微曝气强化生态浮床去除水中Cu~(2+)效果研究

构建一种改进型微曝气强化生态浮床污水静态模拟实验平台,利用该平台研究了3种水生植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾和水竹对水中Cu~(2+)的去除能力及富集特征;同时探究了不同曝气量下,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果。结果表明:在实验条件下,3种水生植物对水中Cu~(2+)的去除能力依次为黄菖蒲>西伯利亚鸢尾>水竹;当曝气量为7.5 L/min时,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果最好;3种植物的不同部位对重金属Cu~(2+)的吸收富集能力均表现为根部最强。     

挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除

以AZM（阿奇霉素）、STZ（磺胺噻唑）、IBU（布洛芬）、DCF（双氯芬酸）、PRC（扑热息痛）、ATL（阿替洛尔）、CLF（氯贝酸）、CBM（卡马西平）和CAF（咖啡因）共9种WWMPs（wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物）为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合（旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲）的人工生态系统在不同介质（水相、泥相、水生植物）中WWMPs的变化特性及对常规污染物（如COD_Cr、NH₃-N、TP、TN）的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,COD_Cr、NH₃-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.      

银纳米颗粒对黄菖蒲早期生长和生理特征的影响

N-AgNPs（银纳米颗粒）暴露对湿地植物的生长发育有重要影响,而N-AgNPs对大型湿地植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）的影响尚不清楚.选取湿地植物黄菖蒲为受试物种,采用室内土培法分析柠檬酸钠包覆的N-AgNPs对黄菖蒲早期生长和生理特征的影响.结果表明:①不同ρ（N-AgNPs）〔分别为0、5、10、15、20 mg/L,依次记为N0（对照）、N5、N10、N15、N20〕处理和作用时间均会影响黄菖蒲生长和生物量积累.培养初期（0~14 d）,N5、N10处理会抑制黄菖蒲生长,而N15、N20处理会促进黄菖蒲生长;培养后期（14~35 d）,不同ρ（N-AgNPs）处理均抑制黄菖蒲生长.整个培养期内（0~35 d）,N5、N10处理均抑制黄菖蒲地上、地下生物量积累,而N20处理会促进黄菖蒲地上、地下生物量积累.②不同ρ（N-AgNPs）处理均降低了黄菖蒲叶绿素含量,提高了PSⅡ（光系统Ⅱ）反应中心的光能转换效率,降低了光氧化损伤的发生率;N5、N10、N15处理下黄菖蒲叶片PSⅡ功能反应中心的开放度降低、光合电子传递速率（ETR）变慢;N5和N20处理下黄菖蒲叶片光合电子传递活性（qP）增大,而N10和N15处理下光合电子传递活性降低.③各ρ（N-AgNPs）处理均显著降低了黄菖蒲叶片中的丙二醛含量,膜脂过氧化作用减弱;同时,增加了黄菖蒲叶片中w（脯氨酸）,对黄菖蒲产生较强的胁迫.研究显示,随着培养浓度的增加,ρ（N-AgNPs）对黄菖蒲生物量累积的影响由抑制作用变为促进作用;各ρ（N-AgNPs）处理均会降低黄菖蒲的叶绿素含量、增加w（脯氨酸）,对黄菖蒲的生长产生胁迫.      

石龙芮与酸模处理生活污水实验研究

运用无土栽培技术,通过石龙芮和酸模对生活污水的降解实验,对两种植物作为湿地植物处理生活污水的可行性进行了实验分析。实验表明两种植物对污水中的营养元素都具有较好的去除,N、P元素的最终去除率都能达到80％,石龙芮对COD的去除达到45％左右,而酸模对COD的去除可达50％。相对于单一植物系统来说,石龙芮一酸模复合植物系统可对生活污水中的P元素和COD的去除更高。研究表明石龙芮和酸模都可以作为人工湿地植物,用来处理生活污水,而两种植物都具有耐寒性,可以提高人工湿地在冬季的运行效率。     

