底泥对沉水植物生长和群落结构的影响

太湖流域中的5种土著沉水植物〔马来眼子菜（Potamogeton malaianus Miq.）、微齿眼子菜（Potamogeton maackianus）、苦草（Vallisneria spiralis L.）、黑藻（Hydrillaverticillata Royle）和金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）〕经人工配置成3种群落,分别栽植在3种不同类型的底泥上,经过53 d的试验,对人工配置的沉水植物的成活、生长和群落结构演变进行了研究.结果表明:有机质和营养盐含量较高、流动性大、稳定性差的淤泥底质不利于沉水植物的定植,植物成活率较低;氮、磷含量较高的淤泥底质比生泥底质更有利于沉水植物的生长,沉水植物具有较高的相对生长速率,但过于肥沃的底泥会对水生植物的生长产生抑制作用.试验条件下,营养盐含量低的底泥有利于提高生物多样性.3种人工配置的群落中,无论黑藻是否为主栽种,其优势度均明显增加,成为群落优势种.因此,人为配置的沉水植物群落是不稳定的,群落优势种和稳定的群落结构主要由环境条件决定.      

大型溞-沉水植物组合系统去除北京沙河水库水与底泥污染物效果研究

针对北京市沙河水库目前水体自净能力弱、水质较差等问题,研究以大型搔-沉水植物组合系统为核心的库区水体与底泥净化方法.通过前期投放大型溞提高水体透明度为沉水植物生长提供先决条件,然后利用3种沉水植物(即金鱼藻、狐尾藻和黑藻＝1:1:1)去除湖库污染水体中污染物,本文重点考察在不同种植密度下组合系统对沙河水库水体、底泥污染...     

5种沉水植物对重金属富集能力的对比研究

为了探求不同的沉水植物对水体中重金属吸收富集能力的差异,采用原子吸收光谱法,对淮河支流东风渠水体及水体中常见的5种沉水植物:菹草、黑藻、龙须眼子菜、穗花狐尾藻及小茨藻进行了铅(Pb)、镉(Cd)、锌(Zn)、铜(Cu)含量分析。结果表明:5种沉水植物样品中重金属含量远远高于水体重金属背景值,对重金属Cu、Pb、Cd、Zn的富集系数为58~1 515,对Zn富集最强,最大富集量达到242.42 mg/kg,富集系数为1 515。不同的沉水植物对重金属的吸收富集优势存在明显差异,利用沉水植物来修复水体重金属污染时,须依据不同的污染元素来选择合适的沉水植物。     

常见沉水植物对草海水体(含底泥)总氮去除速率的研究

利用狐尾藻?菹草?苦草?伊乐藻?金鱼藻?篦齿眼子菜?轮藻等7种沉水植物对受污染的草海水体(含底泥)总氮去除速率进行了试验研究?结果表明:每种沉水植物对水体总氮?总磷均有显著去除作用,在试验的27d内,对总氮?总磷的去除百分率分别为80.31%,89.82%;重点对7种沉水植物引起水体总氮浓度下降与时间的关系作回归分析,所得结果是随着时间的延长,水体中总氮浓度呈负指数形式衰减?该文还研究了水体总氮浓度与去除速率之间的关系?每种沉水植物在试验的总氮浓度范围内(2.628～16.667mg/L)去除速率随总氮浓度的增加而增加?对TN_{_t}曲线和V-TN曲线在大型水生植物系统恢复中的应用进行了讨论?      

