Cadmium tolerance and accumulation in fifteen wetland plant species from cadmium-polluted water in constructed wetlands

Variations in cadmium (Cd) tolerances and accumulations among fifteen wetland plant species in moderately (0.5 mg·L⁻¹) and heavily (1.0 mg·L⁻¹) Cd-polluted wastewaters were investigated in constructed wetlands. Cd removal efficiencies from the wastewaters were more than 90%, and 23.5% and 16.8% of the Cd in the water accumulated in wetland plants for 0.5 and 1.0 mg·L⁻¹ Cd treatments, respectively. The variations among the plant species were 29.4-fold to 48.7-fold in plant biomasses, 5.4-fold to 21.9-fold in Cd concentrations, and 13.8-fold to 29.6-fold in Cd accumulations. The plant species were also largely diversified in terms of Cd tolerance. Some species were tolerant of heavy Cd stress, and some others were sensitive to moderate Cd level. Four wetland plant species were selected for the treatment of Cd-polluted wastewater for their high Cd accumulating abilities and relative Cd tolerances. Plant Cd quantity accumulations are correlated positively and significantly (P <0.05) with plant biomasses and correlated positively but insignificantly (P >0.05) with plant Cd concentrations. The results indicate that the Cd accumulation abilities of wetland plant species are determined mainly by their biomasses and Cd tolerances in growth, which should be the first criteria in selecting wetland plant species for the treating Cd-polluted wastewaters. Cd concentration in the plants may be the second consideration.     

潜流-垂直流改进型人工湿地处理河道水的研究

针对微污染河道水C/N比不足和磷浓度低的问题,将传统人工湿地改进后用于处理。改进后的人工湿地包含潜流段和垂直流段,潜流段填充沸石和腐木,其中腐木作为补充碳源,垂直流段填充水泥砖块,并种植美人蕉。试验结果表明:改进型人工湿地脱氮除磷效果良好,氮的去除主要发生在潜流段,氨氮和总氮的去除率达到90%以上,填充的补充碳源不会恶化水质;磷的去除主要发生在垂直流段,水泥砖块具有良好的去除低浓度磷的性能,但其寿命不长,需要及时的更换;美人蕉对湿地脱氮影响非常小。     

气候变化情景下湿地净初级生产力风险评价

采用BIOME-BGC模型,模拟了气候变化情景下(A1B, A2, B2)三江平原富锦地区小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地的净初级生产力(NPP)变化,并通过NPP变化情况评价小叶章湿地风险等级.结果表明:未来30年(2013~2042年)各气候情景下富锦小叶章湿地NPP均值均高于基准期均值(1961~1990), A1B和B2情景下未来30年间NPP波动范围变大,A2情景下NPP有降低趋势.风险评价结果表明,气候变化情景下小叶章湿地存在一定风险,尤其是在A1B情景下,未来30年中可能有6年以上的年份存在高风险,A2情景下湿地风险最低.湿地NPP变化与降水量呈显著正相关(R2=0.58,P<0.05),说明降水量是影响区域湿地的重要因素.尽管气候变化情景下假设了存在升温?CO2浓度升高等有利于植物生长的因素,但降水量的的剧烈变化以及极端气候事件的增加,可能会导致湿地在未来气候变化情景下面临较高风险,未来湿地保护与管理过程中应重点关注水的补给和调配.     

上海世博园后滩湿地底栖动物群落特征与水质评价

2009年9月-2011年1月对上海世博园后滩湿地底栖动物群落进行了调查.结果发现,在后滩湿地共采集到53个物种,隶属4门,8纲.节肢动物门物种数最多为32种,占60.4％.底栖动物密度为(256.7 ±37.9) ind·m-2,生物量为(15.2±3.5) g·m-2.聚类分析表明,后滩湿地存在两类底栖动物群落:纹沼螺群落(未受投螺影响的群落,群落Ⅰ)和铜锈环棱螺群落(受投螺影响的群落,群落Ⅱ).双因素方差分析表明,群落Ⅱ的生物量显著高于群落Ⅰ,密度、多样性指数在群落类型间均无显著差异.对未受投螺影响水域的底栖动物而言,前后期群落优势类群均为软体动物,优势种为纹沼螺,但后期软体动物优势度(重要值)较前期下降28.6％,节肢动物优势度急剧增加260.0％,仅低于软体动物;后期群落的密度、物种数(S)、香农-威纳多样性指数(H’)、Margalef丰富度指数(R)及Pielou均匀度指数(J)较前期均有不同程度的增加,生物量及Simpson优势度指数(λ)前期高于后期,但除J外其它指标在两者间均无显著差异;Jaccard指数指示前后期群落极不相似.5种生物指数中,Carlander生物量指数、Hilsenhoff生物指数(BI)、H’与营养状态指数的水质评价结果最为接近,4个指标显示后滩湿地水质处于轻-中污染水平或中-富营养状态.     

