人工湿地去除三唑磷的生物学机制初步研究

构建了以陶粒为基质、种植美人蕉（Canna indica）的水平潜流人工湿地小试系统,研究了该人工湿地系统对水体中三唑磷（triazophos,TAP）的去除效果,通过测定基质酶脲酶和碱性磷酸活性、微生物种群特征及植物根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,初步探讨了该人工湿地系统去除水体TAP的生物学机制。实验结果表明,在进水TAP浓度分别为0 mg·L-1（对照CW1）、0.1 mg·L-1（低浓度CW2）、1 mg·L-1（中浓度CW3）和5 mg·L-1（高浓度CW4）的条件下,人工湿地对水体中三唑磷具有良好的去除效果,去除率分别是96.4%、96.8%和53.7%。在进水TAP浓度越高的人工湿地系统中,进水端基质脲酶和碱性磷酸酶活性越高。中、高TAP浓度进水的系统中脲酶活性分别高于对照系统21.8%和29.2%。高TAP浓度进水的系统中碱性磷酸酶活性分别高于对照和低浓度进水系统51.7%和36.3%（p〈0.05）。比较进水端而言,各系统出水端的酶活性显著降低（p〈0.05）。相关性分析结果显示系统TAP的去除与基质中碱性磷酸酶活性呈显著正相关（p〈0.05）,表明基质中脲酶、碱性磷酸酶在人工湿地去除TAP过程中发挥重要作用。对各人工湿地系统基质中微生物进行分离纯化,并通过16S rDNA基因测序,结果表明,进水含TAP系统的进水端基质中均存在能够促进植物对氮磷营养元素的吸收以及与有机物降解密切相关的菌种,尤其在高TAP浓度进水的系统中发现一株含脱氨酶基因（acds）的菌株,能够促进有机磷降解中间产物—有机胺类的降解转化。此外,美人蕉根系超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在进水TAP浓度升高的情况下,呈现显著增强态势（p〈0.05）,并正常生长,说明美人蕉对TAP具有较好的抵抗能力。     

绿潮藻类暴发对天鹅湖水体和沉积物磷含量的影响

在荣成天鹅湖藻类暴发区域采集新鲜沉积物和丝状硬毛藻（Chaetomorpha spp.）,进行室内模拟试验,监测了生长过程中硬毛藻的生物量、磷富集量以及不同处理水体总磷（TP）和可溶性磷（SRP）质量浓度的变化,并分析了藻类生长对沉积物中各形态磷含量的影响。结果表明,当水体磷含量较高时,硬毛藻生长较快,相对生长速率高达14.88%,之后随着水体磷浓度的下降,生长速率逐渐减小。不同处理间硬毛藻的生物量相差很大,高磷含量处理显著高于低磷处理,最大差值可达26.50 g。随着藻类的生长,水体TP和SRP含量明显降低,其中高磷含量处理的TP质量浓度由0.93 mg·L-1降至0.01 mg·L-1,低磷含量处理水体SRP质量浓度均降至0.006 mg·L-1以下。当水体磷含量降至一定水平,沉积物中磷可向水体释放,其中可还原态磷和铁铝结合态磷的降幅分别为23.98%和12.61%。在高磷含量处理组,藻体中磷的富集量显著升高,且当水体磷含量相同的条件下,有沉积物处理的富集量显著高于无沉积物处理。相关分析表明,藻体生物量与水体TP和SRP的相关性较好,其中高磷含量处理组生物量与水体TP、SRP呈高度负相关,而相对生长速率与之呈显著正相关。结果说明,水体及沉积物中磷均可作为硬毛藻生长的营养来源;另一方面,藻类生长可明显降低水体磷含量,并促进沉积物中磷的释放。     

