人工生物浮床技术治理富营养化水体研究现状

本文综合介绍了人工生物浮床技术治理富营养化水体研究现状．其构建方式包括泡沫板栽培、人工蛭石袋栽培等；栽培植物多达八十余种；对TN、TP、COD、SS以及重金属等都取得了良好的去除效果；但对人工生物浮床治理富营养化水体的机理研究尚不够深入．文章认为人工生物浮床的良好综合效益使之可能成为治理富营养化水体技术的一个重要发展方向．     

巨大芽孢杆菌对富营养化景观水体的净化效果

利用巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),在室内采用投菌法对富营养化景观水体进行预处理试验研究.通过不同的菌液投放量ψ=0.05×10-3、0.1×10-3、0.2×10-3,对水体进行处理,结果表明,巨大芽孢杆菌对富营养化水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、CODcr均有一定的去除效果,其中在投菌量为0.1×10-3时处理效果最好.通过进一步的连续投菌净化试验,水体中的TN、TP、CODcr显著降低,处理后,藻类基本得到控制.由此可见,巨大芽孢杆菌能够有效地去除水体中的有机物、氮、磷,因此,具有净化富营养化水体的作用.     

曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响

采用实验室模拟，研究了曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响，结果表明，①溶解氧是影响底泥氮磷释放的重要因素，厌氧状态会加速底泥氮磷的释放。②正常条件下曝气复氧可以有效的控制底泥总磷的释放；曝气条件下高pH值无法控制底泥总磷的释放，搅动会对底泥总磷的释放产生轻微的影响，上覆水总磷浓度较高时底泥会发生吸磷现象，而温度则影响较小。③正常条件下曝气复氧可以控制比较封闭水体底泥氨氮的释放；曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮的释放影响较大，即温度越高，抑制氨氮和总氮的释放效果越好，且低温会导致底泥氨氮和总氮的大量释放；曝气条件下搅动导致底泥释放更多的氨氮和总氮。     

富营养化水体中微囊藻细胞碎屑对氨氮的吸附特性

以微囊藻细胞碎屑作为水体有机质颗粒悬浮物的代表,模拟研究了有机质颗粒悬浮物对无机氮的吸附行为及吸附特性.实验表明,细胞碎屑颗粒对氨氮的吸附在30min内即可接近吸附平衡,吸附符合Henry吸附模式,在吸附剂浓度为10mg·l-1,氨氮初始浓度为1.0mg·l-1,pH7.0的实验条件下,吸附分配系数高达30426L·kg-1.碎屑浓度、pH值和盐度对吸附具有一定的影响.     

表流湿地不同植物配置对富营养化循环水体的净化效果

通过构建不同植物配置的表流湿地,研究了表流湿地不同植物配置对富营养化循环水体的净化效果。结果表明,在水力负荷为1.46 m.d-1、平均水力停留时间为24 h条件下,表流湿地整体对TP、TN、CODCr及TSS的单位面积去除速率分别为13.26、57.766、2.44、70.72 mg.m-2.d-1;凤眼莲(Eichhornia crassipes)对TP、TN的单位面积去除速率最高,分别为12.82和62.95 mg.m-2.d-1,荇菜(Nymphoides peltatum)和水芹(Oenanthe javanica)最低,不同植物配置条件下水体进、出水中TP、TN浓度呈指数相关;供试植物对CODCr的单位面积去除速率随时间延长呈整体下降趋势,荇菜对CODCr的单位面积去除速率最高(P<0.05),为67.14 mg.m-2.d-1,菖蒲(Acoruscalamus)最低(45.43 mg.m-2.d-1);大薸(Pistia stratiotes)和黑三棱(Sparganium stoloniferum)对TSS的单位面积去除速率最低(P<0.05),且不同时间变化幅度较小(22.96～33.95 ...     

