人工湿地小试系统藻类去除效果的变化研究

夏季在水力负荷为800mm/d间歇式进水条件下,研究了人工湿地不同工艺流程的8套小试系统SSP（system of small plot）内部水流方向上藻类去除率的变化。结果表明：人工湿地小试系统中,藻类生物量沿水流方向逐渐减少,除藻率在出水处均达到最大值。藻类的去除主要发生在湿地水流方向的前几层,而系统其他层对藻类只有微弱的去除效果。由下行池与上行池构成的湿地系统中,去藻是上、下行池共同作用的结果。在有推流床或塘处理系统参与的湿地系统中,它们对藻类的去除均有一定的作用。去藻作用主要是基质的拦截,不同的水流方向、植物和微生物也起到了一定作用。湿地对藻类的去除率在夏季一般都能达到90%以上,证明人工湿地是一种有效的除藻生态-生物方法,对除藻要求比较高水体的湿地构建及工艺流程的设计、组合具有重要意义。     

八种不同工艺组合人工湿地系统除磷效果研究

传统的人工湿地系统除磷效能的提高方式主要集中在基质填料的选择、湿地植物的筛选等方面,本试验从调整湿地的组合工艺着手探索提高磷去除效率的优化组合,在为期两年的研究中考察了推流床-下行流-上行流、下行流-上行流-推流床、好氧塘-下行流、下行流-兼性塘、推流床-下行流、下行流-上行流、推流床等8种不同工艺组合人工湿地系统对富营养化湖泊水体中磷的去除规律,比较了这些湿地组合所构建的生物学效应。试验结果显示,如果采用塘系统作组合单元在湿地系统中前置比较理想,而在不同的季节,不同水力负荷下的冲击试验结果表明,复合垂直流湿地系统可以常年保持稳定的、较高的磷去除能力,而且对水力变化具有更好的耐受性能。复合垂直流湿地作为一种新型的人工湿地系统工艺组合具有较好的理论价值和应用前景.     

复合构建湿地运行初期理化性质及氮的变化

研究了在间歇式进水条件下，复合构建湿地系统对氮的去除效果，阐述了湿度要、溶氧、pH等理化因子变化的原因。实验初期，系统尚处于不稳定时期，对N的去除不够理想。随着筚驼逐步步和稳定状态，对KN、NH4^ 、N、NO2^-有明显的去除效果，平均去除率分别为50％、66％和71％。硝化－反硝化作用是氨氮去除的主要途径。从总体上看，有植物系统中硝态氮的出水含量较对照系统同，说明间歇式进水以及植物的存在都有利于硝化作用的发生。实验发现，复合构建湿地在冬季仍能较好地改善水质，是一种有效的水链管理对策，对受污水体水质改善和水生态系统恢复具有重要意义。     

构建湿地去除酞酸酯的基质微生物和酶机制研究

随着塑料制品的广泛使用，酞酸酯的污染越来越引起人们的广泛关注。目前，DBP(邻苯二甲酸二丁酯)和DEHP(邻苯二甲酸二异辛酯)已成为全球最普遍的污染物之一。报告了复合垂直流构建湿地对含酞酸酯(DBP等)的污水污染的去除效果，以及湿地去除酞酸酯的基质微生物和酶方面的净化机理。具体结果如下：复合垂直流构建湿地对酞酸酯污染具有较好的净化效果，去除率高达99．9％以上；构建湿地对酞酸酯的净化主要发生在氧气含量相对较多的下行流池，上行流他的净化作用相对较差；同时分层实验还发现，构建湿地的净化作用主要集中在湿地上层基质中。通过研究，为进一步研究利用构建湿地处理酞酸酯污染提供了有益的参考。     

