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.     

轮叶黑藻和穗花狐尾藻对铜的吸收机制研究

应用室内模拟试验,通过对铜(Cu)的短期吸收动力学、各亚细胞组分吸收动力学以及Cu的释放研究,探讨了两种沉水植物轮叶黑藻[Hydrilla verticillata(L.f.)Royle]和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对Cu的吸收机制.结果表明:①轮叶黑藻和穗花狐尾藻均对Cu具有较高的吸收速率,且两种植物最高吸收速率差异不显著[Vmax(DW)为2μmol·(g·min)-1,P>0.05];②在2μmol·L-1Cu溶液中暴露不同时间(0~96 h),两种沉水植物叶片和茎中各亚细胞组分的Cu含量均迅速增加并约在12 h后达到平衡.各时间处理下,两种植物叶片富集的Cu含量均显著高于茎(P<0.05),并且叶片中的Cu均主要分布在细胞壁(>60%),其次是可溶部分和细胞器;③两种植物相比,黑藻叶片细胞壁中富集的Cu含量显著高于狐尾藻,而细胞内富集的Cu含量差异不显著.轮叶黑藻对Cu的富集和释放能力均高于穗花狐尾藻.     

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.      

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.      

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.      

穗花狐尾藻化感作用对铜绿微囊藻光合效率的影响

共培养条件下,采用叶绿素含量和叶绿素荧光参数研究穗花狐尾藻分泌的化感物质对铜绿微囊藻光合效率的影响,其中叶绿素荧光参数包括qN（非化学淬灭）、YⅡ（有效量子效率）、Fv/Fm（最大量子产量）、F＇v/F＇m（光系统Ⅱ有效量子产量）和快速光响应曲线.3 d共培养处理期间,铜绿微囊藻叶绿素含量及叶绿素荧光参数都受到不同程度...     

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.     

不同氮、磷浓度对穗花狐尾藻生长及酚类物质含量的影响

为揭示解营养物质对穗花狐尾藻生长及其体内酚类物质的影响,研究了不同氮、磷浓度下穗花狐尾藻体内可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量的变化及与酚类代谢相关酶——苯丙氨酸裂解酶(Pheny lalanine ammonia-lyase,PAL)的活性.结果表明,不同氮、磷条件下,穗花狐尾藻顶端组织中可溶性蛋白含量没有明显变化,低氮、低磷水平下顶端组织中可溶性糖含量分别为50.91、38.25mg.g-1(以干重计),均高于对照组,表明穗花狐尾藻体内可溶性糖对氮、磷胁迫的响应较可溶性蛋白敏感.不同氮浓度(0.875、7.0、56.0mg.L-1)和磷浓度(0.194、1.55、12.4mg.L-1)下,穗花狐尾藻顶端组织中总酚含量分别为44.74、24.42、29.73mg.g-1和37.77、30.60、36.05mg.g-1(以干重计),对应PAL酶活性的变化趋势与酚类物质变化趋势一致,而生物量增长率与酚类物质变化趋势相反,即过高和过低的氮、磷胁迫均会导致穗花狐尾藻生物量增长率的降低及体内酚类物质含量的升高.     

一株穗花狐尾藻内生菌的分离鉴定及其溶磷特征研究

通过组织表面消毒、切面培养和共生培养的方法从健康的穗花狐尾藻植株体内分离获得了一株具有较强溶磷能力的内生菌,系统发育分析和VITEK 2系统鉴定结果表明,内生菌与沙雷氏菌的亲缘关系最近,因此,命名为Serratia sp.SP5.纯培养实验表明,菌株SP5通过产生酸性物质溶磷,在培养96 h后溶磷能力达到最大,溶解性磷酸根的浓度高达269.60 mg·L-1,培养液的p H值下降至4.32.氮源通过降低菌株SP5的产酸能力而间接影响了其对磷的释放能力,菌株SP5溶磷的氮源优先利用顺序为铵根离子硝酸根离子尿素.适宜菌株SP5生长的p H值范围为5~9,酸性条件下菌株的溶磷能力大于碱性条件,而在p H值为7时与对照相比菌株对磷的相对释放量最大.p H值达到9时,菌株无明显溶磷能力.共存高浓度的金属离子时菌株SP5的溶磷效果明显降低,影响程度的大小顺序为MnFeMg.菌株SP5溶磷的最佳碳氮比为35∶1,在相同碳氮比下,不同的碳氮量会明显影响溶磷效果.底泥模拟培养条件下,菌株SP5可通过释放底泥中的闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)而明显提高水相中的磷酸根离子浓度,与对照相比,底泥中这两种磷形态分别下降了15.21%和34.87%,而水相中溶解性磷酸根离子是对照的1.5~2.0倍.研究结果为研究富营养化水体中磷的生物地球化学过程提供了新的科学数据.     

