湖滨带氧化还原环境的时空变化及其环境效应

在太湖梅梁湾,沿开阔水体至湖滨带方向,对植被型湖滨带(A区)、裸露型湖滨带(B区)和开阔水体(D区)水体中DO和水/沉积物Eh进行为期1a的现场观测.结果发现,梅梁湾水体DO时空变化明显.B区和D区水体中DO常年饱和,而A区DO浓度较低(年均(5.5±1.7)mg·L-1).在植物生长季,从开阔水体至湖滨植被区溶解氧浓度从12.7 mg·L-1降到4.5 mg·L-1;在非植物生长季则从9.7 mg·L-1降到6.2mg·L-1.湖滨带水体Eh在150 mV左右波动,空间变化趋势与溶解氧变化同步.沉积物Eh也表现出明显的时空变化,在植物生长季,各区沉积物均处于较强的还原状态(-158～-101 mV);而在非植物生长季,由开阔水体向植被型湖滨带Eh逐渐升高.在沉积物的垂直剖面上,开阔水体Eh自表层沉积物向下逐渐降低,而在A区的植被覆盖区则是先降低,大概在5 cm深处开始逐渐升高,于20 cm深左右达到峰值.根据上述植被型湖滨带氧化还原环境的特点,可以推知进行湖滨带生态修复,有利于去除湖泊氮污染.     

武汉汉阳地区城市集水区尺度降雨径流污染过程与排放特征

2005年4月至8月对武汉市汉阳地区十里铺集水区进行了8次径流污染过程的水量、水质研究.结果表明,城市集水区尺度径流污染过程是降雨径流对整个集水区地表、排水系统中累积污染物的冲刷、携带过程,受集水区累积污染物数量、污染物可冲刷性和降雨径流特征的共同影响.城市降雨径流中初期污染物浓度显著高于后期,污染物浓度的峰值提前于径流的峰值,具有明显的初期冲刷效应.8次监测结果的算术平均值,初期5 mm、10 mm和15 mm降雨径流中TSS的负荷分别占总负荷的48%、68%和78%.初期径流中TSS的负荷与晴天累积天数呈线性正相关关系.     

城市地区重建湿地的生态过程研究

研究了湿地重建过程中植物、土壤和水质的动态变化特征.湿地重建2 a后植物种类增加了11种,芦苇、菖蒲和香蒲3种植物的高度、生物量在第2个生长季明显高于第1个生长季节,植物生物量分别增加到原来的13、1.5和1.4倍.湿地种植区土壤有机质总体上是降低的,土壤全氮含量从1?500　mg/kg降低到850　mg/kg（p＜0.01）,土壤全磷在试验期间略有增加.对重建湿地12种水质指标分析表明,夏季湿地出口源水溶解氧高于进口源水,出口源水总氮、叶绿素a、藻类计数3种水质指标均低于进口源水,说明重建湿地水质在夏季出口源水优于进口源水,水质得到改善.研究表明,湿地植物群落重建成功,生物多样性增加,重建湿地在改善和保持源水水质方面发挥了一定的作用.     

应用分子生物学与同位素示踪技术研究厌氧氨氧化菌活性及功效

厌氧氨氧化是一个新发现的氮循环途径,与反硝化作用都产生氮气,但准确衡量厌氧氨氧化活性及功效的相关方法还是个难题.本研究联合应用分子生物学与同位索示踪技术,以北京某污水处理厂的活性污泥为实验样品,研究其中厌氧氨氧化菌的存在、活性和功效.厌氧氨氧化菌的分子生物学分析是通过16S rRNA进行,选择两步引物分别为pla46-...     

人工湿地构筑根孔作用下土壤物质分布状况

嘉兴市石臼漾湿地应用人工构筑根孔技术,以玉米秸秆和油菜秸秆按比例混合埋植于土壤亚表层,作为湿地的基质/填料。在湿地运行一年半后,按照正交设计表,以埋植秸秆的种类(S)、填埋的土壤层次(L)、距离秸秆外环的远近(D)和秸秆周围土壤的表观颜色(C)作为实验因素,对秸秆周围养分物质浓度、土壤酶活性以及铁含量进行采样分析。实验结果显示:玉米秸秆和油菜秸秆腐烂较充分,分别形成较发达的粗根孔和细根孔;根孔周围土壤呈中度还原状态;粗根孔具有较强的优先流效应,其周围土壤具有较高的养分物质含量和较低的Fe2+/Fe3+比。粗根孔周围土壤具有较高的磷酸酶活性,而细根孔周围具有较高的β-葡糖苷酶活性和脲酶活性。综合比较,人工湿地构建初期,径级较大秸秆腐烂后形成的粗根孔发挥着更高的水分传导效率和更强的物质截留效应。     

城市旅游区暴雨径流污染过程中的不透水面效应

选取武汉市动物园4种典型的不透水面暴雨径流污染特征进行了系统的研究,以期为旅游区面源污染危害评价和治理提供基本的依据.结果表明,动物园4种不透水面初期径流污染物浓度很高,COD最大值达1140 mg/L,下垫面类型及地表累积污染物是影响径流水质的主要因素.通过无量纲累积曲线的分析,表明旅游区不透水面径流初期冲刷严重,该曲线还为面源治理提供了重要的工程参数.     

