量分数沿着湿地入口的前3个采样点显示出下降趋势,即在离进水较近的约30 m区域内,芦苇对重金属的吸收最明显。芦苇各部位中Cu的分布显示为根>茎>叶;其他5种重金属的分布为根>叶>茎,则根中重金属质量分数远大于茎和叶。芦苇根易于富集Cd和Cu,对Cr的富集能力较弱;芦苇中除Cr以外,其他5种重金属由根向叶的迁移能力大于由根向茎的转移能力,且Cu和Zn从芦苇根向地上部位的迁移能力较强。     

芦苇和香蒲对重金属钼的吸收特性研究

研究了水生植物芦苇和香蒲对重金属钼的吸收特性.通过短期室内水培实验,对比考察了2种植物对重金属钼的耐毒性、动态去除率、吸收过程及富集情况,并对在不同浓度营养液中植物对重金属钼吸收的影响进行了分析.结果表明,2种植物钼中毒导致其茎叶发黄、蒸腾能力下降,在钼浓度为2～20 mg.L-1时,香蒲对重金属钼的耐毒性较芦苇强.香蒲对重金属钼的去除率高于芦苇,在钼浓度为2 mg.L-1时,香蒲和芦苇去除率分别为87%和62%.2种植物对重金属钼的吸收是一个动态平衡过程,且以被动吸收为主.香蒲对钼的富集量较芦苇高,且植物地上部重金属积累量大于根部,符合超积累植物特征之一.营养液浓度的增加不会提高植物对重金属钼的吸收量,反而会因离子竞争等因素使去除率有所下降.芦苇和香蒲对溶液中钼的吸收均具有显著效果,香蒲吸收效果较芦苇好.     

潜流湿地植物优选及对总磷日均去除负荷研究

以5种人工湿地常用植物芦苇、香蒲、菖蒲、水葱和黄花鸢尾为研究对象,利用静态污水水培试验,通过对比每种植物3 d内对氮、磷的去除率,确定适宜的潜流湿地品种为芦苇和香蒲,芦苇对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为30.2%、18.4%和29.2%,香蒲对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为25.1%、15.4%和29.2%。并且分析每种植物的总磷日均去除负荷量,芦苇和香蒲的总磷日均去除负荷量为70 mg/(d·m2),试验结果对工程设计具有参考价值。     

人工湿地植物对高盐废水中COD的去除作用

针对经生化处理的石油和精细化工工业区的工业废水盐含量较高、氮磷营养盐含量较低和COD含量较高的特点,构建了高盐度进水条件下表面流人工湿地的中试试验装置,考察了水葱、芦苇和香蒲在此类高盐废水中的生长状况,比较了三种植物混合试验单元与无植物试验单元对此类高盐废水中COD的去除效果,研究了高含盐量工业废水湿地系统内植物生长对微生物量的影响,以及植物在微生物去除COD过程中的作用。结果表明,高含盐量的工业废水对水葱、芦苇和香蒲的生长有一定的抑制作用,植物单元对工业废水中有机物的净化效果明显好于无植物单元,且植物生长越好,人工湿地内水体中的COD净化效果越好。混合植物单元对高含盐量工业废水中COD的总去除量约为无植物单元的4倍,证明植物的存在可以增强湿地单元内土壤微生物对有机物的去除能力。     

铀、钍在尾矿-定居植物体系中的迁移

通过BCR(community bureau of reference)提取和富集系数、转移系数计算,对铀、钍在铀尾矿-植物体系中的迁移进行了研究。尾矿中U、Th的总量达205 mg/kg、141mg/kg,但其生物有效性较低,其酸溶态和可还原态的U仅占10.5%和10.8%、Th仅占0.9%和2.8%,而残渣态U占67.7%、Th占92.1%。库区三种优势植物的各部位U、Th含量高出背景区对照值的10倍以上,明显超过了《食品中放射性物质限制浓度标准》中植物类食品的限制浓度。由于植物生长介质中仅生物有效部分的重金属能为植物所积累,因而本文提出应以富集系数BF*(等于植物中重金属含量/其生长介质中相应重金属的生物有效态含量的比值)来衡量植物对重金属的富集程度。尾矿的风化程度较弱及其U、Th生物有效性较低,植物各位U、Th的BF*均较小,三种植物对U、Th的富集程度均较低,但对钍的富集能力明显强于铀。可能受菌根对重金属的强积累能力的影响,U、Th主要富集于植物的根部,向地上部分茎、叶的转移量相对较低。目前,库区尾矿中U、Th在植物中的富集虽然不是很强,但随植物定居时间的增加,尾矿中放射性核素的生物有效性及向库区植物中迁移的能力呈增强的趋势,环境风险将逐渐增高,应引起环境管理部门的足够关注。     