基于BMPs的鄱阳湖区小流域农村面源污染控制

鄱阳湖小流域农村面源污染严重,环境问题不断加剧。通过背景值调查与污染源解析,显示农村生活和种植业是鄱阳湖小流域农村面源污染的主要来源。采取集成式BMPs模式,将源头控制与末端治理相结合,充分利用当地优势,合理搭配植物缓冲带、沟渠湿地、人工湿地,兼性塘等,实现氮、磷流失的有效拦截,达到有效控制示范区小流域农村面源污染目的,从而为鄱阳湖农村面源污染控制提供借鉴。结果表明： BMPs系统污染物去除能力高,运行成本低。系统单位面积削减总量分别为CODcr 71017 kg、SS 11491 kg、TP 408 kg、TN 3593 kg、NO-3 N 474 kg、NH+4 N 1918 kg,而运行成本不到01元/t。整个系统中尤以表面流人工湿地减污效果最好,耐负荷冲击能力最强。沟渠湿地整体去污能力不低,但耐冲击负荷能力弱,易受外界因素的影响。为加强减污效果,可通过完善生态系统尤其是挺水性植物加以改进     

水量衡算条件下人工湿地对有机物的去除

构建了芦苇和无植物人工湿地,在系统水量衡算的基础上比较了两种湿地对生活污水中有机物的去除效果。结果表明,在植物收割后的冬季,有植物湿地对有机物的去除率低于无植物湿地2.2%;在其他季节,芦苇湿地对污水CODCr的去除率比无植物的高出3.2%～4.2%,但对BOD5的去除率却比无植物的低了1.8%～3.4%。有植物湿地对有机物的去除效果比无植物湿地有所改善,但是提高不多。比较了两种系统的氧化还原电位,有植物湿地比无植物湿地高（P<0.05）,这种提高主要集中在湿地水面以下约15 cm的范围,从整体来看,两块湿地内部氧化还原状态大体相同,主要是强还原环境。比较了两块湿地基质中降解有机物的细菌、放线菌和真菌的数量,二者没有明显的差别,但是,有植物湿地的根际效应明显。考察了湿地进水有机负荷与去除量的关系,二者呈现显著的线性相关性(R2>0.96)。      

湿地植物的选择及配置探讨——以凤凰水库双二库尾生态景观湿地设计为例

安吉县凤凰水库双二库尾生态景观湿地为安吉"水生态文明示范县"创建的先期试点项目,兼具水环境景观提升及水质净化功能,是大中型水库库尾治理的成功模式,对同类人工湿地建设具有借鉴作用。湿地植物是人工湿地系统的重要组成部分,本文对凤凰水库双二库尾生态景观湿地植物选择及配置进行了总结及问题分析,以期为库尾人工湿地植物研究提供实践参考。     

STUDIES ON THE PURIFYING SPACE IN ARTIFICIAL WETLANDS WITH CATTAIL AND RUSH

调查了人工湿地水生植物根区理化特性,根系扩展的深度和位置,微生物和酶的分布状况;比较了不同深度人工湿地污水净化效果;探讨了人工湿地污水处理系统最佳净化空间位点。通过对香蒲、灯心草人工湿地的研究,发现植物的根系主要分布在基质上层２５ｃｍ区域内,在５到１０ｃｍ区域内,微生物数量最多,２５ｃｍ区域次之,３５ｃｍ以下较少。系统表层磷酸酶,葡聚糖脱水酶和蛋白酶的活性较２０ｃｍ区域内各酶活性强。对于废水的净化而言,系统２０ｃｍ和６０ｃｍ处的净化效果差别很小。结果表明,人工湿地废水处理系统上部区域为较佳净化空间。     

复合垂直流人工湿地氧化还原特征及不同功能区净化作用研究

研究了复合垂直流人工湿地系统氧化还原电位（Eh）的时空变化规律及不同功能区中污染物的净化效果。结果表明：湿地系统下行流池表层、两池底层、上行流池表层Eh的变化范围分别为402～585、-87～-130、308～432 mV，沿水流方向依次形成了好氧A区/缺氧、厌氧区/好氧B区3个功能区。好氧A区是污染物去除的主要区域，BOD₅、COD_Cr、NH⁺_4- N的去除率分别为430%、484%、541%，特别是NH+4 N去除率占总去除率的79%；缺氧、厌氧区主要是进行反硝化反应和有机物的厌氧分解；好氧B区则主要是去除厌氧分解后的有机物以及进一步脱氮。另外，NH+4 N的去除率与系统各功能区Eh呈显著相关关系（〖WTBX〗p〖WTBZ〗＜001），而BOD₅、COD_Cr、NO^-_3-N的去除率与系统各功能区Eh相关性不显著。     

