浅析水生植物在改善湖泊富营养化中的作用

目前,武汉市大部分湖泊已经从中营养状态变为轻度或中度富营养化状态,2020年武汉市轻度富营养湖泊数量占比为59.70%,中度富营养湖泊数量占比为23.90%。湖泊富营养化的根本原因是水体中氮、磷含量超标,相关研究表明水生植物能有效吸收水体中的氮、磷等营养物质。因此,种植水生植物能有效改善湖泊富营养化状态。文章分析了湖泊富营养化原因及危害、水生植物对湖泊富营养化的改善作用,以及水生植物的种植条件等。     

水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应

为有效阻控农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用,同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水－沉积物－水生植物这一微观系统中的截留机理.结果表明:沟渠中的水生植物茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化有明显的促进作用;水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递,从而使上覆水中氮、磷含量快速减少;沉积物间隙水中氮、磷含量的变化受界面交换、沉积物吸附、微生物转化及植物吸收等各方面因素影响,水生植物调整并加强氮、磷的各种转化,植物的存在使得间隙水中氨氮及磷酸盐含量降低并呈现规律变化.      

滇池氮与富营养化研究

通过利用滇池外海多年来的监测结果，从宏观上的污染物总量和微观上的数理统计分析提出，进入滇池湖体的氮磷总量中，氮对滇池的贡献要远大于磷；夏季主要以COD、BOD有机污染为主，冬季以氮、磷污染为主。因此，解决滇池富营养化的根本途径是点源、面源综合治理，彻底减少TN、TP、COD和BOD的排放量。     

浮床水稻对富营养化水体中氮、磷的的去除效果及规律研究

采用水域浮床无土种植方法，以人工模拟池为试验场所，在池内的富营养水水体表面种植水稻，通过水稻的吸收和吸附作用，去除水体中的Ｎ、Ｐ元素，以实现变废为宝，净化水质，并使水体产生良性循环。     

滇池氮与富营养化研究

通过利用滇池外海多年来的监测结果,从宏观上的污染物总量和微观上的数理统计分析提出,进入滇池湖体的氮磷总量中,氮对滇池的贡献要远大于磷;夏季主要以COD、BOD有机污染为主,冬季以氮、磷污染为主.因此,解决滇池富营养化的根本途径是点源、面源综合治理,彻底减少TN、TP、COD和BOD的排放量.     

大鹏湾大梅沙海域氮、磷含量及富营养化状态

根据１９９５ 年４ 月～１９９７ 年１ 月大鹏湾大梅沙海域水质营养盐（ＮＨ＋４ Ｎ、ＮＯ－３ Ｎ、ＮＯ－２ Ｎ）２ ａ 的含量检测资料，报道了其含量水平、平面与垂直含量分布、含量季节变化及海水Ｎ、Ｐ 比值和海水质量状况。为了解大梅沙海域水质质量提供基础资料。     

不同水生植物富集氮磷能力的试验研究

研究了伊乐藻、菹草、微齿眼子菜、竹叶眼子菜、石菖蒲和水芹菜等水生植物在不同营养状态下体内富集N、P的能力。结果表明:植物体内氮磷浓度增加的趋势与所在水体中的氮磷去除效果相一致;挺水植物水芹菜和沉水植物微齿眼子菜吸收N、P的能力较强,可将这两种植物构成双层次群落结构用以修复太湖地区的富营养化水体。     

水翁对富营养化水体氮、磷去除效果及规律研究

研究了水翁对水体总氮、总磷的去除效果及规律，水翁对总氮、决磷的去除速率分别为75．54mg（N）／（kg.d）和13．38mg(P)/(kg.d），但在遮阴条件下去除速率分别只有30．56mg(N)/(kg.d)和3．37mg(P)/(kg.d），在5－11月（月平均气温在20℃以上），水翁对总氮、总磷的去除速率维持较高水平（73－85mg(N)/(kg.d)、7．1－8．8mg(P)/(kg.d），而在1－4月和12月（月平均气温在20℃以下）去除速率较（18－32mg(N)/(kg.d)、1．2－3mg(P)/(kg.d），研究了水体总氮浓度与去除速率之间的相关性，回归分析表明在试验的总氮浓度范围内（3．23－13．67mg／L）去除速率与总氮浓度呈正相关。     

水体富营养化及其治理措施

由于大量未经处理的污水直接进入水体，使得水体中氮磷营养物质不断积累，部分藻类及水生生物过度繁殖，最终导致了水体的富营养化，为治理富营养化水体可以采取截污、清淤挖泥、引水冲污等工程性措施，也可以采取利用生物生长需吸收氮磷营养物质这一自然过程来达到去除氮磷的目的，即生物性措施。     