几种观赏型沉水植物对富营养化蓝绿藻类的抑制作用

一些大型沉水植物种类的存在对"水华"藻类的生长具有抑制作用,其主要机制是水生高等植物不仅与藻类竞争营养、光照和生长空间等生态资源,而且还可以向水中分泌具有抑制藻类生长的化感物质。通过连续滴加种植水的方式研究了3种观赏型沉水植物矮慈菇(Sagittaria pygmaea Miq)、杉叶藻(Hippuris vulgaris.)、石龙尾(Limnophila heterophylla)对5种富营养化淡水藻,蓝藻:铜绿微囊藻(Microcystis aerugnasa)、纤维席藻(Phormidium tenue);绿藻:衣藻(Chlamy domonas sajao)、四尾栅藻(Scenedesmus quaclricauda)、小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的抑制作用。研究结果表明:(1)矮慈菇种植水对铜绿微囊藻、四尾栅藻、纤维席藻的生长没有影响,对小球藻的生长具有促进作用,对衣藻的生长具有明显的抑制作用;(2)杉叶藻种植水小球藻、衣藻和纤维席藻的生长没有影响,对四尾栅藻的生长具有促进作用,对铜绿微囊藻生长具有明显的抑制作用;(3)石龙尾种植水对小球藻、四尾栅藻、纤维席藻都具有明显的抑制作用,对铜绿微囊藻的生长没有影响,对衣藻的生长具有促进作用。3种沉水植物中,石龙尾的抑藻能力最强,矮慈菇和杉叶藻次之,石龙尾的化感抑藻效应更具有广谱性,在富营养化水体中与蓝绿藻类的竞争更具有优势,比较适用于改善城市景观水体水环境质量。     

底质中氨氮对沉水植物生长的影响

沉水植物的生长不但与水体营养盐浓度具有十分密切的关系,也受底泥中营养物质的影响,尤其是底泥中氨氮的含量对于植物生长具有重要的作用,因此研究底质中氨氮对高等沉水植物生长的影响,能够为沉水植被的重建及选种提供科学参考。作者在人工配制的7种含不同浓度铵态氮的底质条件下,通过测定苦草VallisnerianatansL.和伊乐藻Elodeanuttallii两种沉水植物的植株鲜物质量的变化、干物质量、根系的活力、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以期明确这两种沉水植物与水体底质浓度之间的关系。试验结果表明,氨氮起始质量分数<50mg·kg-1和<500mg·kg-1时可以分别促进苦草和伊乐藻鲜物质量、干物质量和根系活力的增加,大于此范围则会抑制苦草VallisnerianatansL和伊乐藻Elodeanuttallii的生长。     

乙酸钙不动杆菌对富营养化景观水体的净化作用

利用乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus),在室内采用投菌法对富营养化景观水体进行预处理试验研究.通过不同的投菌量ф=0.05×10-3、0.1×10-3、0.2×10-3,对水体进行处理,结果表明,乙酸钙不动杆菌对富营养化水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、CODcr,均有一定的去除效果,其中在投菌量为O.1×10-3时处理效果最好.通过进一步的连续投菌净化试验,水体中的TN、TP、CODcr显著降低,处理后,水体中叶绿素a的质量浓度为19.1 mg·m-3,去除率为83.7%,藻类基本得到控制.由此可见,乙酸钙不动杆菌能够有效性地去除水体中的有机物、氮、磷,因此具有净化富营养化水体的作用.     

沉水植物黑藻对沉积物氨氮吸附/释放特征的影响

氮素是主要的湖泊营养盐,而沉水植物作为湖泊生态系统主要的组成部分,对系统中氮素的跨界面迁移有着重要的影响。在实验室模拟条件下,通过沉积物氨氮释放动力学、吸附热力学和吸附动力学实验,研究了沉水植物黑藻(Hydrilla verticilla)对沉积物氨氮吸附/释放特征的影响,得到如下结论:(1)一级动力学反应模型能较好地拟合沉积物氨氮释放的动力学过程,种植沉水植物没有影响氨氮释放的趋势,但增强了沉积物释放氨氮的能力;(2)分别用多个模型对沉积物氨氮吸附热力学和动力学过程进行拟合,结果均表明种植沉水植物以后,沉积物对氨氮吸附的趋势没有影响,但吸附强度有所下降。     

