城市景观水体曝气与生物膜联合净化技术研究

为提高城市景观水体的透明度,降低水体中的营养盐含量,改善水生态系统恢复的生境条件,将水体曝气与生物膜复合净化技术应用于北京某疗养院5 000 m2景观水体,研究该技术提高水体透明度和降低水体中营养盐的效果,曝气方式采用新型的推流型射流曝气机,生物膜载体采用弹性生物膜填料.研究显示,该技术能使水体透明度从25 cm提高到了120 cm;水体中总氮(TN)、氨氮(NH4 -N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)的含量分别降低了22.4%、86.6%、90%和73.3%;水体底部溶解氧(DO)含量由4.3 mg/L增加到7 mg/L左右.环境水体透明度的提高为恢复水生态系统创造了有利条件,表明水体曝气与生物膜复合净化技术是景观水体水生态系统生境改善的有效措施.     

洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化

利用近20年水质监测资料,系统地分析了洞庭湖水质与营养状态的时空变化特征. 结果表明,受流域社会经济发展等因素的综合影响,洞庭湖水质整体呈下降趋势,水体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖. 洞庭湖水体主要污染物为TN和TP, ρ(TN)、ρ(TP)年均值分别为1.08~1.93和0.026~0.203 mg/L. 洞庭湖水体中ρ(Chla)与ρ(TN)呈显著正相关;浮游植物数量与ρ(TN)、ρ(TP)呈显著正相关,与最大流量呈显著负相关. 2007年洞庭湖流域造纸企业污染整治后,洞庭湖水体中ρ(COD_Cr)降低,但ρ(TN)、ρ(TP)仍呈上升之势,浮游植物数量显著增加. 洞庭湖水体富营养化治理应以控制面源污染为重点.      

小兴凯湖浮游植物功能群特征及其影响因子

为分析北方寒冷地区浑浊型富营养化湖泊湿地浮游植物功能群时空变化特征及其影响因子,分别于2014年春季(5月)、夏季(7月)和秋季(9月)对小兴凯湖12个采样点进行了浮游植物采样,系统分析了浮游植物功能群的组成特征. 结果表明:小兴凯湖浮游植物共划分为21个功能群,其中重要功能群为H1、MP、D、C、Y、X2、J和W1,春季以功能群X2和D占优势,分别占49.02%和24.32%;夏季以功能群X2、C和H1占优势,分别占28.86%、16.11%和14.16%;秋季以功能群X2和C占优势,分别占46.97%和27.66%. 浮游植物功能群随季节变化表现为X2+D→X2+C+H1→X2+C的特点,反映至水体环境,春季为低温、高营养、中度浑浊水体,夏季为高温、富营养、高度浑浊、低光照水体,秋季为低温、富营养、高度浑浊、低光照水体. Pearson线性相关性分析表明,重要功能群功能群H1同ρ(TP)极显著正相关;功能群D同透明度、ρ(BOD₅)极显著正相关,同ρ(COD_Cr)显著正相关,同浊度和ρ(TIC)显著负相关;功能群X2同透明度极显著正相关,同ρ(TP)显著正相关,同浊度极显著负相关. RDA多元统计分析表明,ρ(TP)、浊度、透明度是小兴凯湖浮游植物功能群的主要影响因子,ρ(TC)、ρ(TOC)同大多数小兴凯湖浮游植物功能群正相关,但不是主要影响因子,ρ(TIC)与小兴凯湖浮游植物功能群无相关性. 小兴凯湖虽然整体营养盐水平很高,但较高的浊度抑制了浮游植物的生长.      

不同水生植物组合对富营养化水体净化的模拟研究

选择8种具观赏效果的水生植物万年青(Rohdea japonica)、百合竹(Dracaena reflexa)、袖珍椰子(Chamaedorea elegans)、绿菊(Cabomba caroliniana Gray)、迷你皇冠(Dwart sword plant)、苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)、槐叶萍(Salvinia natans(L.)All.)和青萍(Lemna minor L),构建7种不同水生植物组合,在模拟富营养化水体环境条件下,研究了不同水生植物组合对水体的净化效果。结果表明,配置的7种植物组合均能在富营养化水体中正常生长,并且对氮磷具有较好的去除能力,同时不同植物组合的净化能力差异性较显著,对NO3--N、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为40.4%~97.5%、57.8%~89.9%、48.9%~91.5%和75.5%~92.8%。其中,不同植物配置而成的处理组T5(万年青+袖珍椰子+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)和T7(百合竹+万年青+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)对水体具有较好的综合净化效果,而T2(百合竹+袖珍椰子+绿菊+苦草+槐叶萍、青萍)的净化能力最差。从植物净化能力、生长特性、景观效果和生态效应等方面综合考虑,T5配置的水生植物组合具有景观效果好、对营养物质去除率较高且稳定的特点,是重庆及类似气候带地区居住小区营造生态水景的最佳水生植物配置。     