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。     

污水氮浓度和NH4+/NO3-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响

采用溶液培养法,设置3个氮浓度20、100、200 mg·L-1和3个NH_4~+/NO_3~-比1∶0、0.5∶0.5、0∶1,研究污水氮浓度和NH_4~+/NO_3~-比对粉绿狐尾藻去氮能力和植物体氮组分的影响.结果表明,粉绿狐尾藻的生物量在第1周增长最快,其中氮浓度20 mg·L-1、100 mg·L-1时,生物量以NH_4~+/NO_3~-=1∶0处理最大;氮浓度200 mg·L-1时,以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5处理最大.粉绿狐尾藻在第1周对总氮、铵态氮和硝态氮去除速率最高,且随氮浓度升高而增加;氮浓度20 mg·L-1时,铵态氮和硝态氮的去除率无显著差异,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时硝态氮的去除率高于铵态氮.粉绿狐尾藻氮积累量及对水体和底泥氮去除的贡献率均随氮浓度升高而增加,其氮含量和积累量均以第1周增长最快,氮浓度20 mg·L-1时氮积累贡献率以NH_4~+/NO_3~-=0∶1最大,氮浓度100 mg·L-1、200 mg·L-1时以NH_4~+/NO_3~-=0.5∶0.5最大.粉绿狐尾藻体内蛋白质、氨基态氮和硝态氮的含量均随氮浓度的升高而增加,且蛋白质氨基态氮硝态氮;NH_4~+/NO_3~-为1∶0和0.5∶0.5时蛋白质含量较高,NH_4~+/NO_3~-=1∶0时氨基态氮含量最高,NH_4~+/NO_3~-=0∶1时硝态氮含量最高.由此说明,在试验范围内,粉绿狐尾藻的去氮能力随污水氮浓度升高而提高,可以用于高氮浓度污水修复;粉绿狐尾藻喜铵态氮,但在100 mg·L-1以上的高氮浓度下以硝铵等比时生长和去除氮能力最强;粉绿狐尾藻体内氮组分受硝铵比调节,蛋白氮比例最高,铵态氮和硝态氮则分别随污水NH+4和NO-3比升高而提高.     

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

广州地区SO42-、NO3-、NH4+与相关气体污染特征研究

本文获得了2009年12月1日至2011年12月31日广州二次无机离子(SO2-4、NO-3、NH+4)及相关反应性气体(NOx/SO2/HNO2/HNO3等)的小时浓度数据,并分析了其污染特征.研究结果表明:PM2.5的浓度季节变化特征为冬秋春夏,SO2-4的浓度季节变化特征为秋冬春夏,NH+4的为冬秋春夏,NO-3则为冬春秋夏,SO2-4、NO-3和NH+4之和占PM2.5的比重大小为秋夏春冬;硫氧化率(SOR)均大于0.1,秋冬季节的值高于春夏季节,与SO2-4的浓度变化趋势一致;氮氧化率(NOR)日变化呈单峰形式,最大值出现在06时,最小值出现在14时,春冬季节的值高于夏秋季节,与NO-3的浓度变化趋势一致;广州地区NH3/NH+4除10—12月外,其月均值均大于1;在典型过程中,SO2-4、NO-3、NH+4、SOR、NOR和NH3/NH+4与能见度的变化都存在较好的对应关系,说明广州地区低能见度与二次离子(SO2-4、NO-3、NH+4)的生成有关.     

氨氮在饮用水生物滤池内的去除机制

为探讨饮用水生物滤池对NH4+-N的去除机制,测定生物滤池进出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N、高锰酸盐指数、总磷、单质氮(N2)、温度和溶解氧(dissolved oxygen,DO)等指标,并采集生物滤池不同层高(0、10、20、40、60 cm)活性炭生物填料,应用分子生物学技术,对样品中的细菌种群进行研究.结果表明,根据进水NH4+-N浓度分为3个阶段,第一、二和三阶段都发生了"氮亏损"现象(出水无机氮之和小于进水无机氮之和),氮亏损的量(出水无机氮之和与进水无机氮之和的差值)分别为0.94、0.32和0.15 mg.L-1.氮亏损的量与进水中NH4+-N浓度有很好的正相关性,但与进水中高锰酸盐指数浓度没有线性关系.第一阶段水中N2的平均浓度随着生物滤池填料层高呈上升趋势,进水中N2平均浓度是14.04 mg.L-1,出水N2平均浓度为14.67 mg.L-1.测序结果显示活性炭上生物膜中氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)全部归为3个常见属:Nitrosococcus、Nitrosomonas和Nitrosospira.当生物滤池进水NH4+-N浓度较高时,生物滤池中发生的"氮亏损"现象是由AOB的作用.     