水深对立体种植沉水植物污染物去除效果的影响

选取苦草和黑藻两种沉水植物作为实验材料,考察了水深对COD_(Mn)、总氮和总磷去除效果的影响。结果表明:经过14天处理,苦草和黑藻在1.5 m水深对水体中COD_(Mn)的去除率分别达到52%和56%;经过12天处理,两种沉水植物水样总氮含量均低于1.0 mg·L~(-1),1.2 m水深的除氮效率比0.3 m水深分别提高13%和20%;经过8天处理后,两种沉水植物在0.9 m至1.2 m水深总磷含量均低于0.05 mg·L~(-1),除磷效率均超过62%;水深对于沉水植物污染物去除效果的影响来自根/茎生长及植物表面生物膜量的增加,0.9 m和1.5 m水深表面有机质含量高于其他水深,分别占鲜重2.53 mg·g~(-1)和2.72 mg·g~(-1),有机质含量提高了约12%;水深为1.5 m时,苦草和黑藻的根长较1.2 m水深分别减小8%和40%,由此导致COD_(Mn)和总氮去除效果在1.5 m水深范围内没有明显变化;苦草和黑藻的最佳种植深度为0.9～1.2 m。     

种植密度对4种沉水植物净化富营养化水体效果的影响

沉水植物恢复是水生态修复中的关键措施,其初始种植密度能直接影响富营养化水体的治理效果。文章通过研究水生态修复中常用的4种典型沉水植物：轮叶黑藻、矮型苦草、穗花狐尾藻和金鱼藻在不同种植密度下的生长状态和对水体中有机物、氮和磷营养盐的去除效果,确定最优种植密度。结果表明：轮叶黑藻的最优种植密度为0.5 g/L,COD、TN和TP的去除率分别为90%、90%和90.5%;矮型苦草的最优种植密度为2.7 g/L,COD、TN和TP的去除率分别为82%、80%和90%;穗花狐尾藻的最优种植密度为0.7 g/L,COD、TN和TP的去除率分别为92%、95%和95.5%;金鱼藻的最优种植密度为1.2 g/L,COD、TN和TP的去除率分别为86%、85%和88.5%。     

沉水植物矮慈姑对重污染底泥的耐受及其中主要污染物的去除

矮慈姑(Sagittaria pygmaea Miq)是常见的稻田杂草类沉水植物,但在水污染防治中较少被研究应用.本研究利用典型黑臭河道中厌氧还原态的底泥模拟构建污染水体,考察矮慈姑在其中的生长情况和主要污染物的变化.结果表明,矮慈姑及其根系对底泥具有非常强的耐受性,经过180 d的生长,其植株数量扩增了20倍以上,生物量(干重)达到(411.09±136.19)g·m~(-2),不但地上部分形成了对底泥密集覆盖的沉水植被层,而且地下部分在底泥中也形成了发达的根系.对矮慈姑根与茎叶生物量进行对比分析发现,矮慈姑的根冠比高达0.66±0.36,远高于其它沉水植物,表明矮慈姑的根可以抵御底泥中还原态物质的胁迫作用,从而发育出较庞大的根系.矮慈姑生长使得底泥中还原性物质浓度大幅下降,相较初始底泥,矮慈姑根系到达的底泥区域中典型还原物质亚铁(Fe(Ⅱ))和酸挥发性硫化物(AVS)分别下降了92.6%和96.3%.此外,矮慈姑生长也较好地阻控了底泥中氮、磷向上覆水释放,使得上覆水氮、磷维持在较低的浓度范围.上述研究结果首次发现,矮慈姑能够很好地耐受重污染水体中厌氧还原态的底泥并可对其中的主要污染物进行去除,在黑臭河道等重污染水体的生态修复中具有很大的应用潜力,可以作为沉水植被修复的先锋种,是值得进一步开发的野生水生植物资源.     

