城市再生水景观利用水华识别和预警方法探讨

城市再生水景观回用的主要问题是水体富营养化导致水华的暴发。为了抑制藻类的大规模生长,需要提前采取预防措施,以便将有可能爆发水华的藻类及时杀死或除去。目前,人们已经对景观水体中常见藻类的生长规律做了深入的研究,发现水体中藻数量(藻密度)的多少与水体的pH值和DO值的变化有密切而相对稳定的关系。通过在线实时监控pH值和DO值,找到△pH、△DO与藻类生长之间的关系,并结合pH、DO、温度、正磷酸盐和总氮等指标,实现实时识别和预测水华爆发的目的。     

基于复杂网络同步特征的水华暴发数值模型

基于复杂网络的同步特征和藻类动力学生长特性, 以汉江近年来水华污染的现场监测资料为例, 并结合氮磷浓度、水温等实测数据构建了水华暴发的数值模型, 用以描述藻类生长和水华暴发的动力学机制; 同时, 利用达到指定藻生物量临界值的网格数规模作为判定水域是否暴发水华以及规模大小的依据, 从复杂网络同步特性的角度验证了水华暴发的临界性和全局突发性, 进而揭示了水华暴发现象是水域子区域整体协同作用的结果. 计算结果表明, 如果达到临界值的网格数超过指定的规模, 相应水域将暴发水华, 且网格达到峰值状态持续的时间越长, 水华污染越严重.     

汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

基于2015～2019年汉江中下游水文,水环境和水生态数据,采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子,拟合得到其调控阈值,然后,使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明:汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期,枯水期藻类优势种群为硅藻,小环藻为优势种,丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群,小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子,当流速超过0.462m/s时,流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量:沙洋断面流量为890m³/s,潜江断面流量为918m³/s,仙桃断面流量为953m³/s,汉川断面流量为1075m³/s.     

北京市城区地表水体叶绿素a与藻密度相关性研究

实验主要研究在实验室培养条件下,对北京市城区地表水体进行分析,发现在叶绿素a浓度>40μg/L时,叶绿素a与藻密度有较好的相关性,R2值均>0.8705。同时,通过对实验数据及现象的分析,得到了水华阈值在叶绿素a浓度40μg/L,以及结合藻类生长曲线和藻密度、叶绿素a的日增长率的变化量得出各个河湖"水华"暴发的暴发点。     

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...     

藻类生长的水动力学因素影响与数值仿真

为了定量研究水动力条件对藻类生长影响,选择微囊藻进行了室内扰动实验.通过维持光照、温度、营养盐等生境因子的一致性,调整振荡器转速,研究了不同扰动强度对藻类生长规律的影响;提出了"水动力影响参数a"对藻类生长公式进行了修正,以内江为例建立了二维非稳态藻类生长模型.对不同方案下内江藻类暴发特征进行了预测分析.结果表明,水动力条件对藻类生长影响明显,低流速有利于藻类生长,而在静止与高流速条件下,藻类生长受到抑制;内江引航道节制闸关闭后,流速减缓,藻类易于暴发,可能发生水华的水域面积约2.5 km2,占总面积的36.8%;完全静止状态以及节制闸开启后内江水动力条件改善条件下,藻类暴发程度有所减小,可能发生水华面积分别为0.78 km2和0.18 km2.     

浦城东风水库水华情况调查和防控措施

水华是藻类在富营养化水体中大量繁殖的常见自然现象,是集环境、气象、水文和生物等多种因素相互作用的结果 ,存在季节性的特征。本文对2021—2022年东风水库水华易发期的藻类群落结构、密度变化和水华暴发的原因进行了调查分析,并提出了水华防控的建议,为该水库的管理和饮用水安全提供理论依据和可行措施。做到防范化解生态环境风险,推进源头治理、标本兼治。     

环境因子对水华暴发的影响研究

水华是当水体藻类开始大量生长和繁殖并且聚集,最终达到一定浓度的现象。综述国内大型浅水湖泊及水库中影响水华暴发的环境因素的研究现状,分析水体营养条件以及适宜的气象、水文、生物条件等有利于藻类生长或聚集的环境影响因子,同时简介中国水华污染现状。对水华暴发研究领域的未来发展具有一定参考价值。     

混合层深度对藻类生长的影响研究

三峡水库蓄水后,支流库湾频繁暴发水华.为研究水华暴发关键因子,以临界层理论为指导,于2012年初冬季,在香溪河野外观测站建立围隔实验系统,研究水体混合对藻类生长的影响机制.围隔水下深度按梯度布设,表底掺混均匀,并注入由浮游动物网过滤的低Chl-a浓度的香溪河河水.结果表明,Zeu/Zmix(真光层深度与混合层深度之比)>1的围隔藻类生长迅速并暴发水华,Chl-a浓度最高达到90 mg·m-3,反之生长缓慢.临界层理论适用于本实验,Zeu/Zmix也存在一个临界值,低于临界值浮游植物生长会受光限制而不易暴发水华;在临界层理论的基础上,分析得藻类净初级生产力与Zmix存在负相关关系,即Zmix越小藻类净初级生产力越大.     