北京城市副中心新建景观水体的水生态环境变化规律

为研究新建景观水体水生态环境变化过程,以北京城市副中心镜河为研究对象,对2018—2020年河流水生态系统开展跟踪监测分析. 结果表明:①在水源变化和水动力条件影响下,与通水初期相比,水质指标中总磷浓度、高锰酸盐指数增加了2倍,叶绿素a浓度增加了约4倍,浮游植物密度增加3倍,与此同时透明度下降63.79%,水体转变为藻型浊水态;②底栖动物多样性指数(Shannon-Wiener指数)由0.26增至0.64,鱼类种类由0增至14种,大型水生植物覆盖度由6%增至40%. 研究显示,通过自然恢复与人工干预的共同作用,镜河水生态健康水平由不健康演变为亚健康,但富营养化是制约水体继续向好发展的主要因素. 研究成果可为新建河流的景观设计和生态修复提供科学依据.      

三峡水库春季营养盐和浮游植物空间分布及其影响机制

为研究三峡水库春季水体营养盐与浮游植物的空间分布状况,于2013年3月对三峡水库22条支流及干流的6个断面进行采样监测. 结果表明:来水、回水、河口和干流4类断面ρ(TN)平均值分别为1.69、1.84、2.01、1.51 mg/L;ρ(TP)平均值分别为0.115、0.191、0.179和0.181 mg/L;不同类型断面间ρ(TN)、ρ(TP)差异不显著;水体中N、P的主要形态分别为NO₃--N和PO₄3--P;N/P〔n(N)/n(P)〕从来水(110.8)至干流(18.9)逐渐降低. 三峡水库总体上为中营养状态,回水和河口区富营养化程度较高,富营养断面比例分别为45.4%和36.4%. 研究期间共检出浮游植物8门98属,其中以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主,分别检出42、26和17属;从组成上看,来水和干流断面以硅藻-绿藻为主,回水、河口断面以绿藻-硅藻为主. 浮游植物丰度由高到低依次为回水、河口、来水和干流断面. 调查期间,22条支流中有15条支流在不同位置发生水华,但主要集中在回水区;拟多甲藻水华为主要类型且集中在库区的下游支流,而库区中上游支流则以隐藻、衣藻、小球藻、小环藻等水华为主. 环境因子排序分析表明,在水华集中的回水-河口区域,影响浮游植物丰度分布的主要环境因子数明显少于其他区域,温度和ρ(DO)为该区域浮游植物丰度分布的主要影响因子,而ρ(TN)、ρ(TP)的影响不明显.      

白云湖水生态构建示范区浮游植物群落初步研究

分别于2013年3月和2014年1月对白云湖水生态构建示范区的浮游植物进行了调查。2013年3月(构建前)共检出浮游植物3门26属49种,其中硅藻8属13种,绿藻14属20种,裸藻4属16种,分别占浮游植物种类总数的40.8%、32.7%和26.5%。2014年1月(构建后)共检出浮游植物5门27属54种,其中硅藻7属15种,绿藻15属27种,裸藻3属9种,蓝藻1属2种,甲藻1属1种,分别占浮游植物种类总数的50%、27.78%、16.67%、3.70%和1.85%。硅藻门和绿藻门是示范区内浮游植物的主要类群。浮游植物密度由3.2×106cells/L降至1.7×106cells/L,生物量由7.245 mg/L降至2.625 mg/L,Shannon-weiner指数、Margalef指数和Pielou指数分别由0.482、3.202、0.086升高至1.081、3.690、0.188,示范区由富营养状态转变为中营养状态,表明种植沉水植物、投放肉食性、滤食性鱼类及螺类等一系列水生态构建措施取得了良好的效果,建议在白云湖及其他富营养化景观水体推广应用。     

水葫芦在水生态修复中的研究进展

水葫芦是水生态修复中研究最早和最深入的水生植物之一.在此,归纳了国内外近年来水葫芦在水生态修复中的3个主要研究方向:净化水体能力与净化机理、控制水葫芦疯长和资源化利用本葫芦.探讨了水葫芦净化系统在水体修复中的合理位置:天然水体的生态修复、水葫芦与污水处理工艺的组合、低浓度生活污水和雨水处理等.最后展望了水葫芦在水体生态修复中未来的研究方向.     

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好;水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主;对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.      