不同氮、磷质量浓度下四尾栅藻的生长研究

在不同氮（N）、磷（P）初始质量浓度的培养液中对四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）进行培养。利用Monod方程分别计算四尾栅藻对总氮、总磷的半饱和常数（Ks）。结果表明：当氮质量浓度大于4.0 mg.L-1,磷质量浓度大于0.20 mg.L-1时能满足四尾栅藻的正常生长。四尾栅藻最适生长的氮质量浓度范围为16.0-32.0 mg.L-1,磷质量浓度范围为2.0-5.40 mg.L-1。以磷为限制底物时的半饱和常数KsP远远小于以氮为限制底物时的半饱和常数KsN（KsN〉KsP）,说明四尾栅藻对磷的亲和性高于氮。与四尾栅藻最大现存量（X）呈高度线性相关时的总氮质量浓度范围为0.50-32.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-1.0 mg.L-1。四尾栅藻特定增长率（μ）连续增加的总氮质量浓度范围为0.50-4.0 mg.L-1,总磷质量浓度范围为0.02-0.20 mg.L-1。     

硒对汞胁迫小麦幼苗生理特性的影响

通过沙基培养研究不同ρ（Se）对Hg胁迫下小麦（Triticum aestivum L.）幼苗苗高、叶绿素相对含量（SPDA）、丙二醛（MDA）含量及抗氧化酶活性等的变化,探讨外加Se对Hg胁迫下小麦幼苗生理活性的影响。结果表明：单独ρ（Hg）=2.5 mg.L-1处理下,小麦幼苗叶绿素含量降低,SOD与CAT活性受到抑制降低,丙二醛（MDA）含量升高。ρ（Se）=5 mg.L-1和ρ（Hg）=2.5 mg.L-1共同处理下,叶绿素含量比Hg单独处理升高了7.6%,比对照升高了3.5%,MDA含量降低了38.8%,低于对照20.0%;外加ρ（Se）高于10 mg.L-1的处理中,叶绿素含量逐渐降低,MDA则呈升高趋势。ρ（Hg）=2.5 mg.L-1胁迫下低ρ（Se）=5~10 mg.L-1促进了SOD与CAT活性,其活性随Se质量浓度升高逐渐增强;ρ（Se）=10 mg.L-1和ρ（Hg）=2.5 mg.L-1共同处理下,两种酶活性比Hg单独处理分别升高了21.8%与32.8%,高ρ（Se）=15~20 mg.L-1处理下,两种酶活性则呈下降趋势。这些结果表明,不同ρ（Se）对Hg胁迫下小麦幼苗各生理指标具有显著影响,Se一定程度上缓解了Hg对小麦幼苗的毒害。     

苦草光合作用日变化对水体环境因子及磷质量浓度的影响

在静态实验系统中通过水下饱和脉冲荧光仪（Diving-PAM）和多参数水质监测仪（YSI）监测沉水植物苦草（Vallisneria natans）叶绿素荧光参数与水质物理指标的日变化,并同时跟踪测定水体中各形态磷的质量浓度,以研究苦草光合作用日变化对水体物理因子和磷质量浓度的影响。结果表明,苦草叶片光合作用的相对电子传递速率（rETR）,非光化学淬灭系数（qN）及快速光响应曲线的变化趋势和叶片表明的光照强度日变化同步,呈单峰曲线变化;光系统Ⅱ（PSⅡ）实际量子产量（Yield）和光化学淬灭系数（qP）与叶片表明的光照强度日变化相反,呈单槽型曲线变化。水体中溶解氧（DO）、pH和氧化还原电位（Eh）的日变化趋势和与苦草光合作用趋势一致,也呈单峰曲线,均在12：00—13：00时达到最高值。水体总磷（TP）与溶解性总磷（DTP）质量浓度在14：00达到最低值（TP 0.015 mg.L-1,DTP 0.010 mg.L-1）,在24：00达到最大值（TP 0.031 mg.L-1,DTP 0.025 mg.L-1）,溶解性活性磷（SRP）质量浓度在6：00—18：00保持在较低的水平,且无明显波动（0.38~2.46μg.L-1）,在24：00达到最大值（9.62μg.L-1）。水体各形态磷的质量浓度变化呈白天降低、夜间升高趋势,水体中各形态磷的质量浓度变化与苦草光合作用日变化趋势相反。实验结果表明,苦草光合作用引起的水体中环境因子的日变化影响了沉积物磷释放的动态平衡过程,从而引起水体磷质量浓度的日变化。     

