规模化控养水葫芦改善滇池外海水质效果研究

2011─2013年,在滇池外海水域实施了规模化控养水葫芦(Eichhornia crassipes)修复富营养化湖泊水体的试验性工程,以及外海湖体与控养区内、外水质的变化分析,探讨规模化控养水葫芦对外海水质的改善效果。结果表明:水葫芦在滇池外海控养水域生长迅速,安全可控,并未出现逃逸泛滥现象。2012和2013年水葫芦最大覆盖面积分别为556.39和257.87hm2,通过对其采收共计从外海水体带走氮691.89 t,磷57.40 t;工程实施期间,外海全湖水质得到一定的改善,水体TP平均浓度始终维持在较低水平,水体TN平均浓度显著下降,尤其2012年,外海湖体TN平均质量浓度由2011年的2.80 mg·L-1降至1.96 mg·L-1,同比下降了30.00%;水葫芦控养区内水体TN和TP平均浓度较控养区外分别下降了28.52%和13.04%。综上分析,规模化控养水葫芦可削减水体大量的氮、磷,尽管水葫芦覆盖面积不足外海水域面积的2.00%,但仍对外海全湖水质改善具有一定效果。该研究为规模化控养水葫芦应用于大型富营养化湖泊的治理提供了工程实践与理论依据。     

规模化控养水葫芦改善滇池草海相对封闭水域水质的研究

在滇池草海的封闭水域东风坝和老干鱼塘开展修复富营养化水体的试验性工程示范。定期监测水葫芦(Eichhornia crassipes)生长规律,富集氮、磷能力,以及2个水域水葫芦种养后水质的周年动态变化。结果表明,2个水域水葫芦最大生长速率均出现在7月,生长速率分别为759.3和601.6 g·m-2·d-1,12月基本停止生长,东风坝和老干鱼塘水域新鲜水葫芦对氮、磷的富集量分别为1.95、0.17和1.74、0.14 kg·t-1,水体营养化程度直接影响水葫芦生长特征。规模化控养水葫芦明显提高水体透明度,降低水体溶解氧浓度和pH,但既未明显影响鱼类生长,又有利于水葫芦的生长与繁殖。在水葫芦种苗初始投放覆盖度10%、投苗量为22.5 t·hm-2条件下,水葫芦种养后(7—12月)东风坝水体TN、TP和NH4+-N平均浓度比种养前(6月)分别下降7.79、0.67和0.91 mg·L-1,老干鱼塘水体TN、TP和NH4+-N平均浓度比种养前分别下降1.03、0.08和0.09 mg·L-1。水葫芦被机械化打捞后,2处水域水体TN和TP浓度并未明显回升,水质变化较平稳,表明规模化控养水葫芦修复封闭的富营养化水域水质效果明显。     

曝气复氧对滇池重污染支流底泥污染物迁移转化的影响

利用模拟试验方法,研究和探讨了河道曝气复氧对滇池重污染支流底泥污染物迁移转化的影响,结果表明:(1)曝气复氧会导致上覆水体pH值上升0.6～1.0;(2)曝气复氧对上覆水体中TN、TP的质量浓度影响相似,在好氧处理条件下呈下降趋势,而在不曝气的对照处理中呈持续上升趋势,两种状况上覆水体TN、TP的平均变化速率分别为:-0.156 mg·L-1·d-1、-0.060mg·L-1·d-1和0.414mg·L-1·d-1、0.036mg·L-1·d-1;(3)上覆水体中COD的质量浓度在好氧和对照两种处珲条件下,表现出两种不同的变化趋势,前者先上升后下降,而后者先下降后上升,平均变化速率分别为-0.361 mg·L-1·d-1和0.314 mg·L-1·d-1;(4)曝气复氧可抑制河道底泥向上覆水释放污染物质,适合于重污染河道水体修复.     