不同营养状态水体中生态浮床对浮游植物群落的影响

为研究不同营养状态下水体中浮游植物群落对生态浮床系统的响应关系及其影响因素,设不同营养水平试验组〔A组ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)分别为10.0、2.00、0.200 mg/L,B组分别为100.0、20.00、2.000 mg/L〕,每组设对照、框式浮床2个处理,每个处理3个重复. 自2012年8月5日—10月5日,定期对水体营养盐质量浓度、浮游生物群落特征、浮床植物的生长状况进行检测. 结果显示:①2个试验组浮床植物长势良好,其中B组浮床植物茎叶部分干物质量增加7.9倍,浮床系统对水体N、P的净去除率均在60%以上;②浮床系统能明显抑制浮游植物的大量生长(P＜0.05),对浮游植物密度和总生物量在峰值处的最大抑制率可达75.9%(A组)和83.6%(B组);③框式浮床处理中浮游植物的群落结构比对照处理复杂,A组中浮游植物优势种为隐藻门的卵形隐藻(Cryptomonas ovata)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、小空星藻(Coelastrum microporum),B组为隐藻门的尖尾蓝隐藻和裸藻门的梭形裸藻(Euglena acus);④B组试验中,框式浮床处理浮游植物Shannon-Wiener多样性指数显著高于对照处理,生态浮床对浮游植物群落的影响更多体现在提升浮游植物的生物多样性上. 研究表明,浮床系统能高效去除水体N、P,抑制浮游植物的增殖,改变浮游植物的群落结构,并且这些作用受到水体营养水平的影响.      

水生维管束植物在修复受损水环境中的选择与配置

水生维管柬植物通过对污染物的吸收、富集,与藻类的竞争或他感抑制作用以及根际水生生态系统的协同作用等方式实现对受损水环境的修复,是一种与建设污水处理厂互补的水环境修复技术。着重指出利用水生维管束植物在修复受损水环境应用中的科学选择与配置,尤其是应优先考虑选择少量先锋物种,以便尽快恢复水环境生态系统的基本结构和功能以及生物多样性;重视各种生活型水生植物的合理搭配,优势互补,稳定有效地发挥各自的生态功能;注意考虑水生植物种群配置在生长期上的密切衔接及群落优势中的季节性演替等;并佐以实例为实际应用提供参考。     

安宁市车木河水库治理中表流湿地技术应用

表流湿地属于生态治污技术的一种,在污水处理厂尾水的深度净化和对微污染水体进行治理方面有广泛的应用前景。本文介绍了在安宁车木河水库上游两条河流末端应用表流湿地技术进行生态治污,并取得治污效益明显、生态功能恢复及景观改善显著的成功案例。     

凤眼莲在城市重污染河道修复中的应用

外港河是秦淮河重要支流，长期以来遭受严重污染。2006年4月份起对外港河进行了综合生态治理。在前期清淤和截污的基础上，7月份开始引种凤眼莲。在上游排污口附近和外港河河口段分别设置的4个生态区以及河面上布设的水面载体内全面放养以凤眼莲为主的浮水植物。经过5个多月的初步治理，外港河水体透明度从40cm以下提高到120cm左右，COD下降了70．4％，TSS、TN和NH3-N分别下降了39．6％、49．7％和21．8％。结果证明，凤眼莲在净化严重污染的河道方面起到了良好的效果，引种凤眼莲治理城市重污染河道是切实可行的；此外，用PVC管设计制作的水面载体来放养浮水植物可以点缀水面环境，美化城市河道景观。     

基于城镇黑臭河道水体的组合型原位生态修复系统的构建与效果：以上海市地区某黑臭河道为例

为促进组合型原位生态修复技术对城镇黑臭河道水体治理效果的工程应用,基于“原位生态修复、截污控源、营造景观、水动力改善、生物多样性”的修复理念,以生物修复方式为主,结合河道黑臭的成因与水质检测分析,构建了“微生物载体缓释+曝气复氧+水生植物+循环泵设备”组合型生态修复系统,对上海市地区某黑臭河道进行工程试验研究。工程实践表明：试验进行56 d时,河道上、中、下游COD、NH₃-N和TP平均去除率分别达到71.25%、84.10%和89.94%,水体黑臭现象基本消除;水体DO质量浓度由1.1 mg/L上升到4.5 mg/L。河道水质修复得到明显改善,符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准。该组合型生态修复系统可以有效消除水体黑臭现象,增加水体溶氧量,有效降解水体中的有机污染物,对城镇黑臭河道生态修复具有较好的净化和景观效果,同时其切实可行的工程技术措施可为类似工程提供良好借鉴。     

组合型生态浮床的动态水质净化特性

研究开发了一种由水生植物、水生动物及微生物膜构建的组合型浮床生态系统.通过中试研究,考察了该浮床对富营养化湖泊水体在动态条件下的净化效果.结果表明,水体交换时间为7d时TN、TP、高锰酸盐指数的去除率分别为53 .8%、86 .0%和35 .4%.污染物的直接净化主体为人工介质和水生植物单元,但在生态浮床中引入河蚬增加水生动物单元,通过食物链的“加环"作用,提高了颗粒性有机物的可溶化和无机化（氨化）以及可生化性,改善了植物吸收以及人工介质单元生物膜中微生物的基质条件,促进微生物的生长和活性,提高了浮床的净化效果.     

