潜流人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

摘要：以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究了湿地对微污染河道水的长期动态净化特性。2a多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程。潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响。潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成。湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化。湿地运行期间,沿程水样C/N值基本大于5,碳源供应较充足。潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期,整个运行期间湿地TN去除率不足40%。潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高。稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生。潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性。试验还初步发现,在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素。     

基于高通量测序技术的人工湿地中脱氮微生物群落结构解析

针对台州湾水平流人工湿地处理河水时脱氮能力低且不稳定的情况,采用高通量测序技术进行脱氮微生物群落的结构解析,以便从微生物的群落结构和空间分布中寻求影响脱氮能力的因素.研究结果表明,水平流湿地中存在硝化和反硝化菌群,且硝化菌属主要为Nitrospira,反硝化菌属主要为Bacillus和Paracoccus.与脱氮系统较...     

人工湿地处理低碳氮比污染河水时的脱氮机理

针对人工湿地处理城市污染河水时出现的脱氮效果不佳的问题,以受到严重面源污染的镇江古运河水为例,采用芦苇碎石床复合垂直流人工湿地小试装置研究了人工湿地处理此类低碳氮比污水时的脱氮机理.试验结果表明,人工湿地对于污水中氮的去除主要发生在表层30cm处,其去除机理主要包括填料、植物根系等对悬浮态氮的过滤、截留作用,微生物对溶解态氮的硝化反硝化作用以及植物的吸收作用;湿地下部由于碳源缺乏抑制了反硝化过程,基本不能发挥除氮的作用;对于硝氮浓度高的污水,通过补充有机碳可以有效提高除氮效果,但对于氨氮浓度高的污水,补充有机碳没有明显的效果.     

潜法人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究r湿地对微污染河道水的长期动态净化特性.2年多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程.潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响.潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成.湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化.湿地运行期间,沿程水样C/N值基本>5.碳源供应较充足.潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期.整个运行期间湿地TN去除率不足40%.潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高.稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生.潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性.试验还初步发现.在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素.     

碳源强化对人工湿地反硝化过程的影响研究

反硝化是人工湿地去除硝酸盐氮的主要机制,高含氮污水中低碳氮比是导致脱氮效果低的主要原因.研究了添加碳源对人工湿地反硝化过程的强化效果,结果表明,外界温度对湿地内的反硝化影响不大,而碳源则是重要的影响因素,对湿地投加碳源可以显著提高湿地的硝氮去除能力,在进水硝氮浓度25～45mg.L-1,24h水力停留时间的条件下,投加...     

根际微生物在污染水体植物修复中的作用

综述了近年来国内外有关水生植物根际微生物在污染水体和湿地修复中的作用研究成果,深入探讨了植物修复的机理。指出水生植物对污染环境的修复主要依赖环境、水生植物和微生物以及三者之间的联合作用,植物和微生物的耦合作用是水生植物应用于水体修复的重要机制。人工湿地对氮的去除主要通过微生物的硝化-反硝化作用途径;根际微生物和植物的联合作用可以改变磷的存在形态,从而加速磷的去除;在有机物和重金属污染环境中,根际微生物通过增强植物对环境的适应性促进污染物的去除。     

自然生态系统中厌氧氨氧化和反硝化耦合反应研究进展

厌氧氨氧化和反硝化反应是氮循环系统的两个关键环节,它们对平衡整个生态系统氮的收支、改善水体氮的污染、减少温室气体的排放均具有重要意义.在阐述厌氧氨氧化和反硝化生物反应及微生物学机理的基础上,着重综述了二者在水生和陆地两个生态系统中的耦合反应:①探讨了厌氧氨氧化和反硝化反应在不同环境背景下发生的介质及N₂的产生速率和贡献比率,发现水生生态系统中厌氧氨氧化对N₂产生的贡献率相对陆地生态系统占有较大比重.②分析了调控厌氧氨氧化和反硝化反应的细菌群落和功能基因,反应系统占主导的微生物种类随环境发生变化,其中厌氧氨氧化菌Candidatus brocadia作为主导细菌出现频率较高.③二者耦合过程中的影响因素包括环境因素与底物因素.其中,环境因素中厌氧氨氧化与反硝化耦合的最适pH为6.7~8.3,且溶解氧含量过高时也会对耦合反应产生抑制作用;在底物环境中,有机物含量或C/N过高会促进反硝化作用,但同时也会抑制厌氧氨氧化的发生.建议以后能够加大对于厌氧氨氧化和反硝化耦合反应全球尺度的研究,特别是对于陆地生态系统,还应加深对厌氧氨氧化反应速率与反硝化反应速率之间关系的理论与应用研究;同时,在实际应用中,需要在确定厌氧氨氧化菌和反硝化菌最佳生长基础上,建立耦合体系理论预测数学模型,量化两类功能性微生物的耦合效果.      