茭鸭共作人工湿地消纳养殖池塘富营养化水的初步研究

依托江苏省扬州市小纪镇水生蔬菜基地,设置4个处理:茭白(Zizania latifolia)单作人工湿地,不施肥(DF0);茭白单作人工湿地,当地农民习惯施肥量(DFC);茭鸭共作人工湿地,当地农民习惯施肥量(GFC);茭鸭共作人工湿地,50%当地农民习惯施肥量(GF50%C)。试验用水为试验地附近养鱼池塘水,分析各处理茭白田面水TN和TP以及土壤有机质和速效养分动态变化。结果表明:灌溉养殖池塘富营养化水7 d后DF0处理田面水TN和TP浓度平均降至峰值的21.27%和15.58%;施肥7 d后各施肥处理田面水TN和TP浓度平均降至峰值的8.21%和6.51%;减量施肥后,GF50%C处理田面水TN和TP去除率分别为82.81%和84.25%,与DF0处理之间无显著差异;减量施肥后,与DFC处理相比,GF50%C处理在维持茭白产量和经济效益的同时,可提高土壤有机质和土壤速效养分含量。就各茭鸭共作人工湿地处理而言,茭白整个生长期用养殖池塘富营养化水按约4 500 m~3·hm~(-2)进行灌溉,其输入的氮、磷量相当于83.55 kg尿素和46.50 kg过磷酸钙。可见,茭鸭共作人工湿地在消纳养殖池塘富营养化水体方面有较大潜力,在适当降低施肥量的前提下,可有效去除富营养化水体中氮、磷含量,提高土壤质量和经济效益。     

人工湿地处理富营养化水体的效果研究

通过在北京市野生动物救护中心构建表流湿地与潜流湿地相结合的复合人工湿地处理富营养化水体,研究该复合人工湿地对总氮（TN）、总磷（TP）及水体浊度的去除效果。结果表明：人工湿地对TP的去除效果好于对TN的去除效果,经过人工湿地处理的富营养化水体,表流湿地、潜流湿地和复合人工湿地对TP的平均去除率可分别达42%、55%、60%,对TN的平均去除率分别为27%、30%、34%,对水体浊度的平均去除率分别达43%、55%、75%。复合人工湿地对TP、TN以及浊度的去除效果受水体温度和溶解氧（DO）的影响,通过相关性分析发现,TP、TN和浊度的去除量与水体中的DO水平之间存在显著的负相关性,而与水体温度有正相关性,在显著性水平为0.05的条件下,相关系数分别为-0.829、-0.767、-0.765和0.674、0.757、0.774。复合人工湿地对TP、TN及浊度的去除率高于表流湿地和潜流湿地,表明复合人工湿地具有优于表流湿地和潜流湿地的整体性功能,能有效提高人工湿地对TN、TP以及浊度的去除率。     

植物净化床对双龙湖水体有机污染物的去除效果分析

通过对双龙湖A、B两座植物净化床2004年6月至2005年5月间的进出水监测数据进行分析,确定植物净化床对水体有机污染物去除效果的年际变化。结果表明,A、B两座植物净化床对CODMn、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)均有很好的去除效果,对CODMn的平均去除率为71.41%和72.58%,出水水质平均为2.47和2.36mg·L-1;TP的平均去除率为83.01%和84.70%,出水水质平均为0.033和0.037mg·L-1;NH3-N的平均去除率为89.28%和90.30%,出水水质平均为0.125和0.141mg·L-1;TN的平均去除率为60.90%和65.48%,出水水质平均为1.204和1.268mg·L-1。对硝态氮(NO3-N)的去除效果较差,平均去除率为6.91%和32.47%,出水水质平均为0.407和0.637mg·L-1。分析CODMn、TP、NH3-N、TN和NO3-N去除效果的季节变化发现,各指标的去除效果和季节变化有一定关系。最后,作者对植物净化床的运行控制提出了相关建议。     

鄱阳湖双退区受损湿地植被恢复对水质的影响

退化湿地的植被恢复有助于提高湿地生物多样性和净化水体功能。通过监测鄱阳湖双退区（湿地）生态恢复过程中前后水质变化,分析了不同植被覆盖率和植物残体分解对水质的影响。结果表明,在植物生长期间,湿地水体TN质量浓度下降65.4%～71.3%,NO3--N也呈较大幅度下降,并能降低水体TP浓度水平;高植被覆盖增加水体叶绿素质量浓度水平,中低植被覆盖不影响水体叶绿素质量浓度,植被覆盖能有效保持水体较高透明度,但不能降低水体COD质量浓度。在枯水期,高植被覆盖因为植物残体分解使氮素回流水体,导致水体含TN,NH4＋-N,NO3-_N质量浓度显著升高,中低植被覆盖植物残体分解同样显著增加水体氮素,但增加程度小于高植被覆盖;植物残体分解不影响水体TP质量浓度水平;高植被覆盖植物残体分解增加水体叶绿素质量浓度,中低植被覆盖则无影响;高中低植被覆盖区植物残体分解都显著增加水体混浊度,也提高了水体的BOD,对水体COD没有影响。     

