利用水生植物净化富营养化水体的研究进展

综述了近几年来利用水生植物净化富营养化水体的研究和应用现状，包括水生植物的净化机理和净化效果，并对目前常用净化富营养化水体的水生植物研究频度进行了统计。此外，还着重强调了水生植物在净化应用中需关注的问题，展望了这种净化技术的发展前景。     

浅析水生植物在异龙湖水体净化中的作用

通过对异龙湖历年的水质变化及湖泊水生植被情况的综合分析,提出利用生态工程治理异龙湖水体中主要污染物的治理方向。在水污染外源得到控制后,湖泊健康水生生态系统的修复,关键在于优化水生植物群落结构,提高生物多样性,提高对水质净化作用的持续性。     

不同水生植物组合对富营养化水体净化的模拟研究

选择8种具观赏效果的水生植物万年青(Rohdea japonica)、百合竹(Dracaena reflexa)、袖珍椰子(Chamaedorea elegans)、绿菊(Cabomba caroliniana Gray)、迷你皇冠(Dwart sword plant)、苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)、槐叶萍(Salvinia natans(L.)All.)和青萍(Lemna minor L),构建7种不同水生植物组合,在模拟富营养化水体环境条件下,研究了不同水生植物组合对水体的净化效果。结果表明,配置的7种植物组合均能在富营养化水体中正常生长,并且对氮磷具有较好的去除能力,同时不同植物组合的净化能力差异性较显著,对NO3--N、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为40.4%~97.5%、57.8%~89.9%、48.9%~91.5%和75.5%~92.8%。其中,不同植物配置而成的处理组T5(万年青+袖珍椰子+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)和T7(百合竹+万年青+迷你皇冠+苦草+槐叶萍、青萍)对水体具有较好的综合净化效果,而T2(百合竹+袖珍椰子+绿菊+苦草+槐叶萍、青萍)的净化能力最差。从植物净化能力、生长特性、景观效果和生态效应等方面综合考虑,T5配置的水生植物组合具有景观效果好、对营养物质去除率较高且稳定的特点,是重庆及类似气候带地区居住小区营造生态水景的最佳水生植物配置。     

景观水体的生态净化与水质维护工艺应用研究

依托实际景观水体水质维护的生态净化工程,研究充氧、过滤等物化技术以及水生植物塘、生态氧化塘、表流湿地等生态技术对景观水体的水质净化与维护作用,对比不同生态净化工艺流程的特点,评价各工艺单元对主要污染物的净化效果。结果表明:曝气/过滤、水生植物塘、生态氧化塘及表流湿地等单元均有较明显的水质净化效果,其中曝气/过滤单元的浊度去除效果最好,表流湿地、生态氧化塘及水生植物塘单元的有机物及营养物质去除效果更佳;季节和水温对净化效能有显著影响。不同生态净化工艺流程的对比结果表明,曝气/过滤-水生植物塘-表流湿地工艺流程的浊度去除效果更佳,曝气/过滤-生态氧化塘-表流湿地工艺流程的有机物及营养物质的削减作用更好。在稳定运行期间,2种生态净化工艺流程的浊度、COD_Mn、叶绿素a、TN、TP平均去除率分别为43.14%和35.45%、24.77%和27.77%、17.72%和24.06%、29.94%和36.65%、22.63%和33.60%。     

城区景观水体生态重建中水生植物和光催化反应器的应用

城区景观水体是居民观赏、休闲、及娱乐的场所,对美化城市人居环境、净化空气、调节区域温度等具有积极作用。由于面源污染等因素,目前中国城区景观水体氮、磷营养盐含量高,藻类泛滥,水生生态系统单一,大多呈现富营养化状态。本文以广州市某景观湖泊为案例,利用低扬程水泵推流,使景观水体形成环流。部分环流经过固载型TiO2光催化反应器、人工湿地处理,再和环流水体汇合。研究表明,光催化反应器具有很强的杀藻能力,同时减少了藻类在后续人工湿地的沉积,提高了人工湿地对有机物、氮、磷等污染物的去除效果。通过近二年的研究和运行维护,有效地遏制了浮游植物的泛滥,景观水体的水质得到改善,水体生态系统多样性得到一定程度的恢复。     