总氮浓度对3种沉水植物生长的影响

在1/40 Hoagland营养液的基础上,采用NH4NO3为氮源,设定了2、4、8、16 mg·L-1 4个不同总氮浓度的培养液,以洗净的长江河沙为栽培基质,分别对3种我国湖泊中常见的沉水植物马来眼子菜(Potamogetonmalaianus)、苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)进行了为期45d的水培试验,研究了水体中不同总氮浓度对3种沉水植物分枝数、根长、株高、鲜重等生长指标的影响,以期为富营养化水体中沉水植被的恢复与先锋物种的选择提供科学依据.结果表明,试验结束时不同处理的马来眼子菜的各项生长指标均显著增加,苦草没有产生新的分枝,黑藻的根长没有显著的增加;不同处理的3种沉水植物的鲜重在试验结束时均有显著增加,其增加的顺序表现为马来眼子菜＞苦草＞黑藻的趋势;植物株高和鲜重的净积累随处理浓度的升高而显著增加,根系的净伸长则随处理浓度的升高而显著降低.由于马来眼子菜所有的生长指标均表现出比苦草和黑藻有显著的生长优势,因此,在符合本试验条件的水体沉水植被的恢复过程中可以作为先锋植物.     

壳聚糖预处理对7种常见沉水植物初级生产力的影响

以7种常见沉水植物--穗花狐尾藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、黑藻、穿叶眼子菜、茨藻、金鱼藻为例,采用碘量法进行壳聚糖影响其初级生产力的实验.结果显示:用适宜质量浓度的壳聚糖预处理常见沉水植物顶枝能提高植物光合作用系统的总产氧量和净产氧量;穿叶眼子菜、马来眼子菜、穗花狐尾藻、微齿眼子菜、黑藻以1.0g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;金鱼藻、茨藻以2.0 g/L壳聚糖处理24 h的效果最好;沉水植物的所属科类及比表面积是决定壳聚糖浸泡液适宜质量浓度的重要因素.在进行湖泊生态修复过程中,可利用适宜质量浓度的壳聚糖进行预处理,提高植物的初级生产力,促进沉水植物的生长,提高湖泊沉水植物恢复的效率和效果.      

苦草不同生命阶段对水体、底泥中氮迁移转化的影响

沉水植物的生长发育、衰亡过程会对水体中氮循环产生一定影响。为了研究氮在水体-底泥-沉水植物系统中的迁移转化规律,构建了人工模拟的水体-底泥-沉水植物(苦草)系统,连续270 d测定了苦草整个生命周期内水体、底泥、苦草中总氮(TN)及各形态氮含量的变化。结果表明,在苦草生长期的前90 d中,苦草生物量增长了近30倍,水体和底泥中的TN浓度都有所降低;90 d之后苦草陆续进入衰减期及腐解期,整个体系的TN浓度持续下降,在第180天时苦草组的水体及底泥TN浓度都小于空白组。至试验结束的第270天,苦草已经完全腐解,底泥中TN浓度比第180天下降了9.11%,但水体中的TN浓度与第90天时相当,是第180天的2.42倍。苦草组底泥及苦草中的NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度在试验周期内变化较大,苦草组NH₄⁺-N和NO₃^--N在生长期由底泥迁移到苦草中,被植物吸收和利用,随着苦草的逐渐衰亡腐解,NH₄⁺-N和NO₃^--N大量释放,一部分沉积在底泥中;而空白组NH₄⁺-N和NO₃^--N在底泥及水体中波动不大。     

沉水植物腐解对水体水质的影响

在玻璃温室大棚内,模拟太湖的水、土、植物情况,研究了苦草在衰亡腐解过程中营养盐的释放规律以及对水体水质的影响,并初步探讨了其影响机理. 在初始生物量为689g/m2的条件下,苦草衰亡与腐烂分解对水体水质的影响呈2个阶段. 第1阶段为10月—翌年2月寒冷的秋、冬季节,表现为降解释放过程,但这一过程向水体及底泥中释放的碳、氮、磷较少,大部分碳、氮、磷仍保留在苦草残体中,水体pH及ρ(DO)也没有明显的变化. 第2阶段为3—4月天气回暖后,苦草残体的腐解速率急剧加快,向水体及底泥释放大量营养盐;3月水体TOC、TN、TP总量较2月分别增长了216.64%、60.96%、144.40%,底泥中TOC、TN、TP总量分别增长了31.20%、9.41%、19.99%;pH增长了6.27%,ρ(DO)降低了91.5%. 沉水植物腐解过程中各营养盐的赋存形态不断发生转化,并在水-底泥-植物三者间进行迁移.      