人工湿地组合生态工艺对规模化猪场养殖废水的净化效果研究

研究了表面流、水平潜流和垂直潜流人工湿地以及地下渗滤系统组合生态工艺对模拟和实际猪场养殖废水的净化效果。结果表明,在进水ρ（COD）=709.2 mg.L-1,ρ（TN）=597.1 mg.L-1,ρ（NH4＋-N）=560.4 mg.L-1和ρ（TP）=42.5 mg.L-1的质量浓度条件下组合生态系统对于COD、TN、NH4＋-N和TP的去除率分别可以达到87%、95%、97%和95%,其中COD的去除主要在第一级表面流人工湿地,NH4＋-N和TN去除主要是在水平潜流和垂直潜流人工湿地,水平潜流和垂直潜流人工湿地对溶解性磷酸盐去除效果明显,地下渗滤起到进一步稳定出水水质的作用。水平潜流和垂直潜流人工湿地的运行结果对比表明,后者对污染物的去除率均高于前者。     

垂直潜流人工湿地净化北方微污染水体试验研究

为研究垂直潜流人工湿地对北方微污染水体中COD、氮和磷的去除效果及去除机理,在室内选用混合土(由炉渣与种植土按比例混合而成)、石英砂和陶粒作为填料,以天津当地常见植物黄花鸢尾为植被构建了垂直潜流人工湿地处理微污染景观湖水和雨季的初期雨水;除冬季冰封期暂停运行外,通过对系统不同季节运行数据的分析,考察了不同季节环境条件下垂直潜流人工湿地对我国北方城市微污染水体的净化效果及影响因素。结果表明:不同季节条件下,该系统对污染物均有着良好的去除效果和抗冲击负荷能力。微污染景观水和雨季初期雨水经垂直潜流人工湿地系统处理后,出水COD、NH4+-N及TP的质量浓度可分别优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的IV类、III类和II类水质标准(研究阶段进水TP≤0.80 mg·L-1),COD、NH4+-N和TP的阶段平均去除率最高可分别达80%、91%和82%;TN的去除效果受季节变化波动较大,阶段平均去除率在32%~78%,温度较低季节或原水水质较差时有待处理水回流或辅加其他技术手段以提高脱氮效果。垂直潜流人工湿地对北方微污染水体有着较好的净化效果,能够有效地预防地表水体富营养化的发生,有利于城市水环境质量的改善和水资源的循环利用,具有良好的发展应用前景。     

微曝气生物滤池-固相碳源反硝化生物滤池强化脱氮处理新运粮河水的示范工程研究

滇池是中国富营养化状态最为严重的湖泊,而入湖河流氮磷元素的输入是其主要原因。河流水质的低C/N特征是限制氮素去除的关键因素,采用固相反硝化技术能够为反硝化过程提供持续的碳源,因而能够强化受污染河流的脱氮效果。以滇池的重点控制入湖河流-新运粮河为研究对象,设计了微曝气生物滤池(Biological aerating filter,BAF)-固相碳源反硝化(Solid-phase denitrification,SPD)组合工艺,在河道旁路展开示范工程研究。组合工艺设计规模为800 m3·d-1,BAF(气水比为3∶1~5∶1)和SPD生物滤池的最大表面水力负荷分别为4.2和1.4 m3·m-2·h-1,其中SPD生物滤池采用新型固相碳源共混可生物降解聚合物与惰性载体共混作为生物膜载体。工艺研究结果表明,在BAF气水比为3∶1~5∶1、HRT为0.5~1 h和SPD滤池HRT为0.5~1 h的运行工况下,BAF对NH4+-N的平均硝化率达到了91.27%,SPD滤池的平均反硝化率93.60%,工艺出水NH4+-N、NO3--N和NO2--N平均浓度分别为0.68、0.70和0.02 mg·L-1。示范工程对各项污染物的去除效果良好,对TN、TP和CODCr的去除率分别达到84.93%、50.15%和31.39%;工艺出水TN、TP和CODCr平均浓度分别为1.75、0.20和22.96 mg·L-1,主要水质指标均达到了地表水V类水质标准。采用新型固相碳源填充的反硝化生物滤池强化了工艺针对低C/N水质特征污染水体的脱氮效果,组合工艺对滇池氮素输入控制具有重要的意义。     

滇池水体磷的时空变化与藻类生长的关系

水体磷的时空变化与藻类生长的关系对研究水体富营养化具有十分重要的作用。采用GPS定位,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性位点监测断面水体总磷、可溶性磷及叶绿素a含量进行了为期1年（2003年5月至2004年5月）的动态研究,并在滇池海埂位点进行了日变化试验,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期水体总磷和可溶性磷的年变化、日变化及水体氮/磷比对藻类生长的影响。结果表明,滇池水体磷与藻类生长呈现显著的年变化和日变化特征,显示了滇池全湖水体总磷与叶绿素a周年变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a呈正相关趋势;海埂位点水体总磷与叶绿素a日变化呈显著正相关,水体可溶性磷与叶绿素a日变化呈显著的负相关,水体氮磷比与叶绿素a呈显著正相关。表明水体磷负荷对藻类生长影响呈现显著的水体区域性和水层差异性和季节性,藻类生长主要吸收水体中的可溶性磷,暗示了滇池水体磷是藻类生长的主要限制因子之一。     