模拟水体硝态氮对黄菖蒲生长及其氮吸收的影响

为了对挺水植物在水环境与水生态修复中的应用提供参考依据,选取黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)为对象,通过模拟水培实验,对比研究了6种水体硝态氮质量浓度(10.68、23.88、42.22、63.33、82.92、97.13 mg·L~(-1))下,黄菖蒲地上和地下生物量、根冠比、叶绿素含量、氮累计吸收量以及对硝态氮去除效果的差异,以期明确模拟水体硝态氮质量浓度对黄菖蒲生长及其氮吸收能力的影响.结果显示,首先,不同硝态氮质量浓度对黄菖蒲地上部分(茎叶)生长的影响大于地下部分(根);当硝态氮质量浓度为10.68 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比增加;当硝态氮质量浓度为42.22~97.13 mg·L~(-1)时,黄菖蒲的根冠比减少.其次,黄菖蒲适宜生长的硝态氮质量浓度为23.88~63.33 mg·L~(-1);硝态氮质量浓度低于10.68 mg·L-1或高于82.92mg·L-1时,均会对黄菖蒲的叶绿素合成产生抑制作用.再次,黄菖蒲对氮的累积量随硝态氮质量浓度增加而增加,且地下部分对氮的累积能力优于地上部分;6种浓度下,单株黄菖蒲的氮累计吸收量为10.56~75.43 mg,其地下部分依次为地上部分的7.2、2.3、2.5、2.1、1.6以及1.5倍.此外,黄菖蒲对氮的利用效率与硝态氮质量浓度之间成显著的幂函数关系,且地上部分的氮利用效率高于地下部分.最后,黄菖蒲对硝态氮的去除率随硝态氮质量浓度增加而增加,6种浓度下黄菖蒲对硝态氮的去除率介于94.9%和99.3%之间,且水体中硝态氮质量浓度随时间延续呈指数函数降低.结果表明,黄菖蒲对硝态氮有很好的去除效果,但黄菖蒲的生长及其对氮的吸收与去除效率受水体硝态氮质量浓度影响显著,且地上部分较地下部分更为敏感.     

春季人工湿地常用植物对总氮去除效果的数学模型研究

选取芦苇、菖蒲、美人蕉和香蒲等4种南京地区常见的人工湿地常用植物作为供试植物,对其在春季对生活污水总氮(TN)去除效果的数学模型进行研究.通过监测引种植物后污水中TN浓度,利用回归分析建立湿地植物去除污染物的数学模型.结果表明:在毒季种植植物后污水中的TN浓度按线性关系减少,其中芦苇、菖蒲和香蒲对污染物的去除效果明显,其直线的相关系数分别达到0.927,0.929和0.979;美人蕉在春季对TN的去除能力较差,其线性仅为0.561.     

生态滤池中植物对生活污水净化能力的影响及其微生物群落组成

生态滤池处理效果受到许多因素影响,不同植物类型导致生态滤池净化效果有明显差异。为提高生态滤池在贵州省农村适用性,研究了生态滤池中3种本地湿地植物（风车草、美人蕉、菖蒲）在不同配置条件下对生活污水中主要污染物包括COD、NH₃-N、TN、TP的去除效果,通过比较不同植物配置下主要污染物的去除率,筛选出生态滤池技术在贵州省可以达到最佳污水净化效果的植物配置。结果表明:菖蒲冬季耐寒性好,其对COD、NH₃-N及TP的去除效果最佳,去除率分别可达88%、92%以及47%;风车草与菖蒲组合TN去除能力最佳,可达49%。滤池内存在的主要微生物群落组成类似,为Proteobacteria（变形菌门）、Chloroflexi（绿弯菌门）、Acidobacteria（酸杆菌门）为主,硝化细菌群落多样性较低,以氨氧化细菌为主;反硝化细菌种类较多,存在部分好氧反硝化细菌。     

4种浮床栽培植物生长特性及吸收氮磷能力的比较

选取美人蕉、风车草、菖蒲和香根草4种常见的浮床植物为研究对象,对其生长特性及吸收氮磷的能力进行比较研究.结果显示,4种植物的成活率均在90%以上,移栽后60-100d为植物的快速生长期.经过4个月的生长.4种植物水面上部生物量均明显高于下部;除香根草外,其它3种植物体内的氮磷含量均呈叶>根>茎的分布;植物体内的氮、磷累积量大小依次为美人蕉>风车草>菖蒲>香根草.植物吸收占浮床系统氮去除的比例均低于40%,占浮床系统磷去除的比例均高于55%.4种植物中,美人蕉对水体中氮磷的吸收能力最强,可以将其作为三峡库区次级河流的浮床栽培植物进行推广.     