复合垂直流人工湿地中基质生物膜的特性

从基质生物膜量、生物膜厚度和脱氢酶活性等方面研究了以复合垂直流人工湿地中基质颗粒作为附着生长载体的生物膜的特性。结果表明,复合垂直流人工湿地中,基质生物膜的形成时间为40~60 d。进水水质不同,基质生物膜的形成时间有差异,进水中相对高的营养水平有利于基质生物膜的积累,60 d内形成的稳定生物膜量相差1.59倍;生物膜活性也较大,平均相差1.5倍。不同发育程度的生物膜表现出的活性不同,最佳活性厚度为150 um。人工湿地中不同层次基质生物膜厚度差异显著,最表层0~5 cm层次基质生物膜厚度2~3倍于10 cm以下层次,为最佳活性厚度的3~4倍,其生物膜的过量积累不仅不利于处理效率的提高,且易造成人工湿地的堵塞。     

Mosquito larvae density and pollutant removal in tropical wetland treatment systems in Honduras

Constructed wetlands offer a low-cost wastewater treatment option for tropical developing countries. The vast majority of published treatment wetland research has been conducted in temperate regions. Because the function of treatment wetlands is related to the environmental conditions, more research specific to the tropics should be completed. A six-cell free water surface (FWS) wetland mesocosm was constructed in Santa Rosa de Copán, Honduras that received input from an open-sewer/wastewater-impacted stream. Three cells were planted with Typha domingensis Pers., and three cells were left unplanted. Both planted and unplanted wetlands were constructed with three different surface areas to concurrently study different hydraulic retention times (HRTs) and hydraulic loading rates (HLRs). Results from 6 months of operation showed improved water quality and mosquito larvae populations affected by their specific environment. Five-day biochemical oxygen demand (BOD) removal appeared to be proportional to HRT and HLR, and BOD concentration in the effluent was higher in unplanted cells than in planted cells (P<0.05). BOD removal approached 60% for greater than 3.5 days HRT. Total phosphorus (P) removal and coliform bacteria removal were found to be correlated with pollutant load, and P removal was found to be correlated with HRT but not HLR. A second municipal wastewater FWS treatment wetland in Copán Ruinas, Honduras that had been established for 15 years, was also evaluated. BOD removal in the Copán Ruinas system was determined to be 93% with 2.6 day HRT. These pollutant removal rates are higher than would be expected in temperate regions. Mosquito larvae density was correlated with depth of the wetland. Mosquito larvae densities were higher in cells that were operating below design depth of 0.2 m (P<0.005). Results indicate that it is possible to design FWS wetlands in the tropics for effective BOD removal and reduced mosquito larvae development.     

上海浦东东滩鸟类栖息地生态修复区的水鸟群落变化

河口和海岸带自然湿地的大量退化与丧失导致了迁徙路线上水鸟栖息地的大量减少,从而加剧了迁徙水鸟种群数量的下降,一般认为,栖息地修复能够缓解上述过程。于2010年、2012年对位于上海浦东东滩的鸟类栖息地生态修复区和自然退化区（对照样地）进行调查,比较两个区域的水鸟群落结构差异与年际变化,研究生态修复区的水鸟群落变化并评价其在水鸟保育方面的作用。结果表明：生态修复区的水鸟种类、数量和物种多样性均极显著高于自然退化区,而均匀度与自然退化区无显著差异;生态修复区2012年水鸟种类显著低于2010年,而水鸟数量、物种多样性和均匀度均无显著差异;自然退化区2012年水鸟种类、数量和物种多样性均极显著低于2010年,而均匀度无显著差异。生态修复区通过营造浅滩、浅水区、深水区等多样化生境,为迁徙水鸟提供了重要的补充栖息地,对水鸟保育工作起到了积极作用     

Oxygen demand, nitrogen and copper removal by free-water-surface and subsurface-flow constructed wetlands under tropical conditions