城市景观水体曝气与生物膜联合净化技术研究

为提高城市景观水体的透明度,降低水体中的营养盐含量,改善水生态系统恢复的生境条件,将水体曝气与生物膜复合净化技术应用于北京某疗养院5 000 m2景观水体,研究该技术提高水体透明度和降低水体中营养盐的效果,曝气方式采用新型的推流型射流曝气机,生物膜载体采用弹性生物膜填料.研究显示,该技术能使水体透明度从25 cm提高到了120 cm;水体中总氮(TN)、氨氮(NH4 -N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)的含量分别降低了22.4%、86.6%、90%和73.3%;水体底部溶解氧(DO)含量由4.3 mg/L增加到7 mg/L左右.环境水体透明度的提高为恢复水生态系统创造了有利条件,表明水体曝气与生物膜复合净化技术是景观水体水生态系统生境改善的有效措施.     

三种水生植物对水体中营养物质吸附性能的对比分析

在人工模拟稻田水的条件下,文章利用芦苇、睡莲、菖蒲三种水生植物吸附稻田退水中的营养物质一氮和磷。本实验的稻田水主要是人工模拟的稻田水,同时配置了不同的营养物质浓度。实验结果表明：三种水生植物对稻田排水中的营养物质具有较好的吸附性能。其中,芦苇对稻田退水中TN、TP的吸附效果较好,去除率分为：79％、96％。本实验采用的植物混种法对于去除水体中营养物质也具有较好的吸附作用,特别是芦苇和菖蒲组合对水中TP的去除率高达97％。     

滦河上游4种水生植物的水质净化研究

在人工模拟自然条件下,对水生植物千屈菜(Lythrum salicaria)、小香蒲(Typha minima)、水葱(Scirpus validus)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)及其不同组合配置的水质净化效果进行了研究。结果表明:试验的各水生植物及其组合配置在总氮、硝态氮、总磷、正磷酸盐和化学耗氧量(TN、NO_3~-、TP、PO_4~(3-)、COD)上有净化效果,配置种植的净化效果优于单一种植。研究给出了各水质指标随时间变化的回归方程。千屈菜+黄花鸢尾组合50 d TN去除率和COD降低率分别为73.83%,77.4%,水质净化效果最佳;水葱+黄花鸢尾组合20 d NO_3~-去除率为89.41%;水葱+黄花鸢尾组合对总磷和PO_4~(3-)去除效果最好,50 d去除率分别达88.98%和92.39%,合理选用适应当地生态条件的水生植物及其组合配置,可用于河道水质改良。     

三种水生植物对水体中营养物质吸附性能的对比分析

在人工模拟稻田水的条件下,文章利用芦苇、睡莲、菖蒲三种水生植物吸附稻田退水中的营养物质—氮和磷。本实验的稻田水主要是人工模拟的稻田水,同时配置了不同的营养物质浓度。实验结果表明:三种水生植物对稻田排水中的营养物质具有较好的吸附性能。其中,芦苇对稻田退水中TN、TP的吸附效果较好,去除率分为:79%、96%。本实验采用的植物混种法对于去除水体中营养物质也具有较好的吸附作用,特别是芦苇和菖蒲组合对水中TP的去除率高达97%。     

水生植物组合后根际微生物及水净化研究

富营养化水体的净化多集中于用单一生态型的水生植物或通过水生植物配置进行,而把多种不同生态型的水生植物镶嵌组合使用还少见报道,水生植物与微生物的关系也有类似情况。实验选择了三种不同生态型的水生植物镶嵌组合(慈姑(Sagittaria sagittifolia),挺水植物;大薸(Pistia stratiote),漂浮植物;穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum),沉水植物)后对富营养化水体进行净化研究,结果表明:(1)水生植物镶嵌组合后对富营养化水体中的TN和TP去除效果明显,并且能够长期维持此净化效果;(2)植物根际细菌与TN的变化有良好的正相关关系,而真菌、放细菌与TN的去除关系不大;(3)TP的去除与微生物的相关性不高,TP的去除主要是水生植物的作用;(4)被净化水体中的细菌数量一直维持一个低水平状态,说明水质有很大改善。     