人工湿地去除氨氮机理及影响因素研究

人工湿地的脱氮主要是通过水生植物吸收、微生物的硝化和反硝化以及氮的挥发等途径来实现的,微生物的硝化与反硝化是主要的脱氮机制。人工湿地去除氨氮的影响因素很多,不仅受到基质、微生物和水生植物这3种人工湿地构成要素的影响,还受到溶解氧(DO)、pH和温度的影响,改善这些影响因素从而达到良好的脱除氨氮效果。最后对人工湿地基质吸附饱和后再生处理问题进行了探讨。     

湿地在面源污染治理中的应用回顾与展望

面源污染是导致水环境污染的主要因素之一,具有分布面广、排放量大、随机性强等特征,因此治理难度非常大。湿地通常指位于陆地和水域生态系统之间的过渡带,被认为是治理面源污染最有效的方式之一。湿地主要通过微生物反硝化、土壤吸附、沉淀以及植物吸收等途径来实现对面源污染物的截留和降解。国内对湿地在面源污染防治中的作用关注较晚,始于上世纪80年代初期。运用于面源污染防治的湿地类型主要有人工湿地、湖滨带、河岸带湿地、氧化塘、生态沟渠等。面源污染的治理应当同点源污染的治理紧密结合,高效发挥湿地的净化功能和景观效应。在构建人工湿地时应保护好天然湿地并慎用外来物种,此外人工湿地的后续管理也需要进一步加强。     

反硝化微生物在污水脱氮中的研究及应用进展

农药和化肥流失、养殖废水、生活污水等均会引起水体的氮污染。反硝化微生物在污染水体脱氮修复中起重要作用,它可将水体中的亚硝酸盐氮或硝酸盐氮还原为N2,排入大气,从而降低污染水体中含氮污染物的浓度,改善水质。因此,对反硝化微生物进行研究有重要的意义。文章从功能特性、典型菌株、反硝化酶系等方面对反硝化微生物及其作用机制进行了论述,对其在污水脱氮方面的研究及应用进展做了较为详细的介绍,最后阐明了目前存在的问题和发展趋势。     

基于生态系统服务价值的京津冀城市群湿地主导服务功能研究

湿地是地球三大生态系统之一,在气候调节、水资源供给、净化环境等方面具有重要的价值和作用。基于1990-2015年6期土地生态遥感解译数据和社会经济数据,通过修正生态系统服务价值当量因子和计算湿地价值的内外部贡献率,利用GIS定量研究了京津冀城市群及各个城市25年间不同湿地类型、不同功能生态系统服务价值的变化,并基于此进行功能定位。结果表明：（1）京津冀城市群湿地的生态系统服务价值呈现先上升后波动下降的趋势,2015年湿地价值较1990年上升了29.3亿元,主要是由于河渠、水库坑塘价值的增加,以及水文调节、水资源供给价值的增加;（2）京津冀城市群的13个城市中,天津市生态系统服务价值最高,且东部沿海区域湿地价值有增加趋势,南部内陆城市不仅湿地面积少且价值逐年下降;（3）水文调节、水资源供给和净化环境是京津冀城市群大部分城市湿地的主导功能,而河渠、水库坑塘、滩地则是提供服务功能的主要湿地类型。生态系统服务价值的减少与增加都与人类活动密切相关,因此了解湿地价值的变化趋势及变化原因,明确湿地的功能定位,不仅可以增强人们对湿地生态的保护意识,同时也为未来京津冀地区湿地的修复、恢复及可持续利用提供科学依据。     

湿地资源研究进展与发展方向

湿地资源研究是对湿地资源类型与特征、数量与质量进行调查和评估,揭示湿地资源各要素间的相互作用以及人类活动对湿地资源的影响,协调湿地资源保护与合理利用关系。论文分析了湿地资源研究的现状与战略需求;国内外在湿地资源监测,湿地资源功能评价,湿地水资源与生态恢复,湿地生物资源保护,湿地与全球变化,城市湿地与城市湿地公园,湿地生态旅游,典型区域湿地动态演变与人类活动影响,以及新技术和新方法在湿地研究中的应用等领域最新进展。并结合国内外湿地资源研究发展趋势,指出了未来湿地资源研究发展方向。     

滨海湿地生态修复研究进展

滨海湿地是地球上一类重要的生态系统,它为人类社会提供了众多的生态服务功能。受人类活动和气候变化的影响,大量滨海湿地退化甚至消失。针对滨海湿地生态系统面临的严峻问题,国内外学者开展了大量湿地生态修复方面的研究与实践工作。本文综述了基于微生物和植物的滨海湿地有机、无机污染生态修复研究进展,探讨了这些技术措施存在的问题与不足,并对滨海湿地生态修复技术的发展趋势做出了展望。     