This study was conducted to: (1) assess the role of wetland vegetation in the removal of oxygen demand and nitrogen under tropical conditions, (2) estimate the uptake of nitrogen and copper by wetland plants and (3) investigate the speciation of Cu in wetland media among four operationally defined host fractions, namely exchangeable, carbonate, reducible and organically bound. Four laboratory-scale wetland units, two free-water-surface (FWS) and two subsurface-flow (SF) with one of each planted with cattails (Typha augustifolia), were fed with primary-treated sewage and operated at nominal retention times of 0.6-7 days. The influent and effluent BOD/COD and nitrogen concentrations were monitored to assess the performance of the wetland units for various mass loading rates. At the end of the study, all cattail plants were harvested and analyzed for total Kjeldahl nitrogen (TKN). Four other wetland units, which were identical to the first four, were fed with domestic wastewater spiked with copper in increasing concentrations. Copper speciation patterns in the sand layer were determined at the end of the study. The results showed that wetland vegetation did not play an important role in oxygen demand removal but were capable of removing about 22% and 26% of the nitrogen input in the FWS and SF wetland units, respectively. Mass balance analysis indicated that less than 1% of copper introduced was taken up by the cattails. Copper speciation patterns in the sand media showed that the exchangeable fraction contributed 30-57% and 63-80% of the nonresidual copper in the planted and unplanted FWS wetlands, respectively. For SF units, the percentages were 52-62% and 59-67%, respectively. This indicates that large amount of copper in the media were potentially remobilizable.     

长江中游大型通江湖泊湿地景观格局演变特征

鄱阳湖和洞庭湖湿地是长江中游仅有的两个天然通江湖泊湿地,具有不可替代自然和人文价值。近年来,尤其是三峡工程运行以后两湖湿地景观格局发生改变,对区域生态系统平衡和社会经济发展产生重要影响。以Landsat 7为数据源,通过决策树分类及高斯回归的方法定量评估了三峡工程运行前后两湖湿地景观格局的演变特征及其差异性,旨在正确认识大型水利工程的生态效应,为湿地保护与重建提供科学依据。结果表明:2000~2014年,洞庭湖枯水期水位变化不明显。从历史演变特征来看,虽然有少部分植被挤占泥滩和水体,但总体上3种湿地景观类型面积变化不大。相比之下,三峡工程运行后鄱阳湖枯水期水位显著下降,水体面积萎缩近14%,植被面积增加约8%。与2000年相比,2014年鄱阳湖植被分布高程下降了1 m多。不同程度的干旱胁迫是形成两湖湿地景观格局差异性演变特征的主要原因。     

复合垂直流构建湿地净化污水机制研究 Ⅰ微生物类群和基质酶

构建湿地是 2 0世纪 70年代才蓬勃兴起的一种处理污水的方式 ,由于其造价和运行费用低 ,净化效果稳定 ,越来越引起各国的兴趣和高度重视。现已广泛应用于城市生活污水、工业污水和农业污水的控制 ,有着十分广阔的应用前景。虽然关于构建湿地净化污水的研究已有不少报道 ,但关于湿地基质中的微生物类群和基质酶在污水净化中的作用仍不清楚。通过对生长在复合垂直流构建湿地和天然环境条件下菰和石菖蒲根区微生物类群数量及其根区基质酶活性的测定发现 :同种植物在复合垂直流构建湿地根区微生物的数量比天然条件下的要高 ,特别是硝化细菌和反硝化细菌的数量 ,最高可达 3个数量级以上 ;同时复合垂直流构建湿地中不同植物根区的酶活性有较大差别 ,这为研究复合垂直流构建湿地净化污水的机理和以酶活性强弱作为净化效果的评价指标提供了科学资料 ,为进一步研究提供了一条新思路     

湖滨带湿地截磷研究进展及问题探讨

湖滨带湿地是面源污染汇入湖泊的过渡区域,也是湖泊天然的保护屏障。磷素是面源污染的主要组成,同时也是水体中最难被去除的污染物之一,其过量输入是造成湖泊富营养化的重要原因。湖滨带湿地的截磷作用能大大削减进入湖泊的外源磷负荷,研究湖滨带湿地的截磷机制对于水污染防治和湖泊生态系统保护具有显著意义。简述了湖滨带湿地截磷研究进展,并分析了目前研究中的关键问题。采用宏观分析与微观机理研究相结合的方法,发展宏观大尺度分析、微观协同作用与模型研究,强化湖滨带湿地的截磷效率,提升湖滨带湿地的整体生态功能,是解决湖泊富营养化问题的关键。