多孔混凝土与水生植物综合水质净化效应的试验研究

通过自行设计室内水质净化装置模拟自然水环境,研究水生植物香蒲、荷花和水生动物螺蛳组成的生态系统对水质的净化能力,以及多孔混凝土与该生态系统相结合时整体的水质净化能力和多孔混凝土的生态适应性。试验结果表明,水生生物形成的生态系统对水体中TP、TN、COD的最大去除率分别为85.71%、85.88%、86.66%,与多孔混凝土联合应用后,对TP、TN、COD的去除率分别达到87.50%、88.89%、86.70%,多孔混凝土的应用为水生生物的生长繁殖提供了空间,一定程度上提高了水生植物的水质净化效率。对多孔混凝土综合水质净化效应机理分析表明,多孔混凝土的孔隙结构可为水体生物提供附着生长的空间,通过物理吸附作用、植物吸收作用、微生物生化降解和水生动物滤食作用去除水体中的污染物。提出多孔混凝土可作为生态护坡材料,与水生植物、水生动物结合应用于生态护坡。     

北方城市大型景观水系水体循环净化的数值模拟

静湖是中新天津生态城最大的景观湖,并连通故道河及惠风溪等水体一起形成了生态城独特的水生态系统,是北方城市大型景观水系的代表,其水环境改善和保障问题受到较大关注。在对生态城静湖水系水体循环净化设施建设和水质提升工程运行方案实施等重点调查分析的基础上,运用Delft3D FM构建静湖水系数值模型模拟水体水动力、水质演变过程,分析评估了工程运行对水质指标的改善效果。结果表明:静湖水系水质受降雨影响明显,对比汛前、汛后各河段水质浓度变化发现,汛后COD、TP浓度可升高10%,部分河段甚至升高60%,汛后NH₃-N降低20%~30%;通过设置补水、拆除隔离坝、增加循环泵和排水泵等工程措施,静湖水系水动力条件得到较大改善,NH₃-N、TP基本能达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准,ρ(NH₃-N)可降低3%~25%,ρ(TP)可降低6%~50%。工程措施应综合考虑水环境本底、污染源治理、水利设施运行等多因素共同制定水质提升策略。     

水生植物修复富营养化水体的研究与探讨

以水生植物为主的水体修复技术因其成本低、效益高得到广泛应用及推广.综述水生植物修复净化富营养化水体的特点、修复机理及修复效果,并简要分析研究现状中存在的问题,展望该技术的发展前景.     

水生植物法再生景观回用水水质稳定技术研究

建立了污水处理和景观回用中试试验系统,景观回用试验水量为11 m3,研究了城市污水经二级生物处理再生后用作景观环境用水的水质稳定性;构建了不同结构的水生植物系统,研究了该系统对再生景观环境用水水质的影响. 结果表明:在晴朗天气,白天水温为(28±2)　℃,夜间水温为(20±2)℃的条件下,二级生物处理的再生水在瓷砖水池中最多可以稳定3 d;结构完善的“挺水-浮叶-沉水-浮水”水生植物系统能够有效抑制再生景观回用水中藻类的滋生,并可降低其有机物和氮、磷的含量,在9 d内使ρ(COD_Cr),ρ(TP)和ρ(NH₃-N)分别降低76.9%,95.8%和95.2%,从而使水质保持稳定并得以改善,使回用水水质完全符合再生景观回用水国家标准. 因此,构建结构完善的水生植物系统可实现污水再生景观回用.      