沉水植物对受污染水体的修复机理及应用前景研究

随着工农业的发展和人口的增加,水体污染已经成为全球的环境问题,沉水植物修复是治理水体污染的主要措施之一。在总结了沉水植物对受污染水体的修复机理及其应用的基础上,对利用沉水植物净化污染水体的前景进行了展望。     

大型水生植物修复重金属污染水体研究进展

重金属污染水体的修复是一项艰巨的工程,以往的物理及化学修复不仅投资巨大而且效果不甚理想,而利用水生植物修复重金属污染水体是一种低廉有效的处理方法。文章综述了利用大型水生植物植物修复重金属水体的研究进展,重点阐述了4种生活型水生植物(挺水、漂浮、浮叶和沉水)对重金属的蓄积效果;并对植物修复重金属污染水体的影响因素如植物生活型、生物量、株龄以及重金属的类型、初始浓度和水体的理化性质等进行了讨论。最后,对利用组织培养技术进行植物筛选、利用基因工程技术使水生植物对重金属具有超蓄积能力、水生植物修复重金属污染水体机理机制研究以及应用多种类型植物的组合研究等方面进行了展望,并且提出了水生植物修复重金属污染水体的实际工程应用中需要注意的问题。     

沉水植物床-固定化微生物技术在水源地修复中的应用研究

研究了沉水植物床-固定化微生物技术在水源地中的修复效果.从太湖水体中筛选分离出土著氨化、亚硝化、硝化和反硝化细菌,通过增殖进入多孔载体内部使之固定,结合自主设计的沉水植物床,在太湖贡湖湾内进行了原位修复实验,该装置抗风浪性能良好,将反硝化细菌数量由5.4×102～2.7×103提高至3.9×105～9.1×105,实验区氧化亚氮排放通量介于3～24μg.(m2.h)-1之间,显著高于对照组,该技术对总氮去除率为19%～74%,硝氮去除率为24%～81%;120 d的连续监测数据表明,该技术可用于湖泊水源地修复,有效减轻水体富营养化状况.     

水体水质理化性质与沉水植物生长的生物学特征相关性研究

为探讨沉水植物生长影响的水质理化性质,通过室外静态模拟实验,3种沉水植物在高中低3种不同污染浓度的底质中,室内分析测定了沉水植物生物学指标和水质指标,并进行水体水质理化性质与沉水植物生物量、株高、分枝数、叶绿素之间的相关关系研究,数据的典型相关分析结果表明:在低污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻和竹叶眼子菜的生长呈显著负相关;与金鱼藻的生长呈显著正相关。在中度污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻的生长呈显著正相关;与竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。在高污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻、竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。     

徒骇河沉水植物腐烂对上覆水体中营养盐形态变化影响

将杀青后的菹草(Potamogetoncrispus)和金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)剪成1 cm左右分别浸泡于装有原上覆水样的烧杯中,并置于27℃和10℃的恒温培养箱中,在不同时刻测定上覆水体的pH、溶解氧(DO)和不同形态氮磷营养盐的浓度。结果表明:由于菹草和金鱼藻的腐烂分解,上覆水体pH呈现先下降后上升的变化趋势,溶解氧急剧降低,氮磷浓度增加。氮浓度的增加以有机氮为主,平均约占63%,氨氮次之,约占25%;磷浓度的增加在实验前期以颗粒态磷为主,平均约占60%,而在实验后期以可溶性总磷为主,约占65%。在27℃下,氮磷形态浓度主要呈现先上升后下降的趋势;在10℃下,氮磷形态浓度主要表现为持续上升。硝氮和亚硝氮浓度的变化与溶解氧浓度变化具有较好的一致性。     