江苏省夏季浮萍种类及其生长水环境调查

对江苏省多个县（市）分布有浮萍的工业区、生活区、农田水体进行调查与采样,观测各地浮萍种类及其生长水体的富营养化状况,探讨水体pH值,铵态氮、硝态氮、总氮、总磷含量与浮萍分布的关系。调查结果表明,浮萍适宜生长在静止的水体中,流动的河流中较为少见;此外,浮萍适宜生长在农田和生活区水体中,工业区附近样本数较少。江苏省夏季浮萍的主要品种为紫萍（Spirodelapolyrrhiza）、青萍（Lemmaminor）、芜萍（Wolffiaarrhiza）和少根紫萍（Spirodelaoligorrhiza）,调查期间未发现稀脉浮萍（Lemmaperpusilla）与品藻（Lemmatrisulca）。紫萍和青萍在所调查的每个采样点均有分布,其生长水体的pH值变化范围（4．5～7．5）较大。浮萍生长水环境的氮、磷养分浓度范围很广,铵态氮、硝态氮、总氮、总磷质量浓度范围分别为0～42、0．2—2．0、0．2～45和0．02～13mg·L-1,尚未发现浮萍分布与水体氮、磷含量之间的必然联系。工业区附近水体中常见紫萍与青萍以共生形式存在,偶尔还伴有芜萍。在利用浮萍去除水中氮、磷营养物质时,应优先考虑利用各地当季优势浮萍品种及不同品种浮萍的共生复合系统,保障浮萍的最大生长量以及对水体氮、磷的最大去除率。     

三峡库区水体磷浓度对蓝藻垂直迁移的影响木

通过建立蓝藻细胞内部营养状态磷份额模型和水体磷浓度对蓝藻聚集体垂直迁移影响模型,模拟计算了水体中不同磷浓度对蓝藻聚集体垂直迁移速度及迁移距离的影响.结果表明,蓝藻细胞内磷份额与水体中的磷浓度密切相关.当水体磷浓度为0.075 mg·L-1时,水华暴发压力不大;当水体中磷浓度达到0.090 mg·L-1时,最大迁移距离已...     

洞庭湖浮游植物增长的限制性营养元素研究

近20年水质监测资料表明,洞庭湖水体富营养化日趋严重。洞庭湖水体主要污染物为氮和磷,而营养盐赋存形态及其含量对浮游植物生长的影响在洞庭湖尚未见报道。2011年9月至2012年8月对洞庭湖浮游植物生物量及主要营养盐赋存形态与含量进行监测,同时利用藻类增长的生物学（NEB）评价方法对限制浮游植物增长的营养盐进行了研究,并分析了浮游植物生物量与各营养元素之间的相关性。结果表明：洞庭湖主要污染物总氮（TN）和总磷（TP）的年平均值分别为1.90 mg·L-1和0.093 mg·L-1,溶解态无机氮（DIN）平均占ρ（TN）比例为87%,溶解态总磷（DTP）平均占ρ（TP）比例为70%。洞庭湖水体中,DIN是TN的主要贡献者,且不同形态DIN的贡献大小依次为ρ（NO3--N）〉ρ（NH4＋-N）〉ρ（NO2--N）;磷形态组成中,TP主要以溶解反应性磷（SRP）存在。春季洞庭湖水体中ρ（TN）、ρ（TP）较高,这一结果可能源于春季面源污染。洞庭湖水体中ρ（Chla）与氮显著正相关,与磷显著负相关。NEB 实验结果表明氮对洞庭湖浮游植物生长有明显的促进作用,其幅度随氮浓度的增加而加强,而磷对浮游植物的生长影响不大,有时出现抑制作用,硝态氮与磷之间不存在交互作用。因此,氮可能是洞庭湖浮游植物增长的主要限制性营养因子,这一研究暗示在洞庭湖富营养化控制过程中应特别注重氮的控制。     