辽宁沿海经济带滨海湿地资源的开发与保护研究

辽宁省拥有丰富多样的滨海湿地资源.随着辽宁沿海经济带升级为国家战略,滨海湿地资源将面临不同程度的开发影响.从辽宁滨海湿地资源禀赋与开发现状人手,分析了滨海湿地资源开发与保护中存在的主要问题,探讨了滨海湿地在沿海经济带开发中的重要功能与地位,并提出实现滨海湿地资源可持续开发利用的对策建议.     

污染浓度对多级人工湿地-塘系统处理微污染河水中COD的影响

针对微污染水水质不稳定,COD_Mn波动较大的问题,本研究构建了3套中试规模的以"前置生态氧化塘、两级水平潜流湿地和表流湿地为核心、后置沉水植物塘"为工艺的多级人工湿地-塘组合系统（处理水量230 L·d^-1,分别命名为S1、S2和S3）.在3种进水浓度条件下（原水、稀释2倍和稀释1.3倍后的水体,分别作为S1、S2和S3系统的进水）,考察了3套湿地-塘系统各单元对实际微污染河水中COD_Mn的处理效果,并采用高通量测序等方法解析了S1系统湿地单元微生物群落分布特征.研究结果表明,3套系统的平均出水COD较进水有着非显著的升高,从升高的程度来看,S2>S3>S1.污染浓度相对最高、运行时间最长的S1系统对COD有着更好的净化效果.相较于S2系统,S3系统更高的进水浓度有利于COD去除.S1和S2系统的二级水平潜流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率分别为18.60%和26.52%.S3系统的表流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率为8.92%.微生物群落分析结果表明,S1系统的一级、二级水平潜流湿地中细菌丰度和多样性沿程提高,两个单元所富集的相同优势菌群包括α-变形菌纲、γ-变形菌纲和拟杆菌纲,与COD降解有关的菌属分别包括unclassified_f__Burkholderiaceae、unclassified_c__Alphaproteobacteria、norank_f__Blastocatellaceae和norank_f__Saprospiraceae、红细菌属.表流湿地中细菌丰富度进一步升高,但生物多样性有所减少,其中蓝菌属和norank_c__Actinobacteria可能与表流湿地出水COD升高有关.本研究为大型河口湿地-塘复合生态系统处理微污染地表水时工作重心由浓度削减向污染物释放控制的转移提供了宝贵的工程经验.     

Removal,distribution and plant uptake of perfluorooctane sulfonate (PFOS) in a simulated constructed wetland system

• PFOS was removed by soil adsorption and plant uptake in the VFCW. • Uptake of PFOS by E. crassipes was more than that of C. alternifolius. • PFOS in wastewater can inhibit the removal of nutrients. • Dosing with PFOS changed the soil microbial community in the VFCW. A vertical-flow constructed wetland (VFCW) was used to treat simulated domestic sewage containing perfluorooctane sulfonate (PFOS). The removal rate of PFOS in the domestic sewage was 93%–98%, through soil adsorption and plant uptake, suggesting that VFCWs can remove PFOS efficiently from wastewater. The removal of PFOS in the VFCW was dependent on soil adsorption and plant uptake; moreover, the percentage of soil adsorption was 61%–89%, and was higher than that of the plants uptake (5%–31%). The absorption capacity of Eichhornia crassipes (E. crassipes) (1186.71 mg/kg) was higher than that of Cyperus alternifolius (C. alternifolius) (162.77 mg/kg) under 10 mg/L PFOS, and the transfer factor of PFOS in E. crassipes and C. alternifolius was 0.04 and 0.58, respectively, indicating that PFOS is not easily translocated to leaves from roots of wetland plants; moreover, uptake of PFOS by E. crassipes was more than that of C. alternifolius because the biomass of E. crassipes was more than that of C. alternifolius and the roots of E. crassipes can take up PFOS directly from wastewater while C. alternifolius needs to do so via its roots in the soil. The concentration of 10 mg/L PFOS had an obvious inhibitory effect on the removal rate of total nitrogen, total phosphorus, chemical oxygen demand, and ammonia nitrogen in the VFCW, which decreased by 15%, 10%, 10% and 12%, respectively. Dosing with PFOS in the wastewater reduced the bacterial richness but increased the diversity in soil because PFOS stimulated the growth of PFOS-tolerant strains.     

