蠡湖水环境综合整治工程实施前后水质及水生态差异

为探讨水环境综合治理工程措施对蠡湖水生态环境的改善效果,对工程实施前后蠡湖水生态环境的变化及趋势进行了分析. 结果表明,水环境综合治理工程实施后,蠡湖水质明显好转,水体中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)和ρ(Chla)年均值显著下降(P<0.01),ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(Chla)分别由综合治理前 (1992—2002年平均值) 的5.77、0.19 mg/L和59.90 μg/L降至综合治理后的3.13、0.13 mg/L和27.12 μg/L,ρ(COD_Mn)则由7.09 mg/L降至5.00 mg/L以下;表层沉积物中w(OM)、w(TN)和w(TP)分别由2001年的40.40、1.19、2.61 g/kg降至2012年的19.60、1.16、0.59 g/kg;2012年生态修复工程区内初步形成了一个水生植物较为完整的生态系统. 综合整治后,水质改善效果明显,但部分水体感观指标〔如ρ(TSS)、SD(透明度)〕改善效果不明显,底栖动物优势种群仍为耐污种,生态系统完全恢复还需时日. 因此,有必要进一步开展以提高透明度、恢复沉水植物为核心的生态优化调控,促进蠡湖由藻型浊水稳态向草型清水稳态转变.      

Restoration of hyper-eutrophic water with a modularized and air adjustable constructed submerged plant bed

A modularized and air adjustable constructed submerged plant bed (CSPB) which can be used to restore the eutrophic water is introduced in this paper. This plant bed helps hydrophyte grow under poor conditions such as frequently changed water depth, impaired water transparency, algae bloom and substantial duckweed in summer, which are not naturally suitable for growing hydrophyte. This pilot study in Waihuan River of Tianjin, China, revealed that reduction of Chemical Oxygen Demand (COD), Total Nitrogen (TN) and Total Phosphorus (TP) by the use of CSPB could be reached 30%–35%, 35%–40%, 30%–40% respectively in the growing season (from March to October) and 5%–10%, 5%–15%, 7%–20% respectively in the winter (from November to February) when the detention time was 6 d. The relationships between the concentration of COD, TN, TP and the detention time fit the first-order kinetic equation well and the coefficients of determination (R²) were all above 0.9. The attenuation coefficients k of the kinetic equation were a function of the water temperature. When the water temperature was quite low or quite high, k was not significantly changed with increasing or decreasing water temperature. While when the temperature was in a moderate range, an increase or decrease of water temperature would lead to a rapid increase or decrease in k.     

浸没式膜生物反应器中生物质的增殖及其对运行效能的影响

研究了浸没式膜生物反应器(sMBR)中生物质的增殖过程及其对反应器运行效能的影响.采用可编程逻辑控制器(PLC)对sMBR实现过程控制,在不排泥的情况下运行20~40d,生物质浓度达到9670mg/L,出水的各项指标达到最佳,但随着生物质的继续增殖,污泥表观黏度急剧增加,引起F/M的降低和传质困难,最终导致污泥活性降低及出水效果恶化.表观黏度与MLSS、EPS的增长趋势一致,表明这2个因素与活性污泥的表观黏度有着密切关系.采用SEM/EDS方法对不同阶段膜表面进行了观察及表面元素分析,结果表明膜表层污染物中有机物占主要部分,无机成分所占比例较小.     

Uptake of seven metals by two macrophytes species: potential for phytoaccumulation and phytoremediation

Aquatic macrophytes can be used in the studies of quality of water ecosystems and in monitoring of metals and other pollutants. The aim of this study was to assess concentration levels, accumulation and distribution of seven metals in selected plant parts of Typha angustifolia L. and Iris pseudacorus L., in comparison with sediment and water samples of a reservoir. Metal content in the samples was determined by optical emission spectrometry (ICP-OES iCAP 6500). The concentrations of all examined metals were higher in the sediment than in the water samples. In plants, metal concentrations depended on plant species and organs. The roots/rhizomes were primary organs for metal concentration and accumulation. T. angustifolia L. accumulated Mn and Cu, and I. pseudacorus L. accumulated Cd and Cu in the fruits. T. angustifolia L. hyperaccumulated As. The values of enrichment coefficients and translocation factors were: 0 to 3.31 and 0 to 2.39, respectively. The plant species investigated absorb, translocate and accumulate metals in their organs differently, which provides advantages in combining them for remediation of wasted aquatic ecosystems.     

沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响

为明确沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响机制,在采自于太湖草、藻型湖区的沉积物柱状样中种植沉水植物后进行破坏性采样,测定沉积物-水界面以上5 cm上覆水的营养盐含量和沉积物的含水量、中值粒径、w(TOC)、w(TON)、w(TP)、金属元素含量等的垂直分布和氧气侵蚀深度. 结果表明,种植沉水植物对沉积物-水界面环境特征的影响主要为:①显著降低了上覆水中ρ(PO₄3--P)〔草型湖区上覆水由(7.98±1.85)μg/L降至(4.65±1.16)μg/L,藻型湖区上覆水由(7.86±0.84)μg/L降至(4.89±0.48)μg/L〕和草型湖区上覆水中的ρ(DOC)〔由(6.64±0.41)mg/L降至(4.73±0.69)mg/L〕,但没有引起上覆水中ρ(NO₃--N)、ρ(NO₂--N)和ρ(NH₄+-N)的显著差异;②明显提高表层沉积物的含水量,减小草型湖区沉积物表层的中值粒径;③降低草型湖区沉积物表层2 cm内w(TOC)和w(TON),增加草型湖区上层沉积物中w(TP);④明显降低草型湖区沉积物中w(Ca)和w(Mg),但对草、藻型湖区沉积物中的Al,K,Cu,Pb和Zn的含量影响都不明显;⑤藻型湖区沉积物中氧气侵蚀深度由1.6 mm增至3.0 mm,草型湖区沉积物则由3.7 mm增至24.0 mm.      

北京市典型土著沉水植物对水体中硝酸盐和正磷酸盐的耐受性研究

以北京市3种典型土著沉水植物轮叶黑藻、狐尾藻和金鱼藻为研究对象,构建模拟水生生态系统,研究3种沉水植物对水体中NO₃^-和PO₄^3-的耐受性并确定其耐受范围.同时,对植物体内过氧化氢酶、丙二醛、叶绿素和蛋白质4种指标进行检测.结果表明,轮叶黑藻对NO₃^-具有较强的耐受性,耐受浓度可达8 mg·L^-1,金鱼藻和狐尾藻次之,耐受浓度为3~5 mg·L^-1;狐尾藻对PO₄^3-的耐受性最差,耐受浓度约为0.2 mg·L^-1,轮叶黑藻和金鱼藻的耐受性相当,当PO₄^3-浓度达到0.4 mg·L^-1时开始出现显著胁迫.因此,在本研究的实验条件下,当水体NO₃^-浓度<5 mg·L^-1、PO₄^3-浓度<0.2 mg·L^-1时,建议3种沉水植物同时种植;当NO₃^-浓度>5 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻;当PO₄^3-浓度为0.2~0.4 mg·L^-1时,建议种植轮叶黑藻和金鱼藻.研究结果可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其沉水植物群落的构建提供一定的理论指导.     

大型水生植物混合腐解对入湖河口水质的影响及适宜生物量研究

为探究水生植物腐解释放的营养盐在泥-水-植物系统中迁移规律以及冬春季衰亡期大型水生植物的最适生物量,在塑料通风大棚内,开展不同梯度生物量下多种水生植物混合腐解试验.选择冬季蠡湖-陆典桥浜河口区的水生植物为研究对象,根据实际收割规律,设定腐解试验的生物量依次为除根部以外总生物量的0%、20%、40%、60%、80%、100%,于2018年12月25日开展试验,共150 d.结果表明:①与恒温室内条件相比,近自然条件下多种混合水生植物腐解的前2个阶段具有长时性和持续性.②水生植物腐解致使含C、N、P元素的指标在0~30 d内快速升高,70 d左右达到峰值,100 d后缓慢降低直至稳定,整个变化过程持续近120 d,但植物茎叶未彻底分解,多数沉积在底泥表面.③泥-水-植物系统中,试验初期底泥以释放营养盐为主,30 d后以吸附为主;相关性分析表明,茎叶生物量与水体和底泥中养分浓度均呈正相关.研究显示,与其他试验组相比,收割后水生植物生物量剩余20%时更有利于入湖河口水质的改善.      

