绿狐尾藻分解及其氮磷释放特征

湿地植物分解释放的有机物、氮和磷等会影响人工湿地对水体污染物的去除效率和出水水质.本研究采用尼龙分解袋法研究绿狐尾藻在水中的分解过程及氮磷释放特征.连续60 d的室内分解实验结果表明,前期(0～4 d)绿狐尾藻干物质质量损失速率快,占初始质量的30%,中后期(4～60 d)损失速率减慢,占31%.拟合的一级动力学分解速率常数为0. 014 2d-1,降解50%的干物质需48. 8 d.水体p H值变化情况:0～4 d从7. 60迅速下降到5. 63;中期趋于稳定;后期p H值回升到7. 03,与空白对照值接近.绿狐尾藻分解实验系统中溶解氧浓度从6. 30 mg·L~(-1)在1 d内快速下降到0. 61 mg·L~(-1),表明该系统一直处于厌氧状态.水中总氮浓度0～2 h迅速增加达到12. 7 mg·L~(-1),2 h～32 d逐渐降低到5. 80 mg·L~(-1),后期略有增加;总磷浓度初期快速升高到18. 4 mg·L~(-1),中后期趋于稳定.有机氮(占总氮65. 7%～94. 7%)和无机磷(占总磷61%～89%)是主要的氮磷存在形态.绿狐尾藻体内总氮含量随分解时间逐渐增加,从24. 3 mg·g~(-1)上升到60. 5 mg·g~(-1);而总磷含量从6. 09 mg·g~(-1)下降到2. 94 mg·g~(-1)后波动稳定,这可能与附着微生物对氮的吸收和固定等因素有关.本研究证实绿狐尾藻分解过程释放的氮磷营养元素会引起水体二次污染,为此采用合理的植物收割管理措施非常必要.     

穗花狐尾藻和金鱼藻对白洋淀水质影响的原位围隔试验

在白洋淀建成14个原位围隔(9 m2/个),分别按10、20和30株/m2的密度种植穗花狐尾藻、金鱼藻,研究不同密度穗花狐尾藻和金鱼藻在调控水体富营养化方面的效能与稳定性.结果表明:穗花狐尾藻和金鱼藻能有效控制浮游植物的生物量并改善水体SD(透明度),其中密度为10株/m2穗花狐尾藻(平均长度为83 cm,平均湿质量为37.1 g)和密度为20株/m2金鱼藻(平均长度为68 cm,平均湿质量为31.2 g)的围隔控制效果明显,水体中ρ(TN)和ρ(TP)都明显下降,SD增加,浮游植物多样性明显增加,水体营养状态指数(TSIM)明显下降;但高密度沉水植物可能造成水体ρ(Chla)和营养盐含量的反弹.研究证明,种植合理密度的穗花狐尾藻、金鱼藻有利于改善白洋淀水质.      

狐尾藻对水体和沉积物中碱性磷酸酶动力学特征的影响

在室内模拟条件下栽培狐尾藻,通过对上覆水、间隙水和沉积物中碱性磷酸酶动力学参数变化的分析,揭示了沉水植物对湖泊富营养化影响的酶学机制. 结果表明:在试验条件下,栽培狐尾藻使上覆水、间隙水和沉积物中的碱性磷酸酶的最大反应速率(V_max)均有所降低;狐尾藻对上覆水和底质中碱性磷酸酶反应速率及亲和力的抑制作用比较明显,对间隙水主要是抑制溶解性碱性磷酸酶的V_max;狐尾藻对土壤中碱性磷酸酶的影响比同一营养水平的沉积物大,与沉积物相比,土壤作底质时上覆水中碱性磷酸酶的V_max和K_m(米氏常数)高,底质中碱性磷酸酶的V_max和K_m低;沉积物中碱性磷酸酶的V_max呈上升趋势,与上覆水相反,间隙水中碱性磷酸酶的V_max季节性变化明显,其最高值出现在7—8月.      