河流湿地氮循环修复过程中的新型功能微生物

自然生态系统中厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌的发现,改变了人们对传统氮循环过程的认识.通过氨氧化古菌和厌氧氨氧化菌在缺氧/厌氧的条件下完成硝化反应和封闭的氮循环,对于河流氮循环生态修复意义显著.通过PCR聚合酶链反应结合水体沉积物理化指标,研究典型河流湿地中厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌及其在循环中的作用.结果表明,在海河支流北运河湿地中存在厌氧氨氧化菌和氨氧化古菌,它们对于水体和底泥沉积物的氮转化有较重要作用.通过构建16S rRNA克隆文库生物多样性分析比较,发现湿地中厌氧氨氧化菌的生物多样性相对较低,96个克隆序列只分为3个OTUs;其与基因库(GenBank)中已探明的厌氧氨氧化菌Candidatus"Kuenenia stuttgartiensis"和Candidatus"Brocadia fulgida"的相似度分别为98%和95%.通过建立氨氧化古菌克隆文库发现,96个克隆子共得到5个OTUs,其与GenBank中关系最近序列(土壤/沉积物中)的相似度均大于95%;对本实验样本和水相、土壤/沉积物相中不同氨氧化古菌进行进化谱系分析,发现北运河河流湿地的古菌amoA基因属于土壤/沉积物进化分支.     

磷在农田溪流中的动态变化

磷是水体富营养化的限制因子,河流系统是农业非点源污染物的主要运移通道,污染物在河流中的持留控制着污染物向受纳水体的输出.本次研究对象是巢湖流域一个长约1.8 km的农田源头溪流六岔河,河流由4个渠道型、1个水塘型和3个河口型断面构成,长度分别为1.3 km、0.15 km和0.36 km.在河流上设置9个监测点研究总磷、磷酸盐和悬浮物在六岔河中的持留空间特征,评价人为严重干扰下的农田溪流在农业非点源污染物运移中的生态功能.结果表明:总磷、磷酸盐、悬浮物在溪流中的持留和释放受溪流的渠道型、水塘型和河口型断面控制,水塘型和河口型断面是污染物持留的主要区域,总磷、磷酸盐和悬浮物在水塘型、河口型断面内的持留量分别占溪流持留量的58%、77%和58%;污染物在降雨-径流过程中的持留是溪流持留的主要部分,总磷、磷酸盐和悬浮物的持留分别占溪流持留量的96%、98%和93%;渠道型断面是溪流最主要的内在污染源,总磷、磷酸盐和悬浮物的释放分别占溪流释放量的93%、99%和94%;养分和悬浮物在渠道型断面中具有不同的持留特性,而位于水塘前的渠道型断面在基流和降雨-径流过程中均能有效地持留污染物.     

太湖水源地水质净化的生态工程试验研究

基于生物净化技术与工程措施相结合的思想,在太湖北部的梅梁湾牵龙口水厂水源地实施了净化水质的生态工程试验.该水域位于太湖梅梁湾的东北岸.调查发现,由于这个地区夏季盛行偏南风,吹程长,风浪较大,导致沉积物易于悬浮,且蓝藻也易于在此堆积;同时该水域水较深、透明度较低.为了能够净化水质,在氮磷营养盐浓度依然很高、恢复沉水植物难以奏效的情况下,选择漂浮植物和浮叶植物为主要内容的水生植物恢复手段,结合消浪、挡藻和控藻等技术措施,使得示范区的环境条件得到改善,并达到了净化水源地水质的目的.同时,在试验区内布设大量用于附着生物富集的人工介质,如渔网.结果显示,试验区的水质得到了显著的改善.与示范区外的参照点相比,各项水质参数改善的程度达30%～60%.说明这种新的方法和思路是有效的.     

塘-湿地组合系统对城市旅游区降雨径流污染的在线截控作用研究

以武汉动物园猩猩馆为例,进行了塘-湿地组合系统对城市旅游区降雨径流污染的在线截控作用研究.22场的降雨径流监测结果表明,由沉淀池、塘、一阶湿地和二阶湿地组成的系统对污染物表现出良好的持留能力.在2005年6月26日的暴雨连续流事件中,径流流速由系统入口处的65.5 cm·s-1降至系统出口处的17.7 cm·s-1,径流总量由213.4m3降至31.9 m3,TSS、CODCr、TN、TP的浓度分别由161mg·L-1、226.9mg·L-1、17.0 mg·L-1、0.99mg·L-1降至98.8 mg·L-1、52.8 mg·L-1、4.16mg·L-1、0.41 mg·L-1,颗粒物的体积平均粒径由312μm降低至23.9μm,系统对TSS、CODCr、TN和TP的持留率分别达到92.9%、96.0%、85.7%和80.9%.在2005年7月10日的间断流事件中,整个系统出口无地表径流输出,污染径流全部为塘-湿地组合系统截留.塘-湿地组合系统通过在线截留、缓冲和存储作用,对不同源区降雨径流的产流时间、流速和流量具有多重调控作用,延长了污染物在流域内部的滞留时间,使径流中的污染物浓度以及颗粒物的粒径逐级得到降低,减少了污染负荷的输出.