天津七里海湿地水化学组成及主要离子来源分析

水化学是湿地水环境评价的重要参数.为研究天津七里海湿地的水化学组成和主要离子来源,采集了湿地内的沼泽水、周边的河水和地下水.结果表明：①河水、沼泽水的水化学类型为SO₄·Cl-Na型,地下水水化学类型为HCO₃-Na型和HCO₃-Na·Ca型,沼泽水主要依靠河水补给,浅层地下水与河水交换作用明显;②水体离子组分受大气降水影响小,Na⁺和K⁺来源为盐岩溶解或蒸发浓缩作用,河水、沼泽水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要受蒸发岩溶解作用,地下水中Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩溶解;③河水和地下水的水化学组分受阳离子交换作用明显,而沼泽水阳离子交换作用不明显;各水体的SO₄^2-和NO₃^-受一定人类活动的输入;沼泽水和枯水期河水受蒸发盐岩溶解、蒸发作用及人为输入,丰水期河水主要受碳酸盐溶解及人为活动影响.湿地的水化学组成受到自然因素和人类活动的共同作用.     

会仙岩溶湿地丰平枯水期地表水污染及灌溉适用性评价

以我国典型的亚热带低海拔岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地表水样品进行12种常规离子和10种金属元素检测,在分析地表水主要离子化学特征基础上,分别运用内梅罗污染指数法以及钠吸附比法（SAR）、钠含量法（SC）、渗透指数法（PI）和残余碳酸钠法（RSC）这4种评价体系对不同时期地表水进行污染评价和灌溉适用性评价.结果表明,研究区内地表水主要为弱碱性水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.常规指标中仅NH₄⁺超过生活饮用水卫生标准限值,超标率为25.93%,金属元素中超标组分为Al（11.11%）、Mn（44.44%）和Hg（37.04%）.常规指标浓度受时空尺度影响程度整体低于金属元素,两者均具有丰水期 > 平水期 > 枯水期的时期分布特征.据污染评价结果,区内地表水总体水质尚可,内梅罗综合污染指数介于0.75~2.69,主要污染指标为NH₄⁺、Mn、Al和Hg,部分样点存在季节性污染,污染级别为轻度~中度,丰水期污染程度最高,污染点多分布于湿地核心区.综合农田灌溉水质标准和地表水环境质量标准限值以及SAR、SC、PI和RSC灌溉适用性评价结果,会仙岩溶湿地地表水总体适合灌溉,枯水期灌溉适用性优于丰水期和平水期,平水期PH1（Hg浓度1.91 μg·L^-1）和丰水期FH8（NH₄⁺浓度13.70 mg·L^-1）地表水已不适用于农业灌溉.     

补给水质与社会活动对白洋淀湿地微生物的影响特征

为了阐明白洋淀湿地补水水质与社会活动对湿地生物群落的影响,研究了淀区不同区域水体中细菌、真菌和古菌群落的变化特征.分别在淀区入口的府河（NBB）、人类社会活动频繁旅游区域（NBD）和居民生活养殖区域（NBX）以及村庄稀疏区域（NBN）采集样品,对样品的理化特征及生物群落进行研究.结果表明,在NBB水体中有机污染物COD浓度为12.35 mg·L^-1,总氮浓度为10.12 mg·L^-1,污染物浓度较高;NBD和NBX水体中污染物比NBB少.NBN水质较好,其COD和总氮浓度分别为6.9 mg·L^-1和1.82 mg·L^-1.NBB细菌种类较多,多样性指数为5.86,NBN最少为4.78.所有样品中优势细菌菌群均为变形菌门,该菌门在NBN样品中占细菌群落总数的68.8%.真菌在NBB中多样性指数仅为2.14,NBN真菌种类较多,多样性指数为3.23,在NBD和NBN出现壶菌门,分别占真菌总数的5.4%和9.8%,该菌群是难降解有机碳的主要分解者.在NBN中古菌多样性偏低,所有样品中泉古菌门（Crenarchaeota）为优势门类,在NBB、NBD、NBX和NBN样品中所占比例分别39.0%、51.9%、47.3%和30.1%,其次为盐杆菌门（Halobacterota）.白洋淀湿地水体富营养化及微生物群落变化的主要因素是外源污染与内源污染共同作用结果,外源污染与内源污染使水体中有机物与氮磷含量增加,微生物群落结构发生了明显改变.