超微气泡富氧+生物活化技术在黑臭水体治理中的工程应用

针对当前黑臭河道治理工作中出现的黑臭反复,长效性难保持问题,以某内源污染严重的重度黑臭河道为例实施原位生态修复。第1阶段采用超微气泡富氧（移动式曝气船+定点式曝气设备）和生物活化技术进行水体和底质修复,削减内源污染,改善生境;第2阶段应用定点式曝气设备、生态浮岛、水生植物净化、水生动物多样性调控进行生态修复,营造健康稳定的生态系统。经过近4个月的治理,治理区水质由重度黑臭稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准,水体COD、NH₃-N和TP含量分别为28.79,0.36,0.19 mg/L,去除率分别达到45%、98%和85%以上,治理后水体澄清,可见多种水生动物和沉水植物,河道底质呈现自然泥土色泽,在未进行清淤处理的情况下即达到了泥水共治的效果,水环境质量得到显著提升,实现了长效治理。     

大水面放养水葫芦对太湖竺山湖水环境净化效果的影响

利用水葫芦等生长快、生物量高的漂浮植物来净化污染水体,已成为目前水体生态修复的一种快捷有效的方法.在太湖竺山湖放养水葫芦后对水体营养盐吸收和水质净化效果的影响进行了研究.结果表明,受风浪扰动等影响,水体交换强烈,水葫芦放养区内溶解氧含量变化幅度在3.50～11.20 mg/L之间,未出现厌氧现象.水葫芦须根具有较强的吸...     

基于GIS的城市最小生态用地空间分析模型研究——以深圳市为例

21世纪,全球范围内城市化已经成为人类社会发展的必然趋势,城市扩张不可避免地将大量的森林、农田、草地、湿地和水域等发挥着重要生态服务功能的生态用地转化为城市建设用地,对城市、区域乃至全球的生态系统造成较大的影响。在未来快速城市化过程中,保护必需的生态用地对于维持城市自身生态系统健康、改善城市居民生活质量和城市可持续发展有着重要意义。研究以中国经济特区深圳市为例,将景观生态概念模型与生态系统服务功能价值评估方法结合起来,在GIS技术的支持下,构建了城市最小生态用地空间分析模型,并分别按照保留城市面积30%、40%、50%和60%生态用地的4种情景,分析最小生态用地空间分布的合理性,结果表明论文所构建的最小生态用地模型能够很好地将城市当中具有重要生态系统服务功能的土地提取出来。     

东北湖区典型流域生态安全评估

为评估东北湖区湖泊生态安全,在山口湖流域水质特征分析的基础上,分别采用模糊综合评价法、层次分析法和DPSIR（驱动力-压力-状态-影响-响应）模型对山口湖流域水环境质量、陆域生态系统健康状况和流域生态安全进行综合评估.结果表明:①2014年山口湖水体氮、磷、有机物质量浓度较低,各月营养水平存在较大波动:3月冰封期ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Mn）最低,分别为0.681、0.022、6.31 mg/L;5月冰层溶解时ρ（TN）和ρ（COD_Mn）最高,分别为1.771、8.27 mg/L.在3条入湖河流中,长水河受生活源和农业面源污染较重,ρ（TN）年均值为2.244 mg/L,超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准限值;南水河污染较轻,ρ（TN）、ρ（TP）平均值分别为1.061、0.059 mg/L;土鲁木河受人类活动影响较小,污染最轻.②模糊综合评价结果显示,除5月外,2014年山口湖水体总体上处于GB 3838-2002 Ⅲ类水质.③1988-2014年山口湖陆域生态系统处于优秀状态,但健康指数由1988年的90.06降至2014年的87.63,森林覆盖率下降、农田比例增加是陆域生态系统健康状态下降的主要原因.④2014年山口湖流域生态安全指数值为72.61,处于较安全状态,经济发展水平落后、入湖污染物未有效控制、透明度低、水产品供给指标功能较差、污染物处理能力差是影响山口湖生态安全的主要因素.研究显示,需减少农田化肥施用量,加强农村和农业面源污染防治等措施,控制污染物入湖量,加强环境监管能力建设和科技支撑,提高山口湖流域生态安全状态.      

芦苇与香蒲对水中总磷总氮净化能力研究

通过开展芦苇与香蒲两种大型水生植物对水体的净化效果的动态研究,可以发现这两种植物均可以有效地去除水体中的TN与TP,去除率均在70％以上,其中芦苇的总体效果最好,对TN和TP的去除率分别为86.53％和78.17％;香蒲的去除率分别为72.05％和89.98％.经过试验期的净化作用,使原本处于劣V类水的水体质量提高到Ⅲ类水以上.证明这两种植物可以作为小型景观水体的净水植物.