废弃尾矿库15种植物对重金属Pb、Zn的积累和养分吸收

在废弃的铅锌尾矿库进行人工植被恢复试验.对3年生15种植物重金属积累和养分吸收特性的研究表明,植物对土壤重金属和养分的吸收积累因植物种类、部位、金属种类和种植时间的不同而有显著差异.树木不同器官Pb质量浓度高低的总趋势为根〉叶〉茎,部分树种Zn质量浓度表现为叶〉根和茎;在15种参试植物中,加拿大紫荆根系Pb和Zn质量浓度均处于最高水平（分别为1 803 mg.kg-1和2 120 mg.kg-1）,盐肤木具有最高的茎枝Pb、叶片Pb和Zn质量浓度（分别为280、546和1 507 mg.kg-1）,旱柳具有最高的茎枝Zn质量浓度（729 mg.kg-1）和较高的叶片Zn质量浓度（1 153 mg.kg-1）.枫香、紫花苜蓿对Pb,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿对Zn的转移系数TF值均〉1.植物Pb的富集系数BCF值均小于0.17,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿Zn的BCF值达0.37～0.43.固氮植物体内N含量显著高于其它植物,火炬树、臭椿对P和夹竹桃对K的吸收积累能力强.随着种植时间的增加,植株体内有重金属质量浓度增加、营养元素含量下降的趋势.盐肤木、旱柳等重金属积累树种及紫穗槐、紫花苜蓿、截叶胡枝子、桤木等固氮植物在铅锌尾矿治理中具有应用前景.     

锑矿区土壤与植物中Sb和As的迁移过程研究

对贵州省晴隆锑矿区土壤、野生植物进行重金属含量(总量)分析,结果表明土壤中锑含量最高值可达568.24 mg/kg。矿区野生植物芒萁、蕨菜不同部位对Sb和As的累积能力为:根>叶>茎;通过盆栽试验研究发现盆栽植物野地瓜、紫萁、肾蕨、贯众不同部位对Sb和As的累积能力大小为:根>叶>茎,且较大部分集中在根部,而蕨菜茎对Sb累积大于蕨叶,与矿区野生蕨菜相反。通过对矿区土壤、野生植物以及盆栽植物的重金属含量进行分析,发现土壤中Sb含量的增加抑制了As向植物的迁移,而Sb由土壤向蕨菜的迁移能力不随土壤Sb含量增加而增强。对蕨菜的根茎叶和其相应土壤的重金属含量做相关性分析,土壤与蕨菜的根、茎、叶中Sb含量显著相关,土壤与蕨菜的根、叶中As含量也显著相关,而土壤与蕨菜茎中As含量相关不显著。研究表明牛尾蒿和芭茅对Sb和As有较高的累积能力具有潜在的植物修复潜力。     

阿什河流域10种水生植物对水质氮磷的净化能力比较

阿什河是松花江重要的一级支流,水环境污染问题最为突出.针对阿什河流域氮磷污染严重、水质恶化、生物多样性低等问题,选取千屈菜（Lythrum salicaria）、菖蒲（Acorus calamus）、泽泻（Alisma plantago-aquatica）、慈姑（Sagittaria trifolia）、芦苇（Phragmites australis）、菰（Zizania latifolia）、显脉苔草（Carex kirganica）、水葱（Scirpus validus）、狭叶香蒲（Typha angustifolia）、香蒲（Typha orientalis）10种阿什河流域常见植物作为研究对象,在室内静水条件下对其氮磷富集和水质净化的能力进行比较研究.结果表明:①不同植物净增生物量之间具有显著差异（P < 0.05）,生物量的变化范围为492.71~939.19 g/m2,其中净增生物量最高的泽泻是最低的慈姑的1.91倍.②不同植物的植株茎叶部和根部的氮、磷含量也具有一定的差异,茎叶部TN含量（以质量分数计）为3.46~19.55 mg/g,TP含量为1.34~4.77 mg/g;根部TN含量为3.88~13.59 mg/g,TP含量为1.16~7.59 mg/g;TN、TP在茎叶部的富集能力均大于根部,有效刈割是彻底去除污染物的有效手段.③在水体中TN、TP浓度（以质量浓度计）为2.08~3.03、0.56~0.77 mg/L时,不同植物对水质的净化能力也存在一定的差异,不同植物对TN、TP的去除率为64.96%~86.03%、64.64%~85.12%.④不同植物TN、TP富集贡献率范围分别为50.24%~80.71%、54.85%~93.44%.研究显示,植物净增生物量湿质量、干质量均与TP富集率相关性较高,可以作为植物筛选的一个重要的参考因素;水葱、芦苇、菰和千屈菜可作为阿什河流域生态修复的备选植物.      