再生水构建水环境中沉水植物附着细菌群落特征

沉水植物茎、叶附着生物膜对再生水构建水环境的水质改善具有重要作用.为探究再生水水质及沉水植物种类对附着生物膜细菌群落特征的影响,选取再生水构建的水环境中不同种类沉水植物为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术对其附着生物膜及周围环境样本的细菌群落结构和功能基因进行分析.结果表明,再生水水体中氮磷营养物质在水环境中得到了20%~35%的吸收利用,下游水体中COD、浊度和色度呈现升高趋势.沉水植物附着生物膜中细菌群落与周围环境（土壤、底泥和水体）及再生水处理厂活性污泥的细菌群落存在差异：在群落多样性上,其丰富度和多样性显著低于土壤和底泥中细菌但高于水中浮游细菌;在群落结构上,其优势菌属及对应相对丰度与其它样本不同,主要优势菌属有鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、气单胞菌属（Aeromonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）,分别占比7%~40%.沉水植物种类和再生水水质（BOD₅、TN、NH₄⁺-N和TP）均会影响植物附着细菌群落,但水质对附着细菌群落的影响大于植物种类,且水质也会影响沉水植物附着细菌群落功能基因相对丰度,氮磷浓度较高区域氮循环与磷循环功能基因相对丰度较高.研究结果为揭示沉水植物附着细菌群落特征和优选沉水植物种植种类提供科学依据.     

不同沉水植物净水能力与植株体细菌群落组成相关性

选取苦草(Vallisneria natans)、密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)、黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、竹叶眼子菜(Potamogeton malaianus)、篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)这8种亚热带地区常见的沉水植物为研究对象,在室内静水条件下对其氮、磷吸收和水质净化能力进行对比试验,并结合16S rRNA基因测序对沉水植物关联细菌群落组成进行测定,研究沉水植物对水体的净化能力与植株体菌群之间的相关性.结果表明,8种沉水植物对水体中的氮磷的去除主要通过植物增效作用,植物吸收富集作用去除率较低.其中密刺苦草对水体中TN、TP的去除率最高,达到了91. 58%和96. 81%.伊乐藻、金鱼藻对水中氮磷自身吸收能力高于其他组,密刺苦草和苦草的植物增效的净化能力最强.经分析,8种沉水植物对水体中氮磷的净化能力较强可能是因为植物关联的细菌大多具有降解作用.根瘤菌目(Rhizobiales)、伯克霍尔德氏菌目(Burkholderiales)、黄杆菌目(Flavobacteriales)、产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、贪铜菌属(Cupriavidus)和芽孢杆菌属(Bacillales)的细菌可能是引起密刺苦草增效的净化能力较强的优势菌群,异常球菌纲(Deinococci)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、腐螺旋菌科(Saprospiraceae)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)的细菌可能是引起苦草增效的净化能力较强的优势菌群.     

沉水植物生长期对沉积物和上覆水之间磷迁移的影响

分别在春季培养黑藻(Hydrilla verticillata)和苦草(Vallisneria natans),在冬季培养菹草(Potamogeton crispus),跟踪监测在沉水植物影响下环境因子的变化,及上覆水和沉积物各形态磷的浓度变化,以探讨沉水植物对磷在沉积物和上覆水中迁移转化的规律.结果表明,不同季节实验条件下沉水植物均能不同程度降低上覆水中各形态磷的浓度.在植物生长期上覆水磷浓度保持在相对较低的水平,黑藻、苦草和菹草组上覆水中总磷(TP)的浓度分别保持在0.03～0.05、0.04～0.12和0.02～0.11 mg.L-1.沉水植物组沉积物中各形态磷的浓度均呈现不同程度的降低,黑藻、苦草和菹草组沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg.kg-1.植物组上覆水溶解氧(DO)、氧化还原电位(Eh)和pH均显著提高(DO 10.0～14.0mg.L-1;Eh 185～240 mV;pH 8.0～11.0),沉积物中Eh(-140～-23 mV)也明显提高,并使得沉积中pH保持在中性范围内(7.2～8.0).沉水植物通过提高上覆水中的DO、Eh和pH及沉积物Eh的方式影响上覆水和沉积物之间磷的迁移转化.