城市湿地的生态环境保护问题探讨--以哈尔滨市为例

城市湿地存在于城市区域内或城市边缘地带,与城市的形成和发展息息相关,其生态功能不同于自然湿地。近年来,由于受到人类活动的干扰,城市湿地面临湿地面积缩小、生态系统变脆弱、水体环境受污染、生物多样性被破坏等生态环境保护问题。在调研哈尔滨市城市湿地公园现状的基础上,以哈尔滨市为例,阐述城市湿地的作用和价值,归纳分析了城市湿地主要的生态环境保护问题,提出了哈尔滨市开发建设中加强城市湿地生态环境保护的建议。     

基于结构和水环境的城市湿地景观健康研究——以西溪湿地公园为例

景观健康是近年来随着生态系统健康研究不断深入而出现的一个新的景观生态学概念,旨在探讨景观尺度下生态健康的问题。论文针对城市湿地公园的特征,构建能够反映其特征的景观功能分类体系,建立景观结构健康和水环境健康的评价模型,并在分析两者之间关系的基础上,对景观健康进行综合评价,探讨西溪湿地公园景观健康的空间异质性。研究结果表明,西溪湿地公园景观总体处于亚健康的状态,景观健康程度由公园内部向周边呈逐渐降低的趋势,说明湿地公园作为“湿岛”,受到周边环境的强烈影响。其中,景观疾病的区域占公园总面积的20.42%;景观不健康的区域占整个公园的20.97%;景观亚健康的区域占整个公园的34.98%;景观健康和很健康的区域占整个公园的23.63%。研究结果有利于西溪湿地公园开展具有针对性的管理工作,且为其他城市湿地公园的规划和建设提供科学依据。     

塘-人工湿地生态系统处理城市地表径流的初期运行

以武汉市桃花岛塘和人工湿地组合生态处理系统为研究对象,探讨了该系统处理城市地表径流的初期运行,结果表明:塘和人工湿地组合生态系统可以有效的处理城市地表径流,复合潜流人工湿地系统具有独特的除氮效果。     

湿地生态系统的构建及其在污染水体修复中的应用

介绍了湿地生态系统,以及其概念、类型、分布、功能和构建,分析了我国城市污水回用的方式及存在的问题,阐述了人工湿地生态系统的机理及在污水回用中具有的高效率、低投资、低运转费、低维持技术、处理量灵活、低能耗、处理效果好等优点,说明人工湿地生态系统在城市污水回用中是可行的.     

铁岭市莲花湖湿地生态系统对城区污水中氮、磷的去除效果分析

铁岭市位于辽宁省北部,主城区人口约40万人,城区污水排放量约14万m2／d,由城市排水管网收集后入污水处理厂集中处理。城区污水处理厂出水首先排入莲花湖湿地,经湿地生态系统净化后入凡河Ⅳ类水域,最终入辽河V类水域。利用人工湿地净化铁岭城市污水,对治理辽河水流域污染具有重要意义。本文根据城市污水在莲花湖人工湿地的走向以及莲花湖人工湿地的单元构成,对湿地主要构建单元的水质进行监测,分析莲花湖人工湿地净化城市污水中氮、磷污染物的净化效果,探求城市生态环境可持续发展的新思路。     

利用水生植物净化水体中的悬浮泥沙

针对特定的滨江城市水环境问题,利用湿地植物风车草(Cyperusalternifolius)、菖蒲(Gladiolushybridus)、菱(Vallisneriaspiralis)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)和亚洲苦草(Vallisneriaspiralis)构建的湿地植物生态物理模型进行了含沙水体泥沙净化的实验研究。结果表明,湿地植物系统对不同悬浮泥沙含量的水体具有不同的净化效果,净化效果最好的湿地植物分别是金鱼藻、黑藻、菱、菖蒲和风车草。随水体含沙量增加净化效果有所增强。不同粒径的悬浮泥沙在湿地植物群落中的沉降、吸附和过滤的效果不同。     

国家湿地公园时空格局特征

采用标准差椭圆、点模式分析、统计分析等方法,运用ArcGIS可视化技术,从时间和空间视角分析国家湿地公园的空间格局特征,并探究其与城市的区位关系。研究表明：（1）国家湿地公园在时间序列上分为试点起步阶段、发展与成长阶段和规范发展阶段,各地发展不均衡,“质”的发展不同步于“量”,正式国家湿地公园处于规范发展的起步时期;（2）多尺度空间研究表明正式国家湿地公园空间以聚集分布形态为主,随机分布为辅,整体呈东北—西南分布格局,形成2个高密度热点区和3个中密度次热点区;（3）从城市尺度看,正式国家湿地公园呈现较大空间异质性,具有偏向城市规划区内或靠近城市规划区分布的特征;（4）正式国家湿地公园呈现为人口格局主导特征,响应了胡焕庸线的指导意义。