3种浮床植物及人工水草去除水中氮磷的研究

引种了能越冬的浮床植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾,采用维纶醛化丝制作平行排列式人工水革,与美人蕉进行水质改善比较研究.对SRP,TP,NH4+-N,TN的去除率分别为70.39%～99.22%,62.07%～94.98%,58.03%～99.26%,59.67%～91.06%.其中,黄菖蒲去除效果突出,对4种污染指标的去除速率分别达到98.42,88.98,1 118.87和1 668.06mg/(m2·d),其次为美人蕉、西伯利亚鸢尾,人工水草最弱.黄葛蒲对4种污染指标的去徐速率分别是美人蕉去除速率的2.93,2.82,3.63和5.31倍.黄菖蒲和西伯利亚鸢尾耐寒能力强,能越冬,管理工作量小,且西伯利亚鸢尾在冬季有较好的景观效果.推荐黄菖蒲和西伯利亚鸢尾作为城市水体生物浮床水质改善的主要植物.     

高氨氮对湿地植物污水净化效果的影响

为研究湿地植物在高氨氮浓度下对污水中有机物、总氮、总磷、氨氮等污染物的净化效果,选用5种常用湿地植物包括菖蒲(Acorus calamus)、芦竹(Arundo donax)、茭白(Zizania latifolia)、旱伞草(Cyperus alternifolius)和再力花(Thalia dealbata)。通过模拟垂直潜流人工湿地污水系统,处理氨氮浓度分别为25,55,108 mg/L的污水。实验结果表明:当进水氨氮浓度为25 mg/L时,湿地植物对COD、TP、TN、NH+4-N的去除效果随HRT的增加呈现上升趋势;当提高进水氨氮浓度时,湿地植物对有机物、氮、磷的去除效果下降显著,氨氮浓度越高,去除效果越差;再力花和旱伞草的去除效果明显好于菖蒲、茭白、芦竹,所以再力花、旱伞草可以用于氨氮浓度较高的污水处理中。     

六种挺水植物对富营养化河水氮磷净化效果研究

选用芦苇、黄花鸢尾、菖蒲、香蒲、水葱和千屈菜等六种挺水植物在室内静水条件下,研究了其对北运河下游富营养化河水中氮、磷的净化效果.结果表明,六种植物生长良好并表现出较好的氮磷去除效果.试验结束后,六种植物生物量均增长了40%以上,植物组对氮、磷的去除率相对于空白组存在显著差异(p<0.05),对氨氮的去除率为93.75%~98.49%(p>0.05),对总氮的去除率为75.91%~89.42%(p<0.05),对总磷的去除率为53.12%~96.94%(p<0.05),其中黄花鸢尾和千屈菜对总氮的去除效果较好,黄花鸢尾和香蒲的对总磷去除效果较好.     

不同水生植物在暴雨湿地中的水质净化作用

选择菖蒲、芦苇、美人蕉、鸢尾和水花生(空心莲子草)5种典型的湿地水生植物,以武汉动物园猩猩馆流域为研究区域,通过三年的长期定位试验,研究了这5种典型水生植物对暴雨径流湿地中氮、磷等不同污染物的吸收能力、养分负荷变化、吸附解析性能以及去除贡献率。结果表明,水生植物对氮、磷的吸附能力主要与水生植物的生物量有关,随着生物量的增加逐渐升高。在降雨量逐渐减少的情况下,植物体吸收的氮磷占流域年输入总氮的百分比可以从7.8%升高到35.9%,占流域输入总磷的百分比从21.8%升高到69.4%。在这5种典型水生植物中,芦苇对湿地中氮的吸收能力最强,鸢尾对湿地中磷的吸收能力最强;芦苇和菖蒲茎叶中的氮、磷、钾元素含量要高于根系中的养分含量;不同的植物种类在腐烂时污染物的释放量差异较大,其中鸢尾释放量最大,其次是菖蒲和美人蕉,芦苇释放量最少;而菖蒲对水中高锰酸盐指数和TP的吸附量最大,其次是鸢尾、美人蕉和芦苇。     

低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域(0~15 ℃)下黄菖蒲(Iris pseudacorus)、菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha orientalis)3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH(荧光原位杂交)技术,考察植物根际AOB(氨氧化细菌)、AOA(氨氧化古菌)的数量变化规律. 结果表明:低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg/(kg·h),黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg/(kg·h). 湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为1010)远高于古菌(数量级为108),其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%. 3种湿地植物根际AOB的数量(以湿土计,下同)排序为香蒲(2.57×109 g-1)>黄菖蒲(1.23×109 g-1)≈菖蒲(1.14×109 g-1),AOA的数量(以湿土计)排序为黄菖蒲(2.78×108 g-1)>香蒲(2.57×108 g-1)>菖蒲(1.15×108 g-1). 微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.      