网围养殖对骆马湖水体富营养化的影响

对骆马湖 1 998年度湖体内网围养殖入湖营养盐的研究结果表明 ,入湖氮、磷量分别为 3 3 9和 5 7t,分别占湖体滞留氮、磷总量的 2 7%和 3 3 % ,说明网围养殖对湖体水质有一定影响。另外 ,从近 1 0a湖区网围养殖面积和产量变化状况分析 ,1 995年以来网围养殖面积趋于稳定 ,因此网围养殖对湖体水质富营养化的影响也趋于稳定。     

芜湖市龙窝湖湿地土壤重金属污染特征及潜在生态风险评价

分析了不同人类活动方式下芜湖市龙窝湖湿地土壤镍（Ni）、铬（Cr）、镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）和锌（Zn）含量差异,采用污染指数法、潜在生态风险指数法和沉积物质量基准（SQG）比较法对湿地土壤重金属污染特征和潜在生态风险进行评价。结果表明：6个样地土壤重金属含量只有Cd含量（0．76—3．67mg／kg）显著超过土壤环境质量二级标准（GB15618—1995）;6个样地土壤Cd和Cu含量与塘式水产养殖湿地、网式水产养殖湿地、垃圾倾倒地下游湿地和垃圾倾倒地土壤Pb和Zn含量超过土壤背景值,而6个样地土壤Ni和Cr含量与湖泊底泥和耕地土壤Ph和Zn含量未超标;土壤6种重金属综合污染指数为垃圾倾倒地下游湿地（25．4）〉网式水产养殖湿地（25．3）〉塘式水产养殖湿地（23．1）〉垃圾倾倒地（19．2）〉耕地（8．2）=湖泊底泥（8．2）;土壤6种重金属综合潜在生态风险指数为网式水产养殖湿地（603．6）〉垃圾倾倒地下游湿地（595．5）〉塘式水产养殖湿地（538．4）〉垃圾倾倒地（439．9）〉耕地（145．6）〉湖泊底泥（136．6）。土壤cd含量高是导致湿地土壤重金属较高污染（Cd单项污染指数占综合污染指数：49％～76％）和存在严重潜在生态风险（Cd单项潜在生态风险指数占综合潜在生态风险指数：88％～96％）的关键元素。基于沉积物质量基准比较法的潜在风险评价结果表明湿地土壤存在M、Cd和Cu污染的中等潜在生态风险。     

利用紫露草微核技术监测滇池水质污染

以蒸馏水和自来水处理作阴性对照,以不同浓度的ＮａＮ３,ＨｇＣｌ２处理作阳性对照,用紫露同核监测法对滇池１１个样点的水样进行了监测评价;结果表明：滇池１１个样点的水样均使使紫露草四分体微核率增加;紫露草微核监测与化学监测结果是基本一致的;将１１个样点的水质污染分为三种程度,重污染,中污染和轻污染。     

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.     

Geochemical baselines of heavy metals in the sediments of two large freshwater lakes in China: implications for contamination character and history

The aim of this study was to estimate the geochemical baseline concentrations of various heavy metals in the surface sediments of two large freshwater lakes in Taihu and Dianchi, China, and to assess the character and history of heavy metal contamination around the two lakes. Heavy metal concentrations in the sediments were obtained by field surveys and were supplemented with published data. The statistical methods of cumulative frequency and normalization were employed to obtain the baselines. The respective baseline concentrations for As, Sb, Hg, Co, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were 9.92, 1.67, 0.14, 22.62, 100.56, 31.63, 31.97, 33.05 and 97.01?mg/kg, respectively, in Taihu, and 24.60, 4.29, 0.25, 36.78, 135.68, 90.05, 50.76, 73.56 and 208.76?mg/kg, respectively, in Dianchi. The baseline concentrations of these heavy metals in Lake Taihu were equivalent to the pre-industrial concentrations determined from lakes in Sweden and Europe. Conversely, those in Lake Dianchi were much higher than the pre-industrial values. Li, Fe, Sc, Ti, V and Al were found to be the suitable reference elements for normalization, and one of these elements could be used to predict the baseline concentrations of heavy metals except Hg. Most of the heavy metals had one inflexion, and only Cu and Pb in Taihu, Sb, Pb and Zn in Dianchi, were found to have two inflexions in the cumulative curves, suggesting remarkable anthropogenic inputs of Cu and Pb in Taihu, Sb, Pb and Zn in Dianchi, which are generally consistent with the respective industrial structure around Taihu and Dianchi.     