杭锦2~#土复合吸附剂对磷的吸附动力学

通过静态试验考察杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂对生活污水中磷酸根的吸附特性,研究吸附过程的动力学模型,并从动力学角度探讨其吸附机理。结果表明,在杭锦2#土/聚合硫酸铝复合吸附剂用量5 g.L-1、吸附时间60 min、废水pH值6.0、温度25℃、磷初始质量浓度小于16.72 mg.L-1条件下,磷酸根的去除率在96%以上;复合吸附剂对磷酸根的吸附动力学特征符合假二级方程,吸附速率在前10 min为内扩散控制,后期由膜扩散和内扩散共同控制,且膜扩散占主导地位;磷酸根的初始浓度越高,吸附质粒子的表观内扩散系数和表观传质系数越小;使用不同再生次数的再生吸附剂（添加量为5 g.L-1）处理16.72 mg.L-1含磷生活污水,随着再生次数的增加,吸附能力有所下降,但磷酸根的去除率均大于89%。     

壬基酚胁迫对莱茵衣藻的生理影响

研究了不同浓度壬基酚(nonylphenol)对莱茵衣藻(Chlamydormonas reinhardtii)生长、色素含量、抗氧化酶活性和脂质过氧化作用的影响.结果表明,随着ρ(壬基酚)(0～0.8 mg·L-1)的升高,莱茵衣藻的生长受到抑制,培养5d时0.8mg·L-1壬基酚处理组抑制率达到84.4％.叶绿素a含量随着壬基酚浓度的升高而呈先升高后降低的变化趋势,类胡萝卜素含量则逐渐降低,0.6 mg·L-1壬基酚处理组叶绿素a和类胡萝卜素含量分别比对照组下降16.7％和37.2％(P＜0.05);总可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量随壬基酚浓度的升高而呈下降趋势,0.4和0.6 mg·L-1壬基酚处理组这两个指标与对照组间差异均达显著水平(P＜0.05).超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随壬基酚浓度的增加而不断上升,至ρ(壬基酚)为0.6 mg·L 1时SOD和CAT活性极显著升高(P＜0.001),分别为对照组的25.0倍和32.1倍.还原型谷胱甘肽(GSH)含量在一定浓度范围(0～0.2 mg·L-1)内随壬基酚浓度的升高而升高,当ρ(壬基酚)＞0.2mg·L-1时则下降,表明壬基酚胁迫可诱导GSH含量增加.     

不同品种浮萍磷素吸收动力学特征

以长江三角洲地区常见的3种浮萍——稀脉浮萍(Lemna aequinoctialis)、少根紫萍(Spirodela oligorrhiza)和紫萍(Spriodela polyrrhiza)为对象,研究不同品种浮萍对HPO42-的吸收动力学影响。结果表明,3种浮萍对无机磷的吸收动力学特征基本可采用Michaelis-Menten方程描述3,种浮萍无机磷吸收速率V对磷浓度S双倒数曲线的拟合关系均在α=0.01水平上显著。稀脉浮萍对无机磷的亲和力较强,适宜应用于对低磷浓度污水的净化;紫萍对无机磷的最大吸收速率Vmax较高,适宜应用于对高磷浓度污水的净化。     

磷肥和黑麦草结合修复铅污染贫磷潮土的研究（Remediation of Lead Polluted Chaotu Soil with Low Phosphorus Availability by Phosphorus Fertilizer Amendment and Ryegrass）