不同生态类型富营养化湖泊沉积物中有机质赋存形态

以藻型湖泊(太湖)、草藻型湖泊(南四湖)、草型湖泊(白洋淀)湖泊沉积物为研究对象,采集了11个表层沉积物样品,测定沉积物中总氮(TN)和总磷(TP)含量并利用物理分组方法,研究了3种不同生态型湖及同一湖泊不同区域沉积物中总有机质(OM)、轻组有机质(LFOM)和重组有机质(HFOM)的赋存特征.结果表明,南四湖沉积物中总氮、总磷和总有机质含量显著高于太湖和白洋淀;尽管太湖、南四湖和白洋淀沉积物中总有机质含量较高,但是轻组有机质(LFOM)含量较低,分别占总有机质的0.95%—1.08%、0.21%—1.37%和1.4%—1.78%;重组有机质(HFOM)含量较高,分别占总有机质的83.83%—87.4%、94%—98.98%和88.2%—98.3%,表明3种不同生态型湖泊沉积物中所含有机质绝大部分为难分解的重组有机质,轻组有机质基本矿化分解.相关性分析表明,轻组有机质(LFOM)、重组有机质(HFOM)与总有机质(OM)之间均呈现显著正相关关系.     

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究

利用连续提取法研究巢湖沉积物中不同赋存形态P、N的组成和分布特征.结果显示,巢湖沉积物中总P含量为0.111～0.655 g·kg-1,平均0.358 g·kg-1,主要由无机P组成(65%～72%),赋存形态以铁结合态为主;巢湖沉积物中总N含量为0.220～0.922 g·kg-1,平均0.532 g·kg-1,以有机N为主,约占总N的94.7%.有机N含量与有机指数等指标显示,巢湖处于清洁与尚清洁状态.湖泊沉积物中有机质、总N、总P间相关分析表明,湖泊营养物质来源具同一性趋势;有机C/N比值的研究结果显示,有机质主要来源于陆源.     

几种植物对潜流型湖滨湿地中氮磷的处理效果比较

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的一个功能过渡区,是湖泊的最后一道保护屏障。在河流的入湖口建造湖滨湿地,可有效净化入湖水中携带的部分有机污染物、营养盐等。湿地净化污染物的机理极为复杂,其中植被起着重要的作用。选择适当的植物是构建湿地系统的关键。以云南省抚仙湖北岸的湖滨湿地——马料河潜流型湿地为研究对象,探讨了美人蕉(Cannaindica),菖蒲(AcoruscalamusLinn),伞竹(Cyperusalternifolius),香蒲(Typhaelatifolia)四种不同植被系统的潜流型湖滨湿地去除污水中营养盐的效果,为抚仙湖湖滨带人工湿地的合理优化选择植物提供一定的依据。结果表明,四种植被系统的潜流湿地对总氮和总磷均有一定的去除效果。但是由于湿地长期运行而疏于管理,植物没有定期收割翻新,四种植物的氮磷去除率差别不太大,去除效果均不太佳。其中,美人蕉对总氮和总磷的去除效果较好,其去除率分别是30.4%,19.13%,其次为香蒲和伞竹,效果较差的是菖蒲。并且实验表明,暴雨对四种植物湿地氮的去除效果有很大的影响。连续几天的暴雨情况下,四种植物系统氮的去除率都很低。     

不同沉水植物对沉积物磷迁移转化的影响

选择了微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn .)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L .)和金鱼藻(Ceratophyllum demerswn L .)3种沉水植物,在温室模拟研究了不同沉水植物对湖泊沉积物磷迁移转化的影响.研究结果表明,随着培养时间的延续微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物NaOH-P有明显的吸收和转化作用,分别吸收和转化了36.9%和33.2%,而金鱼藻对沉积物NaOH-P的影响不显著;各处理随着植物的生长,由于根系的吸收作用,沉积物中Olsell-P发生了从非根际→根际→沉水植物的迁移过程,其中微齿眼子菜和穗花狐尾藻更为明显.因此,微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物磷释放的控制作用更为明显.     