冬季水生高等植物对富营养化湖水的净化作用

在太湖一湖湾的物理-生态工程围区内,采用覆膜和改变生态位的越冬技术,使喜早莲子草、风眼莲等漂浮植物能安全越冬,并有效地改善水体透明度,为沉水植物生长及种群自我演替提供了保障。静态试验结果表明,采取简易的防寒越冬技术,改变生态位的喜早莲子草对TN、NH₄⁺－N、Chla的去除率达77.2％、90.1％、58.3％,透明度提高1.5倍：对喜早莲子草覆膜并间种沉水植物,这一镶嵌组合群落对TN、NH₄⁺－N、CHla的去除率达65.7％、90.7％、58.7％,透明度提高1.6倍。动态试验结果表明,当富营养化湖水在围区内滞留时间达7.33d时,经越各处理的镶嵌组合群落使围区内水体透明度达90～100cm,比围区外提高2.6－3.0倍,对TN、TP及NH₄⁺－N的浓度分别比围区外降低37.5％、52.0％及75.4％;而滞留时间低于4.33d时,净化效果不明显。     

两种水生植物对滇池草海富营养化水体水质的影响

通过模拟实验,比较了2种典型水生植物水葫芦和轮叶黑藻对滇池草海富营养化水体水质的影响.结果表明,在实验过程中,水葫芦同化吸收的氮、磷量分别比轮叶黑藻所同化吸收的量高109%和17%.在水生植物采收前,水葫芦处理组水体DO和pH值显著性低于对照组,电导率(EC)和氧化还原电位(Eh)显著性高于对照组,与轮叶黑藻处理组结果相反.水葫芦和轮叶黑藻处理组水体TN和TP浓度均显著低于对照组;相同初始种养量的情况下,试验初期轮叶黑藻处理组水体TN、TP及Chl-a浓度显著性低于水葫芦处理组,与试验后期结果相反.当水生植物采收后约50 d,水葫芦处理组水体TN、TP浓度均维持在采收前的低水平;轮叶黑藻处理组TN和TP浓度也维持在采收前水平,而Chl-a浓度较采收前有所上升.     

水网藻(Hydrodicty on reticulatum)对富营养化水样中氮磷去除能力的研究

研究了水网藻在天然水体水样中的生长及对氮磷（Ｎ，Ｐ）的去除能力，结果表明水网藻在富营养化水及重营养化的湖水水样中均生长良好；富营养化水库及重营养化湖水经水网藻处理２ｄ，４ｄ、６ｄ后，对氨氮，总氮，总磷去除率均在７０％以上。     

水网藻(Hydrodicty on reticulatum)对富营养化水样中氮磷去除能力的研究

研究了水网藻在天然水体水样中的生长及对氮磷(N，P)的去除能力，结果表明水网藻在富营养化水库水及重营养化的湖水水样中均生长良好；富营养化水库水(含TN 3.34—5.15mg/L、TP 0.10—0.19mg/L)及重营养化湖水(含TN33.86mg/L、TP 1.939mg/L)经水网藻(1g/L)处理2d、4d、6d后，对氨氮(NH4N)、总氮、总磷去除率均在70%以上.     

富营养化水体的营养盐限制性研究综述

水体富营养化是全球目前以及今后相当一段时期内的重大水环境问题。氮、磷作为浮游植物生长所必需的营养盐,是水体富营养化的主要限制因子。通过对近年来水体富营养化受氮、磷营养盐限制的研究进行综述,研究了营养盐来源及其对浮游植物生长的影响,总结了营养盐限制性差异的影响因素,分析了缓解富营养化的营养盐主控因子。分析表明:营养盐的来源主要分为外源和内源,受外界环境及人类活动影响显著;浮游植物的生长受N/P比值及其绝对浓度的共同作用;在不同的水文、气候和人类活动强度下,水体富营养化主要营养盐限制因子存在差异,并且存在限制性转换和共同限制的情况;缓解水体富营养化措施的提出应在综合考虑多种因素的前提下进行。     

五种水生植物对水中铀的去除作用

采用水培实验,研究了浮叶植物野生水葫芦(Eichhornia crassipes)、漂浮植物浮萍(Lemna minor L)、满江红(Azolla imbircata)、沉水植物菹草(Potamogeton crispus)、挺水植物空心莲子草(Alligator Alternanthera Herb)在初始铀浓度分别为0.15、1.50和15.00 mg·L^-1水中的生长状况及它们对水中铀的去除能力.结果表明,在21 d的水培试验期内,满江红对铀表现出了最强的抗性,0.15、1.50和15.00 mg·L^-1的铀对满江红的生长抑制率分别只有4.56%、2.48%和6.79%,而满江红对水中铀的去除率分别达到了94%、97%和92%.进一步的试验表明,每1 L水中种植7.5 g满江红,可以获得最大的铀去除率,将初始铀浓度为1.25、2.50、5.00和10.00 mg·L^-1的水体降至国家排放标准(GB 23727—2009)规定值(0.05 mg·L^-1)以下分别需要17、19、23和25 d.研究结果为进一步开展铀污染水体植物修复的研究打下了基础.     