基于复杂网络的城市湖库藻类水华形成识别研究

在对城市湖库藻类水华形成机理深入研究的基础上,将提取的影响水华暴发的关键因子总磷(TP)、总氮(TN)、温度(T)、pH值、溶解氧(DO)、光照(I)、叶绿素a浓度(chl_a)作为网络节点,将影响因素间的关系抽象成网络的边,构建了藻类水华形成的有向网络模型.同时,计算了复杂网络的统计特征参数,构建了节点的关键度模型,并进行修正,进而构建了水华形成的复杂网络统计特征参数模型G,对其进行半定量分级,从而实现对水华暴发的有效识别,最后采用北京城市河湖水质的实验数据对模型进行了验证.结果表明,复杂网络统计特征参数G与叶绿素a浓度有显著的相关性,能够较好地表征水华形成过程.     

浮萍在水体污染治理中的应用

对利用浮萍治理受污染的水体进行了介绍,包括浮萍科植物的生物学特性、治理水体污染的特点以及国内外的相关研究状况等.提出了利用浮萍科植物治理受污染水体的前景,同时预测了该领域的应用和研究方向.     

用浮萍试验检测4种污染物的植物毒性

用浮萍试验检测丙烯腈－腈纶工业废水中４种主要污染物：丙烯腈、硫氰酸钠（NaSCN）、乙腈和二甲基甲酰胺（DMF）的植物毒性。结果表明,4种污染物对浮萍的96h－IC₅₀分别为27.08mg/L、3662.6mg/L、3684.6mg/L和12197mg/L。除NaSCN外,浮萍对其它３种污染物的敏感性与水生动物的敏感性相近。文中还对浮萍试验的反应终点、重复间的偏差及浮萍的实验室培养进行了讨论。采用浮萍生长抑制试验检测植物毒性,不仅克服了藻类生长抑制试验操作繁锁,难以去除废水背景值等缺点,并能更好反映废水毒性的变化。     

浮萍在水污染治理中的应用研究

介绍了浮萍的特性和用途，综述了以浮萍为核心的污水处理系统的现状和利用浮萍进行水污染治理的机理，阐述了用浮萍进行水污染治理的优势。     

冬季浮萍放养体系对养猪场废水的处理效果

以经筛选得到的本地优势浮萍为供试材料,以经稀释的养猪场废水为供试污水,考察了模拟冬季气象条件下浮萍单种体系和浮萍-水花生、浮萍-水葫芦混养体系对污水氮、磷的净化效果及植物生长情况,并与年平均气象条件下的相关结果作对比分析。结果表明,相对于年平均气象条件下的试验结果,冬季气候条件下三种体系对供试废水COD、NH4+-N和TP的去除速率和总去除率均有所下降,最大降幅均出现在浮萍单种体系,而混养体系表现较为稳定,尤其是浮萍-水花生混养体系,其对上述污染物的总去除率均维持在80%左右。浮萍混养体系对废水污染物的去除受冬季气候影响较小,利用其处理废水可克服冬季气候对浮萍单种体系污水处理系统的不良影响,通过合理的工艺组合,可实现浮萍污水处理系统全年气候下的连续运行和对污水氮、磷的高效去除。     

浮萍与水花生净化N、P污染性能比较

以经筛选得到的本地优势浮萍和水花生为研究对象,通过设置浮萍、水花生单种和浮萍-水花生混养等三种体系,考察了其对生活污水和稀释的牛场厌氧废水N、P的净化效果。结果表明,浮萍、水花生单种体系和浮萍-水花生混养体系对供试污水TN、TP的最大去除率分别为95.2%、91.1%;80.7%、75.4%和86.4%、86.4%。低有机污染条件下,浮萍吸收N、P的能力优于水花生,但其对COD的去除能力逊色于水花生;当水体有机污染程度较高时,可通过将浮萍和水花生混养,建立共生系统,以高效、稳定地去除污染物。     

浮萍去除污水处理厂出水中氮磷的比较研究

以经筛选得到的本地优化浮萍晶种——少根紫萍和稀脉浮萍为供试材料,以扬州某污水处理厂二级出水为供试水,考察了夏季气象条件下两种浮萍对水中氮、磷的去除及其自身积累氮、磷的情况,并作出相应的比较.结果表明:放养稀脉浮萍的水中总氮、总磷的去除量分别是放养少根紫萍的水中总氮、总磷去除量的1.6倍和2.2倍;稀脉浮萍体内积累的氮、...     