重金属Cu、Pb、Zn、Cd在小麦中的富集特征

采用无土栽培法 ,以小麦为受试作物 ,通过对不同时期各器官重金属含量的变化 ,研究了重金属Cu、Pb、Zn和Cd在小麦中的富集与迁移特征。研究结果表明 ,在不同生长阶段小麦不同部位中重金属的含量有很大差异 ,总的来说 ,幼苗期重金属分布为 :根>茎>叶 ;成熟期分布为 :根>茎>叶>颖壳>籽实 ,而Zn在颖壳中会有较大富集。其中 ,根中重金属的富集系数的顺序为Cd>Cu>Pb>Zn;茎富集能力是Cd>Cu>Zn>Pb ;叶片富集能力是Cd>Cu>Pb>Zn;颖壳富集能力是Zn>Cu>Cd>Pb ;籽实的富集能力是Cu>Zn>Cd>Pb     

一株香蒲根际土壤脱氮菌株的脱氮特性及鉴定

从南四湖人工湿地植物香蒲根际土壤中分离得到一株反硝化XP1菌株,对其生态影响因子、反硝化能力、生长曲线进行了研究,并在实验室条件下利用菌株XP1反植于湿地植物香蒲根际土壤,考察对香蒲的强化脱氮作用.结果表明,XP1菌株反硝化作用的最佳碳源为柠檬酸钠;在pH值为7.0~9.0范围内有良好的脱氮效果,最佳pH值为8.0;最佳碳源与氮源比为7;最佳初始氮浓度为30mg/L.XP1菌株8h后进入指数增长期,最终总氮去除率可达90%以上.用该菌株强化香蒲脱氮,对于强化湿地脱氮工艺中亚硝酸盐的去除起主要作用,在相同条件下总氮去除率由46%提高到90%以上,强化脱氮作用明显,有良好的实际应用前景.通过形态观察,XP1菌株为短杆状革兰氏阴性菌,大小约(0.25~0.3)′(0.6~0.8)mm;经16S rRNA基因测序、系统发育树分析,XP1菌株为类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.).     

常见沉水植物对草海水体(含底泥)总氮去除速率的研究

利用狐尾藻?菹草?苦草?伊乐藻?金鱼藻?篦齿眼子菜?轮藻等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮去除速率进行了试验研究?结果表明:每种沉水植物对水体总氮?总磷均有显著去除作用,在试验的27d内,对总氮?总磷的去除百分率分别为80.31%,89.82%;重点对7种沉水植物引起水体总氮浓度下降与时间的关系作回归分析,所得结果是随着时间的延长,水体中总氮浓度呈负指数形式衰减?该文还研究了水体总氮浓度与去除速率之间的关系?每种沉水植物在试验的总氮浓度范围内(2.628～16.667mg/L)去除速率随总氮浓度的增加而增加?对TN_{_t}曲线和V-TN曲线在大型水生植物系统恢复中的应用进行了讨论?      

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物（凤眼莲和水浮莲）在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率（82.08%）以及其叶片净光合速率（20.28～27.90μmol CO₂/（m²·s））和叶绿素a含量（1.05～1.08mg/g鲜重）均显著高于水浮莲（分别为71.82%、8.64～16.50μmol CO₂/（m²·s）和0.25～0.31mg/g鲜重）（P<0.05）.与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的“三明治”模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.     

5种沉水植物的氮、磷吸收和水质净化能力比较

选取轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)等5种乡土沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行比较研究.结果表明,不同沉水植物试验前后的含水率差异较小,变化范围为89.8%~92.0%,但净增生物量差异较大且均存在显著性差异,变化范围(干重计)为1.52~12.92 g·m-2,其中净增生物量最高的轮叶黑藻是最低的微齿眼子菜的8.5倍.不同沉水植物试验前后植株氮、磷含量变化范围分别为26.54~34.44 g·kg~(-1)和2.54~4.01g·kg~(-1),其中金鱼藻的植株氮、磷含量相对偏高.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率范围分别为63.8%~83.1%和49.2%~70.8%,均显著高于CK处理的39.9%和36.9%,去除率大小顺序均为:轮叶黑藻金鱼藻苦草穗状狐尾藻微齿眼子菜CK.不同沉水植物处理的水质TN、TP去除率与净增生物量存在较高相关性,相关性系数分别为0.994(P0.01)和0.996(P0.01).不同沉水植物氮、磷直接吸收贡献率范围分别为1.5%~13.3%和2.2%~13.2%,扣除水体自身自净能力后沉水植物的增效作用贡献率范围分别为22.5%~29.9%和10.1%~20.6%,表明水质净化氮、磷去除过程中沉水植物的增效作用要大于直接吸收作用.     