植物及存水区对南方生物滞留池去污效果的影响

以柳叶马鞭草、菖蒲、鸢尾和美人蕉及南方红壤构建5个生物滞留池模拟装置,研究植物和IWS(内部存水区)及其交互作用对径流中TSS、COD、NH_3-N、NO_3~--N、TN和TP去除的影响,定期测定植物的叶绿素含量、株高和游离脯氨酸含量等生理指标,以探讨植物的生长适宜性。结果表明:植物对COD、NO_3~--N和TN的去除影响较大,其去除率分别为68.84%~77.28%、13.09%~59.61%和42.41%~71.75%,柳叶马鞭草和美人蕉的NO_3~--N及TN去除能力显著高于菖蒲和鸢尾(P柳叶马鞭草>鸢尾>菖蒲,美人蕉和柳叶马鞭草的去污效果和长势较好,适宜在南方生物滞留池中种植。     

不同植物人工湿地净化效果及基质微生物状况差异分析

为研究不同植物对人工湿地污染物净化效果和基质微生物状况的影响,采用序批式运行的沙培模拟人工湿地,探讨了菖蒲、香蒲、千屈菜、芦苇和白鹤芋5种湿地植物在不同HRT(水力停留时间,分别为1,3和5 d)下对模拟废水中TP,NH₄+-N和COD_Cr去除效果的影响,比较了不同植物类型模拟人工湿地中基质微生物的数量差异. 结果表明,不同植物系统对污染物的去除随HRT延长逐渐提高,HRT为5 d时各植物系统对污染物的去除效果最佳.TP,NH₄+-N和COD_Cr的最高去除率分别达90.4%,61.7%和96.4%.相对于其他试验系统,菖蒲系统对各污染指标均具有最优的去除效果. 植物种类对基质微生物数量的影响无显著差异.研究还发现,各系统中亚硝酸细菌数量与NH₄+-N去除率之间呈显著相关.      

Phytoremediation of urban wastewater by model wetlands with ornamental hydrophytes

Phytoremediation offers a cost-effective,non-intrusive,and safe alternative to conventional cleanup techniques.In this study,we used ornamental hydrophytes plants as constructed wetlands to treat urban or rural domestic wastewater.Most ornamental hydrophytes adapted to the wastewater well,and were fairly efficient in scavenging BOD_5(biological oxygen demand 5 d),COD(chemical oxygen demand),TN(total nitrogen),TP(total phosphorus)and heavy metals(Cr,Pb,Cd)in the wastewater.However,the efficiency varied a lot for various species to different contaminants,Iris pseudacorus L.and Acorus gramineus Soland were good choices for treatment of composite-polluted urban wastewater.Some variation in the change of membrane peroxidation and endogenous protective system in responses to wastewater was found among six hydrophytes,which have a correlation with the efficiency of wastewater treatment.It may demonstrate that the developed antioxidative systems of I.pseudacorus and A.gramineus contributed much to their superiority. On the other hand,interaction of different components in the wastewater might have certain effects on phytoremediation.     

多种湿地植物组合对污水中氮和磷的去除效果

通过室内静水实验,研究了再力花(Thalia dealbata)、鸢尾(Iris tectorum)、菖蒲(Acorus calamus)、茭白(Zizania aquatica)、睡莲(Nymphaea tetragona Georgi)、大聚藻(Myriophyllum aquaticum)、马蹄莲(Zantedeschia aethiopica Spreng)7种不同生态型的湿地植物进行镶嵌组合后各组合对水体中氮、磷的去除效果.结果表明,不同生态型的湿地植物组合对污水中氮和磷的去除效果较好,8种组合中对总氮和氨氮去除效果最好的组合为睡莲+再力花(S+Z)和睡莲+马蹄莲+茭白+菖蒲(S+M+J+C),最大去除率分别为92.29%和95.50%.对总磷的去除效果最好的组合为睡莲+再力花+鸢尾(S+Z+Y),较无植物对照组的最大净化率提高了43.73%.不同水生植物组合后对氮、磷的净化效果差异较小,种湿地植物组合对总氮、氨氮和磷的去除率范围分别为83.19%～92.29%、86.50%～95.50%和85.67%～99.87%.运用隶属函数进行综合评价,筛选出对污水中氮和磷净化能力较强的组合为:睡莲+再力花(S+Z)、睡莲+马蹄莲+茭白+菖蒲(S+M+J+C)、睡莲+再力花+鸢尾(S+Z+Y)及睡莲+再力花+茭白+菖蒲(S+Z+J+C).