在Pb污染土壤中施用磷肥是降低Pb有效性的有效方法.在低磷或高Pb胁迫下,植物根际的一系列变化将促进植物对磷的吸收或对Pb毒性的降低,但低磷胁迫下植物对土壤Pb有效性的影响研究不多.为探讨Pb污染低磷土壤上施用磷肥对Pb有效性、植物吸收Pb的影响及黑麦草(LoliumperenneL.)对土壤Pb有效性的影响,设置0、500和1000mg·kg-13个Pb用量和0、2729mg·kg-1两个普通过磷酸钙磷肥用量,种植黑麦草,0和1000mg·kg-1Pb下设置不种植植物的对照的盆栽试验,植物生长48d后收获,测定植物地上部和根系产量、长度、Pb浓度及土壤DTPA-Pb含量.结果表明,施用磷肥后植物产量和地上部长度增加、根冠比、根系长度和Pb浓度减小,500mg·kg-1Pb用量时,未施用磷肥和施用磷肥时植物产量分别为0.37和1.70g·pot-1,1000mg·kg-1Pb用量时这两个数值分别为0.24和1.50g·pot-1,500mg·kg-1Pb用量时,植物产量与未施Pb处理(产量为0.75g·pot-1)差异显著(p<0.05);施用磷肥后,地上部吸收的Pb的比例和植物体吸收的Pb数量均增加.1000mg·kg-1Pb用量下,植物产量、地上部长度均小于500mg·kg-1Pb用量处理时的水平,而土壤DTPA-Pb浓度、植物Pb浓度、Pb吸收量均大于500mg·kg-1Pb处理,表明2729mg·kg-1普通过磷酸钙用量并不能完全抵消1000mg·kg-1Pb对植物生长的抑制作用.施用磷肥降低了土壤DTPA-Pb含量,但500mg·kg-1Pb用量时降低效果不显著(p>0.05).0mg·kg-1Pb用量下,种植植物的处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物处理高54.3%;1000mg·kg-1Pb处理时,种植植物处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物平均低18.5%.以上结果表明,在0mg·kg-1Pb用量下,植物生长受到了一定程度的磷胁迫.在磷胁迫下,种植植物提高了土壤Pb有效性,而在1000mg·kg-1Pb用量下,不管是否施用磷肥,种植植物均降低了土壤Pb有效性.本研究结果表明,在低磷和高Pb胁迫下,施用水溶性磷肥可降低土壤Pb有效性,促进黑麦草生长,促进Pb向植物地上部转移;在低磷胁迫且无Pb污染条件下,黑麦草对土壤Pb的有效性表现为促进;在高Pb胁迫下,不管是否施用磷肥,黑麦草均可降低土壤Pb有效性.     

红蛋植物对重金属镉、锌的吸收动态研究

采用水培的方法研究了红蛋植物（Echinodorus osiris）对镉、锌的吸收动态。结果表明：无论是低镉（5 mg·L-1）还是高镉（15 mg·L-1）处理,长时间（27 d）培养时,红蛋地上部和地下部镉质量分数均持续增加,至收获时,低镉和高镉处理红蛋地上部镉质量分数分别为364.95和502.97 mg·kg-1;地下部镉质量分数分别达到1 762.81和2 742.95 mg·kg-1。短时间内,红蛋对镉的吸收速率随时间增加而降低,1.0 h内表现为快速吸收模式,而在1.0 h后表现为缓慢吸收模式。在低镉条件下,红蛋对镉的短时间吸收动态符合二次多项式数学模型,高镉条件下,红蛋对镉的吸收动态符合三次多项式数学模型。长时间（27 d）培养时,红蛋地上部锌和地下部质量分数的动态变化趋势基本一致,即先增加后减少再缓慢增加的趋势。低锌（100 mg·L-1）和高锌（400 mg·L-1）处理,红蛋地上部锌质量分数分别为2 211.38和3 190.47 mg·kg-1;地下部锌质量分数分别为3 067.89和3 303.85 mg·kg-1。短时间内,无论是低锌处理还是高锌处理,红蛋对锌的吸收动态均符合二次多项式数学模型,但是两者有所不同,低锌处理,红蛋吸收锌的速率短时间内略有降低,而高锌处理,红蛋对锌的吸收速率短时间内则持续增加。     

铜、镉胁迫下荻种子的萌发和幼苗生长

研究了不同质量浓度Cu、Cd胁迫对荻（Triarrhena sacchariflora（Maxim.）Nakai）种子萌发及其幼苗生长的影响。结果表明：随着胁迫质量浓度的增大,Cu、Cd对荻种子萌发和幼苗生长的抑制作用增强。就发芽率来看,影响荻种子萌发的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为20.81、67.37 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为16.30、42.79 mg·L-1。Cu、Cd对荻幼苗根的抑制作用大于对芽的抑制作用;芽的生长表现为＂低促高抑＂。影响荻幼苗芽生长的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为52.32、96.11 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为33.55、55.88 mg·L-1;影响荻幼苗根生长的Cu的临界质量浓度和极限质量浓度分别为42.33、85.03 mg·L-1,Cd的临界质量浓度和极限质量浓度分别为26.18、50.45 mg·L-1。     

鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究

沉积物是氮磷营养盐的主要蓄积库,它不仅是外来污染物的归宿地,同时其自身营养盐的释放也可对水环境产生重大影响。针对鄱阳湖存在的沉积物磷释放问题,关键环境因子对基质磷吸附的影响规律进行了探讨。通过控制在不同环境因素条件下,上覆水中磷的变化规律探讨,阐明磷在上覆水-底泥界面迁移转化的规律和环境因素对迁移转化过程的影响。研究结果表明,吸附初始阶段,两者含量相差较大,起始吸附速率很高;随着反应时间的推进,两者含量差随之减小;当吸附时间达到30 min时,此时上覆水的平衡质量浓度为8.648 mg·L^-1,两者含量达成平衡。由磷的吸附等温试验同样可看出,随着平衡质量浓度逐渐增加,土壤吸磷量刚开始增加较快,随后增加趋势逐渐减缓直至磷饱和。pH越小,上覆水质量浓度越低,沉积物对磷的吸附作用越强;pH越大,上覆水中TP质量浓度越大,强碱条件下,TP吸收量剧减。在好氧条件下,沉积物对磷的吸附远远高于厌氧条件下沉积物的吸附。好氧条件下,反应在4 h内,沉积物对磷的吸附速率最高,随后吸附量很小直至逐渐饱和。厌氧条件下,吸附作用不明显;当反应时间达到24 h后,上覆水磷质量浓度保持不变,此时沉积物磷吸附达到饱和。高溶解氧水平对于控制底泥向上覆水体释放磷,维持水体较低总磷是必要的。温度为30℃,20℃和5℃3种条件下,当反应24 h后,三者均达到吸附平衡。因此,当上覆水的磷质量浓度较低时,高温条件下基质的磷释放速度会高于低温条件下的磷释放速度。研究结果旨在为正确认识、合理评估环境因素对湖泊水体磷的影响提供更为充分恰当的试验依据和理论解释。     

铁浓度诱导的三角褐指藻生长和生化组分变化

采用试验生态学方法,以海洋硅藻三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置一系列铁浓度处理(3.15mg·L-1、6.30 mg·L-1、9.45 mg·L-1、18.90 mg·L-1和34.65 mg·L-1),着重测定藻液光密度(OD450)、比生长率、藻细胞密度、藻生物量、叶绿素含量和蛋白质含量等生理生化指标,探讨铁浓度对海洋微藻生长特性和生化组分的影响.结果表明,铁浓度对三角褐指藻的生长状况产生了显著的影响.三角褐指藻经培养48 h后,不同铁浓度下的藻液光密度(OD450)存在显著的差异,6.30 mg·L-1铁浓度下的藻液光密度值(OD450)最高,而随着铁浓度的进一步升高,藻液光密度值(OD450)却明显降低;比生长率和藻细胞密度在3.15 mg·L-1到9.45 mg·L-1铁浓度范围内随着铁浓度升高而增大(最大值分别约为0.609 d-1和1200×104 cell·mL-1),但高于9.45 mg·L-1的铁浓度显著降低了比生长率和藻细胞密度;在试验所设置的铁浓度范围内,藻生物最表现出随铁浓度的升高而增大的趋势,34.65 mg·L-1铁浓度下的藻生物量高达0.460 mg·ML-1.同样地,微藻叶绿素a含量和蛋白质含量也明显地受到铁浓度的影响.在3.15 mg·L-1到18.90 mg·L-1铁浓度范围内,叶绿素a含量逐渐增高(最大值为2.41 mg·L-1);同样地,蛋白质含量在9.45 mg·L-1.铁浓度下达到最大值(0.153 mg·mL-1),而随着铁浓度的逐渐升高,叶绿素和蛋白质含量却明显降低.研究结果表明.铁浓度诱导海洋微藻的生长及代谢发生变化.一定较高浓度的铁显著地促进了藻细胞的生长繁殖和藻细胞化学组分的转化和积累.这些发现将有利于加深认识铁浓度在海洋生态系统中扮演的角色,进一步明确赤潮爆发的生理生态机制,从而有助于人们采取有效的预测、预防和管理措施以降低赤潮的危害.