植物吸收在人工湿地脱氮除磷中的贡献

通过研究人工湿地植物对氮、磷的吸收能力,评价植物吸收在人工湿地脱氮除磷方面的贡献. 结果表明,不同湿地植物其组织中w(TN)和w(TP)差异极显著,湿地植物对TN和TP的吸收量分别为6.1～94.0和0.5～9.0 g/(m2·a). 按全年衡算,湿地植物对TN和TP的吸收量分别占人工湿地TN和TP去除量的0.6%～17.3%和1.4%～41.2%. 但由于湿地植物吸收的TN和TP中有相当一部分是储存在湿地植物的地下部,通过收获植物地上部的TN和TP吸收量仅占人工湿地TN和TP去除量的0.3%～14.1%和0.8%～19.6%. 由此可见,湿地植物的直接吸收在人工湿地系统氮、磷去除中不占重要地位,人工湿地植物的选择和利用应该更注重其间接生态效应的发挥.      

滤料床在受污染新沂河水净化中的应用

采用滤料床工艺,对受污染的新沂河水进行了中试处理研究。结果表明:3种不同粒径的滤料床对NH3-N和CODMn的去除能力大小不同,依次为细滤料床>中滤料床>粗滤料床,对NH3-N的去除率分别为88%,70%和47%,对CODMn的去除能力较低,分别为22%,15%和12%,但均可以去除其中的可生化有机物。在25~35℃时,3种滤料床对NH3-H的去除效果最好,同时细滤料床抗温度的变化能力较强。     

高锰酸钾预氧化强化混凝去除螺旋鱼腥藻的研究

以水华优势藻螺旋鱼腥藻为对象,研究不同高锰酸钾浓度氧化下,藻光合作用能力,藻液中Mn浓度,胞外有机物三维荧光和分子量分布的变化.研究发现高锰酸钾氧化作用主要在1 h内完成,1 h后藻液中残余Mn的含量达到1.23%~5.98%.藻光合能力随着高锰酸钾浓度上升而下降,随着高锰酸钾浓度升高,藻细胞分泌更多胞外有机物,同时藻细胞受到破坏,生成消毒副产物的前驱物腐殖酸.高锰酸钾预氧化1 h后进行混凝实验发现,藻的去除率显著升高,比直接混凝增加33.99%~36.35%.     

空心菜浮床+仿生植物系统对污染物去除效果

通过空心菜浮床,空心菜+仿生植物复合系统以及仿生植物3组不同的水处理系统对城市重污染河道水体主要污染物的去除效果研究,试图阐明浮床+仿生植物复合系统在水质净化中的强化作用。结果表明,空心菜浮床+仿生植物复合系统对污染水体中的TN,NH4+-N,TP,高锰酸盐指数均具有较好的去除效果,相对于单独的空心菜浮床系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了28.50%、20.03%、33.43%、18.02%;相对于单独的仿生植物系统,复合系统对TN,NH4+-N,TP以及高锰酸盐指数的去除率提高了14.98%、20.29%、53.38%、26.96%,且其对污染物的去除率远高于对照(p<0.05),表明空心菜生态浮床+仿生植物复合系统可实现对污染水体的强化净化,同时可有效抵抗空心菜植物腐烂对系统带来的冲击,确保复合系统的长期稳定运行。     

睡莲、梭鱼草对铜污染水体的修复效果研究

对水生植物睡莲(Nymphaea spontanea)、梭鱼草(Pontederia cordata)在5、15和25mg/L铜(Cu)质量浓度下的水体修复效果及生物富集作用进行了试验研究。结果表明,在实验条件下,30d后睡莲和梭鱼草对Cu全量的去除率分别为89%和58%。2种植物都能够用于修复Cu污染水体,且睡莲的修复效果和根部的Cu富集能力显著高于梭鱼草。初始浓度、修复时间及其交互作用对水体中Cu的去除具有极显著差异。植物鲜重增长率、修复效果、生物富集系数均随修复时间的延长和初始浓度的减小而增加。Cu溶解态及其全量具有较为一致的修复规律,去除率与修复时间呈高度相关的线性关系。今后应进一步探讨植物种植密度、修复时间和初始浓度对净化效果的综合影响。     

水培植物生态槽对低C/N污水的脱氮研究

选用某污水处理厂的二沉池出水[(TN主要以硝态氮(NO3--N)形式存在)作为研究对象,采取水培植物生态槽进行脱氮试验,着重研究了NO3--N的反硝化过程.结果表明, NO3--N与COD均得到有效去除;生态槽厌氧区水力停留时间(HRT)为10~18h,系统水力负荷为1.33m3/(m3×d),不投外加碳源时,空槽运行NO3--N去除率为10.80%;种植能分泌溶解性有机碳(DOC)的凤眼莲使NO3--N去除率升至15.89%;而硫自养反硝化过程使NO3--N去除率提高至37.80%;投加葡萄糖时,TN与NO3--N的去除率分别达到87.20%和93.21%,出水浓度分别降到2.2,1.04mg/L.