北方大型居住区景观水体富营养化特征研究

对天津某大型居住区内的一处景观水体进行了长期水质监测,结果表明:水体总磷(TP)、总氮(TN)含量分别为0.06~0.26 mg/L、0.69~2.6 mg/L;综合富营养化指数(TLI)为45~65,该景观水体属于中-富营养化水平;浮游植物群落主要由蓝藻、绿藻及硅藻组成。对位于下风向湖滨区水面漂浮絮体分析发现,该絮体主要成分为浮游植物,其活体成分以硅藻为主,藻密度达1.49×109个/L,显著富集氮(189.83 mg/L)、磷(27.4 mg/L)。若对该富集絮体进行定期打捞,可有效降低水体内源营养物质含量,有利于景观水体水质保持。     

大型藻类净化养殖水体的初步研究

对7种大型藻类吸收营养盐的情况进行了对比分析,筛选出蛎菜(Ulvaconglobata)和草叶马尾藻(Sargassumgraminifolium)两种吸收效果好的藻种进行了NH4 N浓度梯度实验,并用蛎菜进行了净化养殖水体的模拟实验。结果表明:草叶马尾藻、蛎菜和网地藻(Dictyotasp.)对NH4 N的吸收效果较好,平均吸收速率分别为0.0064、0.0054和0.0053mg/(g·h);草叶马尾藻对NH4 N的最佳吸收范围为(4.0±0.4)mg/L,而蛎菜有(1.5±0.2)mg/L和(4.5±0.4)mg/L两个最佳吸收范围;在养殖水体模拟系统中加入蛎菜,对水体中NH4 N及PO4 P有明显的吸收效果。     

不同水生植物组合修复城市水体研究

目前城市水体仍面临不同程度的污染问题,以水生植物为主的生态修复是应用较为广泛的技术方法。水生植物修复水体应用过程中存在种植搭配技术方法不科学、修复效果不理想、应用条件不明确等问题。该研究考察在植物物种丰度不同条件下（水生植物植株数量相同、生物量接近,物种丰度不同）,水生植物对水体污染物（总氮、总磷、化学需氧量）削减和对水体溶解氧含量影响的差异。试验设置了2组不同水生植物物种丰度的搭配组合实验组,低丰度实验组为苦草+芦苇,高丰度实验组为金鱼藻+狐尾藻+芦苇+鸢尾。试验进水水质为地表水劣Ⅴ类水质,出水水质稳定保持在地表水Ⅰ类水水质标准,其中高丰度组对化学需氧量的去除效率比低丰度组对化学需氧量的去除效率高14.3%;高丰度组和低丰度组表面底泥TOC含量较初始底泥分别减少了12.3%和7.4%,高丰度组和低丰度组底层底泥TOC含量较初始底泥分别减少了32.8%和30.4%。观察叶片表面发现高丰度组沉水植物叶片表面微生物丰度明显高于低丰度组。通过该研究发现水生植物物种丰度提升有助于增强水体污染物削减效果,提升水体生物多样性,稳定水体生态。     

不同水生植物组合对稻田退水的氮磷净化效果

为了探索水生植物在农业面源污染防治中合理应用的有效措施,选择5种当地常见水生植物芦苇(Phragmites australis)、香蒲(Typha orientalis)、慈姑(Sagittaria trifolia)、茭白(Zizania latifolia)、睡莲(Nymphaea tetragona),构建5种不同水生植物组合,在稻田退水沟渠原位试验条件下,研究了不同水生植物组合对退水中氮磷的的净化效果。结果表明:经过稻田退水中3个多月的生长,香蒲+芦苇+睡莲组合的总净增生物量最大,达到291.76 g/m²,其次为香蒲+睡莲组合,达到279.59 g/m²。氮增量最大的为香蒲+芦苇+睡莲组合中的睡莲,达到3.88 g/kg,其次为香蒲+睡莲组合中的睡莲,达到3.83 g/kg;磷增量最大的为慈姑+睡莲组合中的慈姑,达到0.89 g/kg,其次为香蒲+睡莲组合中的睡莲,达到0.82 g/kg。收获时香蒲+芦苇+睡莲组合氮吸收量最高,达到4 289.64 mg/m²,其次为香蒲+睡莲组合,达到4 196.98 mg/...     

水生植物对面源污水净化效率研究

于自然条件下研究了慈茹、菱白等7种水生植物对面源污水的净化率。结果表明,7种试验植物对水体中N、P均有很高的净化率,其中以慈茹和菱白的综合净化率为最高。由于不同植物对N、P的净化率不同,所以多种植物配置可提高植物对面源污水的综合净化率。