高铵条件下绿狐尾藻的生理与氮磷吸收特征

为了探讨水生植物绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)在生态湿地系统对高铵态氮(NH_4~+-N)的耐受及氮(N)、磷(P)吸收能力,试验设置3个高NH_4~+水平(70、210、420 mg·L~(-1))的营养液,对绿狐尾藻培养21 d,研究高浓度NH_4~+对绿狐尾藻生理及N、P吸收特征的影响.结果表明,70 mg·L~(-1)高NH_4~+处理,绿狐尾藻生长健壮,培养21 d后,茎高和生物量分别达到40.56 cm和17.82 g·穴-1;与70 mg·L~(-1)高NH_4~+对照相比,210 mg·L~(-1)高NH_4~+处理下,绿狐尾藻丙二醛含量显著增加,但叶绿素和可溶性糖含量仍较高,说明其受到一定NH_4~+的胁迫,但不影响其正常生长,茎和生物量的生长速率与对照无显著差异.当NH_4~+水平达到420 mg·L~(-1)时,丙二醛含量增加了2倍,茎高和生物量生长速率仅为对照的27.4%和17.9%,植物受到严重胁迫,生长受阻甚至死亡.3种高NH_4~+处理下,绿狐尾藻总N和总P含量的变化范围为30.7~53.4 mg·g~(-1)和3.8~7.7mg·g~(-1),表现出对N、P超高的吸收能力.鉴于绿狐尾藻在高浓度NH_4~+-N中的高耐受性,及很强的N、P吸收能力,绿狐尾藻可作为高铵/氨废水生物处理中理想的湿地生物,将具有良好的应用前景.     

pH对穗花狐尾藻吸附重金属镉的影响

运用沉水植物修复水体中低浓度重金属污染,研究不同pH条件下,沉水植物——穗花狐尾藻鲜样对重金属镉的吸附特征. 结果表明,pH对吸附结果影响较大,且在适宜的范围内,等温吸附均可用线性Langmuir模型和拓展Langmuir模型来描述. 当初始pH为3.0～7.0时,Langmuir模型的相关系数(R2)均可达0.954 7(n21)以上,但当初始pH为2.0时,穗花狐尾藻对重金属镉的吸附不符合Langmuir模型.当初始pH为3.0～6.0,初始ρ(镉)(即C₀)为16～72 mg/L时,分别有38%的Langmuir模型计算值,75%的拓展Langmuir模型计算值与实测值偏差小于10%,这表明穗花狐尾藻吸附重金属镉时,拓展Langmuir模型比Langmuir模型有更好的拟合效果. 总体来说,穗花狐尾藻对镉的吸附,最适宜的初始pH为5.0.      

绿狐尾藻对铜绿微囊藻和羊角月牙藻的抑藻效应

分别将不同起始浓度(10~5、10~6、10~7、10~8和10~9ind.·L~(-1))的铜绿微囊藻和羊角月牙藻分组与绿狐尾藻进行共培养,连续10 d,每天测定各组铜绿微囊藻或羊角月牙藻的光密度值,用以确定绿狐尾藻对两种藻类不同浓度的生长抑制情况.结果表明,2. 5 g·(200 m L)~(-1)的绿狐尾藻对起始浓度为10~7ind.·L~(-1)和10~8ind.·L~(-1)的铜绿微囊藻具有明显的抑制作用;而对实验所设的所有起始浓度的羊角月牙藻生长均没有显著的抑制作用.并且,采用溶剂浸提与气相色谱-质谱联用(GC-MS)测定的方法,分析了绿狐尾藻粉末浸提液和绿狐尾藻生长液中可能存在的化感物质,通过分析,确定棕榈酸是绿狐尾藻分泌的化感物质之一,并且发现了3种可能是绿狐尾藻分泌的新型化感物质:3-乙基-3-甲基庚烷、磷酸三乙酯和酞酸二丁酯.     

不同磷质量浓度对穗花狐尾藻和轮叶黑藻生长的影响

实验研究了不同质量浓度(0.02、0.1、0.2、0.4、0.8 mg·L-1)磷对穗花狐尾藻和轮叶黑藻生长状况的影响.结果显示,当磷质量浓度为0.2 mg·L-1时,是轮叶黑藻适宜生长的磷质量浓度,表现为分枝数、株高和根长均显著增加且达到最大,而穗花狐尾藻的适宜生长磷质量浓度为0.4 mg·L-1.两种沉水植物株高和根长增加量在磷质量浓度小于0.2 mg·L-1时,表现为轮叶黑藻大于穗花狐尾藻;当磷质量浓度大于0.4mg·L-1时,表现为穗花狐尾藻大于轮叶黑藻.实验结果表明,穗花狐尾藻比轮叶黑藻更能耐受高质量浓度的磷,并且两种沉水植物适宜生长的磷质量浓度都高于目前富营养化湖泊水体中的磷质量浓度,也远高于湖泊富营养化的磷质量浓度标准(0.02 mg·L-1).因此,单纯的磷质量浓度并不是富营养化水体中沉水植物退化消亡的直接原因.     