细脉浮萍和紫背浮萍在污水营养条件下的生长特性

浮萍类植物是污水生态工程处理技术中吸收转化氮磷等营养物质的重要植物类群.氮磷是浮萍生长所必需的主要结构组成物质,因此浮萍生物量的增长速率决定了其对氮磷吸收转化的能力.本研究采用序批式培养和连续式培养2种方式探讨了细脉浮萍(Lemna aequinoctialis) 和紫背浮萍(Spirodela polyrrhiza) 在污水营养条件下的生长特性,并利用单种种群增长的Logistic模型对生物量的增长曲线进行了分析.研究结果表明浮萍的鲜生物量和干重随时间变化的增长曲线具有"S"型特点,在特定的环境和营养条件下,单位面积上浮萍生物量的增长受密度的制约.Logistic拟合的结果表明浮萍生物量的增长符合种群的Logistic增长规律,浮萍在有限环境中生物量有最大值:最大承载量,当密度达到最大承载量一半时,其生物量的增长速率最大.实验结果及模型分析结果均表明2种浮萍在氨氮人工培养液中的生长速率比在硝酸氮培养液中低.细脉浮萍生长速率及含水率均高于紫背浮萍.本文还探讨了浮萍的Logistic增长规律在浮萍生物量收获管理中的应用.     

Arsenic uptake, accumulation and phytofiltration by duckweed （Spirodela polyrhiza L.）

This study investigates arsenic (As) accumulation and tolerance of duckweed Spirodela polyrhiza L: and its potential for As phytofiltration. S. polyrhiza was able to survive in high concentration of As(V) solution: The EC50 values ( SE) based on the external As(V) were (181.66 20.12) mol/L. It accumulated (999 95) mg As/kg dw when exposed in 320 mol/L As(V) solution for one week, and was able to take up appropriately 400 mg As/kg dw in tissues without a significant biomass loss. The EC50 values (the e ective concentration of As(V) in the nutrient solution that caused a 50% inhibition on biomass production) was (866 68) mg/kg dw for the tissues, indicating that S. polyrhiza had a high capability of As accumulation and tolerance. The uptake kinetic parameters Vmax was (55.33 2.24) nmol/(g dw min) and Km was (0.144 0.011) mmol/L. Within 72 hr, S. polyrhiza decreased As concentration in the solution from 190 to 113 ng/mL with a removal rate of 41%. The study suggested that this floating aquatic plant has some potential for As phytofiltration in contaminated water bodies or paddy soils.     

环境及营养条件对稀脉浮萍和紫背浮萍氮磷含量的影响

以稀脉浮萍和紫背浮萍为对象,对在不同光照、温度和培养液氮磷浓度等条件下生长的生物量氮和磷含量的系统分析,研究了环境营养条件对氮和磷含量的影响.结果表明紫背浮萍和稀脉浮萍氮含量主要受培养液中氮浓度和温度的影响,低氮浓度和低温均可导致氮含量降低,氮浓度超过3mg·L^-1,温度高于25℃时氮含量基本保持稳定;光照强度变化对这2种浮萍的氮含量基本没有影响.紫背浮萍和稀脉浮萍磷含量会受培养液中磷浓度、温度和光照的影响.低温和低光照可导致磷含量降低,温度超过25℃,光照高于8000lx时2种浮萍磷含量则基本保持稳定;这2种浮萍的磷含量均随培养液中磷浓度增加而增加直至达到饱和,它们之间的关系可以用Monod方程来描述,其中紫背浮萍饱和磷含量高于稀脉浮萍.     

铈对水体富营养化影响的动态模拟研究

以红浮萍作为供试材料,在聚乙烯塑料板焊接成的水槽中做单稀土元素铈对水体富营化影响的动态模拟实验,以期对长江三峡水库及其上游流域的水体富营养化预防与防治提供基础依据。实验表明：浓度为2501~g／L的稀土元素铈对红浮萍生长和水体富营养化的促进作用受水体流速的影响,流速越快,促进作用越弱。依据所测指标运用相关加权综合营养状态指数法对实验水体进行水质评价,结果表明在实验条件下,静态水体发生“水华”的时间为5～6d;在平行条件下流速为12．5cm／s、25cm／s的动态水体发生“水华”的时间分别为8～9d和12～13d。