3种水生植物腐解过程中磷营养物质迁移、转化过程研究

室内模拟沉水植物狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L)、浮水植物菱角(Trapa bispinosa Roxb)、挺水植物荷花(Lotus flower)在5.7 g·L~(-1)初始生物量密度下的腐解过程,并探究该过程中磷营养物质迁移、转化规律.结果发现,3种植物腐解速率在第2 d上升至最大值(分别为1.075、1.455、1.16 g·d~(-1))后出现下降-上升-下降的变化规律,并且在整个腐解周期内种间差异性显著(p0.01),造成整个腐解周期内狐尾藻、菱角、荷花3种植物平均磷释放速率分别为0.456、0.670、0.537 mg·g~(-1),且以无机磷酸盐为主;水中释放的磷在底泥吸附及其自身沉降等作用下,明显向底泥迁移转化,水中磷含量下降,最终在试验结束时恢复至初始水平(0.5 mg·L~(-1));该研究可为湖泊水生植被系统的修复或重建提供科学参考.     

水培植物生态槽对低C/N污水的脱氮研究

选用某污水处理厂的二沉池出水[(TN主要以硝态氮(NO3--N)形式存在)作为研究对象,采取水培植物生态槽进行脱氮试验,着重研究了NO3--N的反硝化过程.结果表明, NO3--N与COD均得到有效去除;生态槽厌氧区水力停留时间(HRT)为10~18h,系统水力负荷为1.33m3/(m3×d),不投外加碳源时,空槽运行NO3--N去除率为10.80%;种植能分泌溶解性有机碳(DOC)的凤眼莲使NO3--N去除率升至15.89%;而硫自养反硝化过程使NO3--N去除率提高至37.80%;投加葡萄糖时,TN与NO3--N的去除率分别达到87.20%和93.21%,出水浓度分别降到2.2,1.04mg/L.     

Temporal and spatial changes in nutrients and chlorophyll-a in a shallow lake, Lake Chaohu, China: An 11-year investigation

Temporal and spatial changes of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and chlorophyll-a (Chl-a) in a shallow lake, Lake Chaohu, China, were investigated using monthly monitoring data from 2001 through 2011. The results showed that the annual mean concentration ranges of TN, TP, and Chl-a were 0.08-14.60 mg/L, 0.02-1.08 mg/L, and 0.10-465.90 μg/L, respectively. Our data showed that Lake Chaohu was highly eutrophic and that water quality showed no substantial improvement during 2001 through 2011. The mean concentrations of TP, TN and Chl-a in the western lake were significantly higher than in the eastern lake, which indicates a spatial distribution of the three water parameters. The annual mean ratio of TN:TP by weight ranged from 10 to 20, indicating that phosphorus was the limiting nutrient in this lake. A similar seasonality variation for TP and Chl-a was observed. Riverine TP and NH₄⁺ loading from eight major tributaries were in the range of 1.56×10⁴-5.47×10⁴ and 0.19×10⁴-0.51×10⁴ tons/yr over 2002-2011, respectively, and exceeded the water environmental capability of the two nutrients in the lake by a factor of 3-6. Thus reduction of nutrient loading in the sub-watershed and tributaries would be essential for the restoration of Lake Chaohu.     

阿什河流域10种水生植物对水质氮磷的净化能力比较

阿什河是松花江重要的一级支流,水环境污染问题最为突出.针对阿什河流域氮磷污染严重、水质恶化、生物多样性低等问题,选取千屈菜（Lythrum salicaria）、菖蒲（Acorus calamus）、泽泻（Alisma plantago-aquatica）、慈姑（Sagittaria trifolia）、芦苇（Phragmites australis）、菰（Zizania latifolia）、显脉苔草（Carex kirganica）、水葱（Scirpus validus）、狭叶香蒲（Typha angustifolia）、香蒲（Typha orientalis）10种阿什河流域常见植物作为研究对象,在室内静水条件下对其氮磷富集和水质净化的能力进行比较研究.结果表明:①不同植物净增生物量之间具有显著差异（P < 0.05）,生物量的变化范围为492.71~939.19 g/m2,其中净增生物量最高的泽泻是最低的慈姑的1.91倍.②不同植物的植株茎叶部和根部的氮、磷含量也具有一定的差异,茎叶部TN含量（以质量分数计）为3.46~19.55 mg/g,TP含量为1.34~4.77 mg/g;根部TN含量为3.88~13.59 mg/g,TP含量为1.16~7.59 mg/g;TN、TP在茎叶部的富集能力均大于根部,有效刈割是彻底去除污染物的有效手段.③在水体中TN、TP浓度（以质量浓度计）为2.08~3.03、0.56~0.77 mg/L时,不同植物对水质的净化能力也存在一定的差异,不同植物对TN、TP的去除率为64.96%~86.03%、64.64%~85.12%.④不同植物TN、TP富集贡献率范围分别为50.24%~80.71%、54.85%~93.44%.研究显示,植物净增生物量湿质量、干质量均与TP富集率相关性较高,可以作为植物筛选的一个重要的参考因素;水葱、芦苇、菰和千屈菜可作为阿什河流域生态修复的备选植物.