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及生理的影响

以原沉积物和分别添加0.5%与1%有机质(植物残体)的沉积物作为底质培养沉水植物,采用室内模拟实验研究了有机质的腐解过程对穗花狐尾藻生长及生理作用的影响.结果表明,在试验的早期阶段,有机质的腐解对狐尾藻的生长有一定的抑制,但在整个培养阶段,与原沉积物组相比,0.5%有机质的加入,在一定程度上可促进植株生长, 狐尾藻生物量和根系生物量平均增加了12.99%和125.31%,而1%有机质的加入,狐尾藻生长受到抑制.在培养的前16d,有机质的添加抑制了沉水植物狐尾藻叶绿素和可溶性蛋白含量的增加,在培养中后期,0.5%有机质的加入,可促进植株体内可溶性蛋白和叶绿素含量的积累.0.5%有机质添加条件下, 超氧化物歧化酶(SOD)活性持续升高,添加1%有机质和较长时间处理时,狐尾藻抗氧化酶系统活性先升高后降低. 在培养前期,1%有机质添加组植株丙二醛(MDA)含量比原沉积物组提高了20.13%,但与0.5%组差异不显著,即低浓度有机质的增加能促进狐尾藻生长及生理代谢,但随着有机质增加量的升高对狐尾藻的生理活动将产生不利影响.     

珍珠岩对蚯蚓同步处理污泥-狐尾藻的研究

本研究利用太平二号蚯蚓构建生物反应器,以污水处理厂脱水污泥和粉绿狐尾藻作为研究对象,探究添加不同比例的珍珠岩对蚯蚓动物反应器处理混合物的减量化、无害化和资源化效果.结果表明,添加珍珠岩能够显著提高蚯蚓动物反应器同步处理污泥-狐尾藻的效率,经反应器处理后,混合物减量化效果明显,处理后产物的pH、有机质、碱解氮和重金属含量(Cu、Pb、Cr)均表现为明显下降,电导率(EC)和速效磷显著上升.经反应器处理后,产物品质符合在pH6.5的中性和碱性土壤上的施用标准.结果显示,当珍珠岩添加比例为4%时,对动物反应器的实用性和经济性效果最佳.     

穗花狐尾藻生长及酚类物质含量对光照强度的响应研究

沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)能产生对水华蓝藻生长有抑制效应的酚类活性物质。为了揭示光照强度对穗花狐尾藻的生长及其体内酚类物质含量的影响,文章研究了不同光照强度下穗花狐尾藻的生物量及其顶端组织与茎中的可溶性糖、可溶性蛋白、总酚的含量以及与酚类代谢相关酶——苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)的活性,结果表明:穗花狐尾藻生物量随着光照强度的减弱而显著降低;高光照强度和中等光照强度下,顶端组织中可溶性蛋白、总酚含量和PAL酶活都明显高于茎中各指标;茎中的总酚含量、PAL酶活性在低光照强度下显著高于高光照强度和中等光照强度下。     

溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮性能与微生物群落的影响

为了阐明溶解氧对低碳源城市污水处理系统脱氮除磷性能的影响,研究了供氧区溶解氧浓度分别为2~3、1~2和低于1mg·L^-1的运行条件下微生物应对低碳源环境生长与代谢特性的差异.随着供氧区溶解氧浓度的降低利用外碳源和内碳源脱氮量分别升高了20.23%和80.54%,内碳源的除磷利用效率升高了13.89%,进而使低碳源城市污水的脱氮除磷效果得到强化.高通量测序和RDA分析结果表明,降低供氧区溶解氧浓度驱动微生物群落结构的调整,促使脱氮除磷功能微生物（如：Dechloromonas菌属）的丰度显著增加.基于PICRUSt预测分析可知,在低溶解氧浓度的运行环境中微生物与基质利用、能量合成和代谢调控功能相关的基因活性更高,保证了功能微生物在低碳源条件下稳定生长并维持较高的脱氮除磷效率.本研究为提升低碳源城市污水处理系统中脱氮除磷功能微生物的生长提供理论依据.     

