黑藻与金鱼藻自然衰亡过程中营养盐释放规律研究

为研究在自然衰亡状态下黑藻（Hydrilla verticillata）与金鱼藻（Ceratophyllum demersum）营养盐释放规律,采用人工模拟的方式,于黑藻和金鱼藻进入衰亡期时,采用塑料薄膜捆扎植物根部的方式,阻隔水和底泥界面之间的物质交换,避免底泥释放对水营养盐的影响;同时,监测水中环境因子和营养盐的动态变化,分析营养盐的释放与环境因子之间的关系.结果表明:①黑藻和金鱼藻两种沉水植物在模拟自然状态下分解速率和生物量无显著性差异（P>0.05）,Olson指数的分解速率分别为0.011、0.010 d-1.②水中氮、磷质量浓度峰值在试验的第40~50天.水中磷形态以DTP（溶解性总磷）和SRP（溶解性活性磷）为主,氮形态以DTN（溶解性总氮）和NO₃--N为主.由于SRP、NO₃--N分别是DTP、DTN的组分之一,因此黑藻和金鱼藻在衰亡期向水中释放的氮、磷形态主要为NO₃--N和SRP.③环境因子pH、DO、ORP（氧化还原电位）均呈不同程度的先降后升趋势.主成分分析结果表明,金鱼藻和黑藻环境因子主成分F_j和F_h、生物量剩余百分比分别与两植物组营养盐第一主成分之间二次曲线拟合效果较好,因此通过对数据进行降维处理,可建立二者之间的函数方程.研究显示,黑藻和金鱼藻两种沉水植物自然分解速率基本一致,衰亡期间向水中主要释放NO₃--N和SRP,水中氮、磷质量浓度呈单峰变化,通过主成分分析可以建立环境因子和营养盐之间的函数关系.      

低污染水生态净化组合技术应用

为有效提升低污染水体环境质量,采用生态净化组合技术,通过对环境基底改造、水质生物强化、水生植物恢复、水景观构建等处理技术的集成与优化,构建以活水为基础、以生态净化为核心、兼顾景观提升的低污染水体水环境组合整治系统. 结果表明,该组合技术成功恢复大型水生植物18种,水生植物覆盖率达90%,形成由挺水植物、浮水植物和沉水植物组成的良性水生态系统. 组合生态净化工程实施后,底泥pH由6.80~7.60升至7.30~7.90,E_h(氧化还原电位)由-210~-150 mV升至-62~31 mV,底质生境得到显著改善;水体透明度由15~35 cm显著升至83~145 cm,下层水体ρ(DO)由0.48~1.03 mg/L升至3.43~15.61 mg/L,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的削减率分别达到76%、85%和92%;水体浮游植物总数和总生物量分别减少了84.0%和90.6%,浮游植物群丛类型由富营养蓝藻(平裂藻)型转变为中-富营养混合型. 因此,水生态净化组合技术可有效净化低污染水的同时,还可提高水生态系统多样性.      

蠡湖水体透明度的时空变化及其影响因素

为揭示浅水湖泊水体SD(透明度)下降的主导因子,根据2012—2013年现场调查资料和历史监测资料,分析了浅水湖泊蠡湖SD的时空分布特征、变化规律及主要影响因素,并重点探讨了SD与ρ(TSS)(TSS为总悬浮物)、ρ(Chla)和ρ(DOC)的相互关系. 结果表明:SD在年内变化范围为20.0～209.0 cm,平均值为64.1 cm,总体上呈西蠡湖大于东蠡湖、湖心大于沿岸区的分布趋势;春、夏、秋、冬四季的SD分别为(51.1±15.1)、(41.3±10.6)、(28.3±7.4)和(127.1±43.2)cm,表现为冬季>春季>夏季>秋季,冬季SD平均值可达127.1 cm,而秋季仅有28.3 cm. 多元回归分析表明,ρ(TSS)是影响水体SD的最主要因子,其次为浮游藻类生物量;SD与ρ(TSS)呈幂函数关系,拟合方程为y=220.61x-0.545 0.      