罗非鱼-附着藻-沉水植物相互关系研究进展

在浅水富营养化湖泊中,沉水植被是决定湖泊清水态或混水态的关键因子。而附着藻对沉水植物强烈的遮阴作用以及对碳源、营养盐等资源强烈的竞争,成为限制沉水植物群落生长和发展的关键因子。罗非鱼作为一种杂食性鱼类,具有牧食附着藻的能力,其下行效应（top-down effect）可以在一定程度上减轻附着藻对沉水植物生长的这种不利影响。因此,作为我国南方水体中的优势种类,适当种群密度的罗非鱼在富营养化浅水湖泊生态修复过程中是可加以利用,并在一定程度上抑制了附着藻的生长和发展,有利于浅水湖泊的生态修复和管理。同时,罗非鱼也具有通过摄食、排泄等活动加速水体氮、磷营养盐再生,牧食浮游动物、沉水植物等不利的一面。因此,在综合考虑多种因素条件下,需要对罗非鱼-附着藻-沉水植物三者之间的相互关系进行深入研究,探讨生态系统对罗非鱼的响应,这对我国南方浅水富营养化湖泊的生态恢复与管理,尤其是沉水植被的重建与保护具有重要的理论意义和实践价值。     

太湖草型湖区沉积物再悬浮对水体营养盐的影响

再悬浮过程中沉积物对水体营养盐的内源贡献是湖泊,特别是浅水湖泊富营养化研究中的重要问题.采用原位沉积物柱样和原状上覆水的Y型扰动装置,被用来研究常规风情下太湖草型湖区沉积物的再悬浮和沉降过程对水体营养盐负荷的影响.结果表明,小风和中风的再悬浮过程导致水体氨氮和磷酸根磷含量显著下降,单位面积水柱含量最大变化量分别为-0.140 g·m-2和-1.59 mg·m-2;大风条件下,水体氨氮含量下降幅度很小,磷酸盐则出现明显增加趋势,最大增量为0.81mg·m-2.再悬浮过程之后的沉降过程中,中、小风条件的水体氨氮含量变小,大风条件的含量没有明显变化.磷酸根磷含量在中、小风条件下与风浪前差别较小,大风条件的含量则明显增大,最大增量为1.36 mg·m-2.因此,沉积物的再悬浮过程和沉降过程对上覆水体的营养盐动态负荷都产生重要影响.与太湖无植被湖区的研究结果对比说明,水生植物的存在对风浪作用下沉积物与上覆水的物质交换有一定的抑制作用.     

SMBR-IVCW系统处理高浓度综合污水

为了提高污水处理的质量和效率,将高效的生物处理技术--膜.生物反应器(SMBR)与生态净化技术--复合垂直流人工湿地(IVCW)进行有效复合而成的SMBR-IVCW复合系统应用于高浓度综合污水的高效处理与回用中.通过对不同水力负荷组合条件下SMBR-IVCW系统对污染物净化效果的比较,得到了该复合系统的较好水力组合条件.结果表明,SMBR-IVCW具有良好的净化功效及稳定性,SMBR单元在有机物的去除、硝化作用中起到主要贡献,而IVCW单元在反硝化脱氮、深度除磷等方面进一步补充,两者的有机结合能充分发挥各自的优势,并得到了较优的水力负荷组合条件:SMBR为1000L·d-1,IVCW为375mm·d～;在该条件下.SMBR-IVCW系统总停留时问为19.22h.处理后出水中CODcr、TP、NH 4-N浓度分别为11.0、0.086、0.44mg·L-1,均可达地表水环境质量Ⅲ类标准(GB 3838.2002).SMBR-IVCW系统在此类污水处理方面具有良好的潜力.