溶解氧对悬浮与附着生长系统短程硝化反应的影响机制

溶解氧(DO)是控制短程硝化的重要因素,其对不同的生物处理系统有不同的影响.本文研究了DO对悬浮污泥及生物膜系统短程硝化效果的影响,并利用高通量测序技术分析了微生物群落结构变化.结果表明,对于悬浮污泥系统,当DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到0. 50 mg·L~(-1)时,氨氧化速率(AOR)从18. 08 mg·(L·h)-1升高至30. 27 mg·(L·h)-1;当曝气继续增加,DO达到3. 00 mg·L~(-1),仅运行14 d,进水氨氮(NH_4+-N)基本全部转化为硝酸盐氮(NO_3--N),且通过降低DO来恢复短程硝化效果需77 d,恢复过程缓慢.对于生物膜系统,DO由2. 50 mg·L~(-1)上升到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,AOR稳定在11. 50～13. 50mg·(L·h)-1,当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,80 d的运行结果显示,出水中氨氮与亚硝酸盐氮(NO_2--N)的比值可长期稳定在1∶1. 2～1∶1. 7,基本满足ANAMMOX工艺进水要求.微生物群落结构分析结果表明,悬浮污泥系统在DO从0. 25 mg·L~(-1)增加到3. 00 mg·L~(-1)的过程中,主要氨氧化菌(AOB)菌属Nitrosomonas丰度由10. 07%增长至18. 64%.当DO为3. 00 mg·L~(-1)时,生物膜系统中Nitrosomonas菌属丰度与悬浮污泥系统相近为20. 43%,且生物膜系统富集了0. 78%的ANAMMOX菌属Candidatus_Kuenenia.综上,生物膜系统内DO的变化受曝气量影响较小,短程硝化效果受DO影响较小,短程硝化速率更稳定,更适合作为ANAMMOX脱氮工艺的前处理单元.     

松花江干流肇源断面水体溶解氧动态特征分析

水体中溶解氧含量是判定水质的一个重要指标。基于松花江干流肇源断面不同时间尺度汇总数据的DO年内和年际变化趋势以及其与COD和NH_3-N关系分析表明,DO的年内变化趋势与松花江径流变化相关联,在平水期(04-06月和10-11月),DO值达到年内最高,介于7.64～7.70 mg/L;而在丰水期的(07-09月),DO值最低,在6.72～6.76 mg/L之间。年际间DO变化的特点是从2004-2010年,松花江干流的DO值呈增加趋势。不同时间尺度的数据整合结果有所差异,分析时间尺度越小,DO值变异性越强。回归分析表明,COD和NH_3-N对DO影响在枯水期显著(Sig≤0.001),DO与COD负相关,与NH_3-N正相关。     

流沙湾溶解氧的分布特征及其相关因素的探讨

2008年2月、5月、8月和11月四个航次对流沙湾海水中溶解氧进行详细的调查和研究,同时分别测试其温度、盐度、TOC、COD、叶绿素a等水质指标,通过统计分析,得出流沙湾DO的分布特征,并针对DO与其相关因素之间的关系进行探讨。结果表明:在整个调查海域内,秋冬季溶解氧呈现由外湾向内湾,由南向北逐渐递增的分布趋势;春季溶解氧则呈现由外湾向内湾逐渐递减的分布趋势,站位之间变化幅度较大(4.49～7.71mg/L);夏季内湾和外湾海水中溶解氧的含量较为平均,各站位之间变化幅度较小(5.93～6.99mg/L)。表层海水溶解氧平均含量(6.60mg/L)稍高于底层海水(6.33mg/L)。秋冬季溶解氧的平均含量(7.40mg/L、7.85mg/L)普遍高于春夏(6.26mg/L、6.46mg/L)两个季度,站位7底在四个季度中溶解氧均处于低值区。随着水温升高,氧的溶解度降低,随着盐度升高,溶解氧含量也有下降趋势,冬季和春季的线性关系较为显著。DO和COD随季节变化的规律一致,与TOC的季节变化规律相反。溶解氧与叶绿素a在冬季呈现极显著正相关。春季次之,夏秋两季两者之间不存在相关性。     

一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响

根据好氧-缺氧生物脱氮的工艺原理,设计了一体化A/O反应器,并就DO对其脱碳、脱氮处理效果的影响进行研究。结果表明,在水力停留时间HRT=12h,进水COD为300mg/L左右时,COD的平均去除率为93%。当好氧区DO在5mg/L左右时,脱氮效率最高,TN去除率达到70%。当好氧区DO为3￣4mg/L时,氨氮和总氮的去除可达到动态一致,它们的去除率均在50%～60%之间。     

丙酸的加入对厌氧-低氧同时生物除磷脱氮系统的影响

2个实验室规模的序批式反应器（SBRs）在厌氧-低氧（0.15～0.45 mg·L^-1）条件下运行,以比较丙酸的加入对同时生物除磷脱氮系统的影响.结果表明,无论是丙酸与乙酸的混合酸（碳摩尔比为1.5/1）作为碳源（SBR1）,还是乙酸作为单独碳源（SBR2）,系统都发生同步硝化反硝化和磷的去除（SNDPR）,并且氨氮被全部氧化,系统中没有亚硝酸盐的大量累积.与SBR2相比,SBR1中厌氧阶段磷释放量少,聚羟基戊酸（PHV）合成量高,好氧末磷剩余量少,硝态氮累积少,因此SBR1中总氮和总磷的去除率（分别为68%和95%）比SBR2（分别为51%和92%）高,加入丙酸有助于SNDPR系统保持较好的除磷、脱氮效果.