洞庭湖湿地生态系统现状及整治管理措施

本文论述了洞庭湖湿地生态系统的结构特征及存在的问题,提出了洞庭湖湿地整治开发和管理对策。     

退耕还湖后安庆沿江湿地土壤颗粒分形特征

以安庆沿江不同退耕还湖方式(白荡湖区,低坝高网式养鱼;菜子湖区,自然恢复湿地)和不同历史利用方式(水耕和旱耕)的湿地土壤为研究对象,分析退耕还湖后湿地土壤的颗粒分形特征变化。结果表明,退耕还湖后白荡湖区湿地土壤颗粒分形维数和<0.01 mm粒径颗粒含量降低,且历史水耕湿地土壤颗粒分形维数降幅小于历史旱耕湿地;菜子湖区湿地土壤颗粒分形维数和<0.01 mm粒径颗粒含量升高,且历史水耕湿地土壤颗粒分形维数增幅大于历史旱耕湿地。2个湖区湿地土壤颗粒分形维数与土壤细黏粒、粗黏粒和细粉粒含量呈显著正相关(P<0.01),与粗粉粒、细砂粒和粗砂粒含量呈显著负相关(P<0.01),与土壤有机质、全磷和有效氮含量呈显著正相关(P<0.05),土壤颗粒分形维数和土壤养分含量的聚类分析结果总体相似。土壤颗粒分形维数可作为评价退耕还湖后湿地生态恢复过程中土壤演变状况的重要参考指标。     

Distribution of aromatic amines,phenols, chlorobenzenes,and naphthalenes in the surface sediment of the Dianchi Lake,China

• The total organic pollutant concentrations in sediment were 27.4-1620 ng/g. • The phenol concentrations were relatively high in the sediment of the Dianchi Lake. • Average total concentrations decreased as follows: Caohai>Waihai>Haigeng Dam. • 1,4-dichlorobenzene, 3- or 4-methylphenol, 1,2,4-trichlorobenzene might be risks. Organic pollutants are widespread environmental pollutants with high toxicity, persistence, and bioaccumulation. Our aim was to investigate the distribution of aromatic amines, phenols, chlorobenzenes, and naphthalenes in the surface sediment of the Dianchi Lake, China. Nineteen surface sediment samples were collected from the Dianchi Lake, and 40 types of organic pollutants were analyzed via gas chromatography–mass spectrometry. The total organic pollutant concentrations in the surface sediment of the Dianchi Lake varied from 27.4 to 1.62 × 10³ ng/g. The concentrations of phenols were much higher than those in other water bodies but still within a controllable range, whereas the concentrations of the other organic pollutant classes were similar or even lower. The detection ratio of 3- or 4-methylphenol was the highest (100.00%) among the pollutants. The average total organic pollutant concentrations decreased in the following order: Caohai (540 ng/g)>the middle of Waihai (488 ng/g)>the edge of Waihai (351 ng/g)>Haigeng Dam (90.4 ng/g). Pearson analysis showed a strong correlation among 1-methylnaphthalene, 2-methylnaphthalene, 1,3-dinitronaphthalene, and 1,4-dinitronaphthalene (p<0.01). Caohai, the north lakeshore of Waihai and the south of Waihai showed higher risk because of high concentration; meanwhile, 1,4-dichlorobenzene, 3- or 4-methylphenol and 1,2,4-trichlorobenzene were more likely to cause risks.     

密云县密云水库流域坡耕地养分流失特征

于2005年和2006年连续2 a对密云水库流域坡耕地进行水土流失小区试验,并完全按照当地农民习惯进行农事管理.试验结果表明:(1)降雨后坡耕地产生的地表径流量、泥沙量随坡度增大而增加,并与坡度正弦值呈一定的线性关系;(2)坡度对雨后地表径流和泥沙中养分含量影响不明显,但对泥沙养分流失量有明显影响;(3)养分流失以泥沙携带为主要途径,且通过泥沙携带途径流失的养分量占流失养分总量的比例随坡度增加而增加;(4)水库周边区域内坡耕地流失养分的主要来源为施用于坡耕地的化学肥料.(5)调整水库流域内坡耕地的种植结构、对坡耕地实施改造以截留或减少泥沙流失和控制化学肥料投入等措施对于治理流域内农业非点源污染、保护水源地水质显得尤为迫切.