负载NH4+-N生物炭对土壤N2O-N排放和NH3-N挥发的影响

利用生物炭吸附面源污染水体NH₄⁺-N并将其进行还田可实现此氮资源由水体到农田的安全有效迁移,而探索负载NH₄⁺-N生物炭对N₂O-N排放和NH₃-N挥发的影响则对于减施化肥和降低土壤氮素损失意义重大.本研究采用土柱试验,设置4个处理：对照（不施氮肥,CK）、单施化肥（NPK）、负载氮+化学磷钾肥（N-BC+PK）和生物炭+化肥（BC+NPK）.结果表明,相较NPK和BC+NPK处理,N-BC+PK处理N₂O-N累积排放量、NH₃-N累积挥发量、气态氮素累积损失量（以N计）分别显著降低了33.62%和24.64%、70.64%和79.29%、64.97%和73.75%（P<0.05）.特别需要说明的是,BC+NPK处理相比NPK处理显著增加了NH₃-N累积挥发量（P<0.05）.综上所述,负载NH₄⁺-N生物炭可显著减少N₂O-N排放和NH₃-N挥发,且其减排效果显著优于传统的生物炭化肥配施.本研究结果将为富营养化水体NH₄⁺-N农田回用和土壤气态氮素减排提供理论依据和数据支持.     

不同类型沉积物磷形态转化及其对狐尾藻生长的影响

在室内模拟条件下利用不同类型沉积物培养穗状狐尾藻,分析了沉积物与上覆水各形态磷的变化,以及狐尾藻生物量和根系形态的差异,揭示不同沉积物中各形态磷的转化特性及其对沉水植物生长的影响.结果表明,在研究条件下,外加细沙改变了沉积物的颗粒度,促进沉积物中磷的释放,增加了上覆水磷浓度;外加氮源,改变沉积物的化学性状,抑制沉积物中磷的释放,降低了上覆水中磷的浓度;添加细沙使狐尾藻植株及根系干重增加了49%和107%,根长增加了19%;而外加氮源对植株根系生长产生了抑制作用,使狐尾藻早衰;狐尾藻生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积,各形态磷随着狐尾藻的生长呈先降后升趋势,其中以Fe/Al-P变化量最大(41%～57%);根系长度是影响狐尾藻对沉积物中磷吸收和释放的主要形态指标,根直径主要通过影响沉积物的通透性间接促进沉积物中磷的释放.     

不同TOC/NH4+-N对厌氧氨氧化脱氮效能的影响

采用SBR厌氧氨氧化反应器,研究了不同TOC与NH_4~+-N比值对厌氧氨氧化反应器的脱氮效能的长短期影响.结果表明,在有机物短期影响时,反应器所能承受的最大TOC/NH_4~+-N为1.4,总氮去除速率可达0.26 kg·(m~3·d)~(-1).长期影响下,在TOC/NH_4~+-N小于0.4时,反应器可获得最高脱氮效能,总氮去除率为0.34 kg·(m~3·d)~(-1),TOC/NH_4~+-N大于0.4后,反应器脱氮效能持续降低,并且短期内厌氧氨氧化菌难以迅速恢复活性.利用q PCR(定量PCR)技术对长期影响前后反应器内菌种群落变化做定量分析,结果表明随着有机物的增加,反应器中的ANAMMOX菌数量从2.9×10~(11)copies·mL~(-1)减少至3.15×10~(10)copies·mL~(-1),在TOC/NH_4~+-N大于1.6的环境中,NH_4~+-N未能由厌氧氨氧化菌去除,厌氧氨氧化菌不能表现出生物活性.此时测得反硝化菌数量为3.0×10~9copies·mL~(-1),反应器中的NO_2~--N绝大部分由反硝化去除,虽然反硝化菌数量远少于ANAMMOX菌,但能表现出远超ANAMMOX菌的活性.     

弹性填料微孔曝气生物膜法修复污染水源除NH4+-N

采用弹性填料微孔曝气生物接触氧化法对受污染的水源进行修复除NH₄⁺-N效果研究.结果表明,在正常水温20℃～27℃条件下,当污染水源COD_Mn7～14mg/L,NH₄⁺-N 0.7～2.0mg/L和生物修复工艺运行参数HRT为1.4h,气:水=0.5:1,DO为7～9mg/L时,生物修复工艺可去除水源中的NH₄⁺-N为64%～95%;在较低水温7℃～12℃条件下,当污染水源COD_Mn6～11mg/L,NH₄⁺-N 1.2～8.0mg/L和生物修复工艺运行参数HRT为1.4h,气:水=0.5:1,DO为8～10mg/L时,生物修复工艺可去除水源中的NH₄⁺-N为40%～63%.