沉水植物伊乐藻光合放氧对水体氮转化的影响

实验室内利用聚乙烯容器于光照培养箱内开展开放和封闭实验,研究沉水植物伊乐藻（Elodea nuttallii）光合放氧对水体氮转化的影响及其对水体氮的净化效果和机理。结果表明,伊乐藻光合放氧使水体DO和pH值升高,促进了开放系统氨氮的挥发,同时水体较低的氨氮含量及较高的pH值抑制了氨氮向硝氮的转化。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除作用,但并不影响氨氮向硝氮的转化。另外,高的DO和pH环境不利于反硝化细菌的存活,使反硝化作用比较微弱或不存在。     

武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明：对照东湖沉积速率（约0.33 cm·a-1）,在底层41～50 cm（1860—1890年）与31～40 cm（1890—1920年）,东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm（1920—1950年）,人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm（1980—2010年）、11～20 cm（1950—1980年）中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明：人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

武汉东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积与营养演化的动态过程

选择富营养化程度较高的武汉东湖作为研究对象,于2011年对其中4个子湖湖心的沉积物进行了采集,并分析了沉积物中总氮、总磷与生物硅含量。结果表明:对照东湖沉积速率(约0.33 cm·a-1),在底层41～50 cm(1860—1890年)与31～40 cm(1890—1920年),东湖4处子湖氮、磷、硅基本为湖泊自然沉积;在中层21～30 cm(1920—1950年),人类活动有所增强,沉积有所变化;表层沉积物0～10 cm(1980—2010年)、11～20 cm(1950—1980年)中氮、磷、硅沉积普遍上升,这一时期对应着东湖人类干扰活动的普遍增加。对东湖4个子湖的沉积物氮、磷与硅的对比研究表明:人类活动增加了对东湖氮、磷的排放,促进了东湖硅藻的生长及硅的消耗,东湖不同子湖之间氮、磷、硅的沉积存在着明显差异,这可能与人类活动的影响差异有关。     

武汉严东湖近代沉积物中总氮、总磷与生物硅沉积及营养演化的动态过程

选择武汉近郊一中型浅水湖泊——严东湖为研究对象,对其进行了2个柱状沉积物的总氮、总磷、生物硅含量测试。结果表明：严东湖表层沉积物中总氮、生物硅含量总体均有所上升,而总磷近代含量有所下降。近代以来,硅藻的生长消耗了水体大量的硅与磷,表现为生物硅含量的显著上升,严东湖的营养程度有所上升。硅藻的生长与沉积影响到湖泊的沉积系统与过程,使营养盐比例与结构发生了变化,导致严东湖水体出现硅限制。     

广州市流花湖表层底泥磷的形态与生物可利用性

应用经改进的Psenner连续提取法对广州市流花湖表层底泥中的磷进行了连续提取和测定。结果表明,流花湖底泥中总磷含量在1.28~2.15 mg/g,流花湖总磷含量最高在L2点,最低在L3点。湖泊表层底泥总磷主要由金属氧化物结合态磷、有机磷和钙结合态磷组成,可还原态磷和弱吸附态磷仅占很少部分。不同形态磷的含量顺序是金属氧化物结合态磷NaOH-P>有机磷Org-P>钙结合态磷HCl-P>可还原态磷BD-P>弱吸附态磷NH4Cl-P。底泥中生物可利用性磷的含量达0.76~1.00 mg/g,平均含量为0.91 mg/g,占总磷的45.47%~64.71%。说明流花湖底泥的磷有较好的生物可利用性,将为水体藻类大量繁殖提供潜在的有利条件,因此在湖泊治理恢复过程中,应该采样有效的措施来控制底泥磷的内源释放。