太湖湖滨带浮叶植物菱(Trapa quadrispinosa Roxb)对氮素再悬浮的影响

大型浅水湖泊沉积物的再悬浮是湖泊生态系统的重要过程之一,也是影响湖泊内源负荷的主要因子之一。大型水生植物在抑制沉积物再悬浮方面有重要作用。通过测定浮叶植物生长区内外的沉积物再悬浮速率、沉积物总氮含量和水中总氮浓度,探讨太湖湖滨带浮叶植物菱（Trapa quadrispinosa Roxb）对沉积物中氮素再悬浮的影响。研究结果发现菱对沉积物的再悬浮有良好的抑制作用,在研究期间,菱生长区内的平均沉积物再悬浮速率为218.46 g dw m-2d-1,生长区外为658.13 g dw m-2d-1。随着沉积物的再悬浮,在生长区内平均每天每平方米有719.63 mg N（每年每平方米262.66 g）被带入水中,在生长区外相应的数字为1 536.14 mg（每年每平方米560.69 g）。另外在研究中发现上层沉积物总氮含量受风浪影响较大,与沉积物再悬浮速率呈负相关。恢复浮叶植物能有效控制湖泊沉积物再悬浮,降低湖水氮负荷。     

苦草密度对扰动引起各形态磷释放的影响

采用富营养化水体底泥培育苦草Vallisneria natans,构建密度0、20、40、100、300、450、600株·m-2的沉水植物苦草,模拟一次大风浪扰动过程扰动24 h,然后静置126 h。监测扰动和静置过程中不同密度苦草条件下水体中各形态磷含量的变化,及水体浊度的变化规律和水体中悬浮颗粒物结构。实验结果表明：苦草密度为0、20和40株·m-2的实验组扰动初浊度和水体中各形态磷含量迅速升高,并在第10 h左右达到最大值,随后下降。当苦草密度大于100株·m-2时,水体中浊度和各形态磷含量扰动前后无明显变化。随着沉水植物密度的增加,扰动所引起沉积物磷释放总量呈指数曲线降低。不同密度的苦草水体悬浮物的中值粒径在扰动后3 h达到最大值,但是在扰动后期,中值粒径开始下降,并且在实验第36 h达到最小值。数学模拟表明水体中各形态磷的含量与扰动实验时间和苦草密度的关系函数模拟均达到极显著水平。本实验研究说明：沉水植物密度的增加能显著抑制沉积物中磷的释放,并且当苦草密度大于100株·m-2时扰动所引起的沉积物磷释放影响不显著。扰动所引起的悬浮物的粒度变小,比表面积增大,对磷的吸附能力就越强,是水体扰动后期磷含量降低的主要原因。     

腐解黑藻生物量对高硝态氮水体氮素的影响

采用常见沉水植物黑藻为试验材料,引入太湖底泥并设定上覆水初始ρ(硝态氮)为15 mg/L,模拟初春沉水植物大规模腐烂时的温度,开展为期32 d的黑藻腐解试验研究. 结果显示,黑藻腐解对水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和的影响呈U字型,试验条件下黑藻腐解生物量为2.0 g(相当于0.111 kg/m2)时,水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和最低. 随着黑藻的腐解,释放进入水体的有机质和氮素增加,但同时也提高了水体中的ρ(TOC)/ρ(硝态氮)值,降低了Eh,提高了微生物的活性,因此有利于反硝化反应的发生.      

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.      

COVERING BOTTOM SEDIMENTS AS A LAKE RESTORATION TECHNIQUE1

ABSTRACT: Sediment covering to control macrophytes and sediment nutrient release is reviewed. It is concluded that fly ash application to control sediment phosphorus release presents more dangers to the lake than benefits and should not be used. Polyethylene sheeting has not had long term effectiveness due to macrophyte regrowth on its surface. PVC-coated fiberglass screen is expensive but nontoxic and appears to give long term macrophyte control. Similar results may be obtained with spun-bonded polypropylene. Sand, clay, and sheeting to retard nutrient release have received insufficient attention.     

Phytotoxicity of four herbicides on Ceratophyllum demersum, Vallisneria natans and Elodea nuttallii

The physiological effects of 4 herbicides (butachlor, quinclorac, bensulfuron-methyl and atrazine) on 3 submerged macrophytes (Ceratophyllum demersum, Vallisneria natans and Elodea nuttallii) were tested in laboratory conditions. The variables of the relative growth rate and the photosynthetic pigments content showed that all of the tested herbicides affected the growth of the plants obviously. The abnormal growth of the plants was observed in most treatment groups, even at the lowest concentration (0.0001 mg/L). Except for the C. demersum treated with quinclorac at 0.005 and 0.01 mg/L, the relative growth rates of the plants were inhibited significantly (p < 0.05). Statistical analysis of Chl-a content was carried out with both the t-test and one-way ANOVA to determine the difference between the treatment groups and control. The results showed that Chl-a contents of the plants in all treatment groups were affected by herbicides significantly, except for the C. demersum treated with bensulfuron-methyl at 0.0005 mg/L. The decrease content in Chl-a was positively correlated to the dosage of the herbicides in most treatment groups. It was suggested that herbicides in water body might potentially affect the growth of aquatic macrophytes. Since the Chl-a content of submerged macrophytes responded to the stress of herbicides sensitively and directly, it could be used as biomaker in environmental monitoring or in the ecological risk assessment of herbicide contamination.