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.      

不同污染负荷下浮水植物对水体营养盐的去除及生理响应

为了阐明在不同污染负荷下,水生植物对水体氮、磷、钾等营养盐的削减效果及不同营养水平下的生理响应,选用水质净化力强的漂浮植物水浮莲和水葫芦,探讨其对污水处理厂一级A达标排放尾水中氮、磷、钾的去除效果及此过程中水生植物的生理生态学变化.结果表明,尾水经过总长80m的水浮莲和水葫芦组合配置的净化塘后,水体TN、TP、TK分别由初始的11.97,1.69,8.10mg/L削减至5.23,1.10,4.73mg/L.随着水体营养盐浓度的逐渐降低,水浮莲和水葫芦根冠比均有显著增加,水浮莲茎叶叶绿素a含量明显降低,叶片微黄,而水葫芦叶绿素a含量变化不大.2种漂浮植物根系中与氮、磷、钾等营养盐相关的硝酸还原酶(NR)、Na~+-K~+ATP酶、H~+-K~+ATP酶均与水体氮、磷、钾浓度负相关,当环境中浓度营养盐浓度较低时,水生植物可通过提高根系中相关酶活性,满足自己对营养的高效吸收与利用.而水浮莲根系的碱性磷酸酶(AKP)活力与水体氮、磷、钾浓度呈正相关.其中水葫芦根系的Na~+-K~+ATP酶和H~+-K~+ATP酶相比于初始值分别提高了88.92%和103.20%.     

太湖出入湖河口水质和水生植物中氮、磷含量及其相关性分析

以太湖蠡湖区和贡湖湾区的13个主要出入湖河口为研究对象,分析了其水质及水生植物的分布情况,结果表明:河口的主要水质指标,即总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))的浓度分别为0. 48～4. 17,0. 26～1. 09,0. 04～0. 29,5. 80～18. 30 mg/L,出入湖河口有机物和氮普遍污染严重;河口广布种的水生植物为芦苇、茭草、香蒲和水鳖,它们对氮、磷的吸收量排序为:芦苇茭草香蒲水鳖;水生植物茎叶TN含量与水体TN含量无明显相关性,而TP的正相关性显著,即在一定浓度范围内,水生植物体内磷的积累量随水体磷含量的增加而增加。     

大辽河感潮河段及近岸河口氮、磷的分布及潜在性富营养化

根据2013年8月和11月大辽河感潮河段及近岸河口区水质的实测数据,对水体中不同形态氮、磷含量的季节和空间分布特征进行了研究,并对水体潜在性富营养化程度进行了评价.结果表明,2013年丰水期和枯水期,从大辽河感潮河段至近岸河口区,硝酸盐是水体无机氮存在的主要形态,其约占总无机氮的55%;颗粒态磷(TPP-P)是水体磷营养盐的主要存在形式,其含量占水体磷营养盐的50%以上.空间上,从大辽河感潮河段至近岸河口区,水体的氮、磷形态的浓度表现为逐渐降低的趋势,相关性分析结果显示,水体大多数氮、磷形态与盐度呈显著的负相关关系,说明海水物理稀释相比其它环境因子对水体氮、磷形态空间分布起着主要作用;季节上,大辽河感潮河段及近岸河口区水体氮、磷含量表现为"枯水期丰水期",这主要与感潮河段季节性陆源输入情况不同有关.大辽河感潮河段及近岸河口区水体DIN-N浓度均大于0.30 mg·L~(-1),N/P大于60,均表现为磷限制潜在富营养化水平.     

城市河流水生植物氮含量和氮同位素记录及其对水体氮污染的响应

城市生产和生活活动排放大量含氮污染物到城市河流中,造成水质下降、水体富营养化.河流水生植物已被广泛用于水体氮污染的评价和去除,但目前水生植物氮利用的过程机制并不十分清楚,这阻碍了利用水生植物的氮素地球化学指标去评价河流水体氮污染状态.本研究采集西南地区流经贵阳市区的南明河河水和水生植物样本,通过分析氮浓度和同位素组成,...     

沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.     

营养盐对白洋淀草型富营养化的驱动与限制

对流入白洋淀的府河水体及沉积物中氮、磷营养元素进行了测试,并结合1991~2007年的历史数据,研究了白洋淀富营养化的基本特征及营养盐驱动机制.结果表明,府河氮、磷浓度严重超标,属于劣Ⅴ类水体.草型湖泊水生植物的生长与水体中营养盐限制类型密切相关.在高营养盐浓度下,水体氮、磷相对比(N/P)为14~16时,有利于水生高等植物生长,促使芦苇成为白洋淀优势物种.草型富营养化是白洋淀的基本特征,氮是湖泊草型富营养化的限制因子.通过降低府河输入白洋淀的含氮污染物总量,可有效缓解白洋淀草型富营养化状况.     

大型水生植物在水污染治理中作用初探

大型的水生植物通过光合作用进行新陈代谢,对水体中的氮、磷物质进行吸收;可以通过促进微生物的生长代谢,把水中大部分可以生物降解的有机物进行降解;还对藻类的生长起到了有效的抑制作用。总之,种植大型水生植物将会是在水污染治理中有效的措施。     

高等水生植物对藻类生长的克制效应

高等水生植物对藻类生长的克制效应城市富营养化水域由于接纳了大量的氮、磷等营养性物质，使藻类等水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧的含量降低，加速了湖泊老化，湖泊生态系统和水功能受到破坏。有关专家在对石菖蒲、五刺金鱼藻、孛萁属水草、凤眼莲、宽叶香蒲等几...     

城市污水人工土快滤床与水生植物复合处理系统

用种植水生植物的人工土快滤床处理城市污水,在成都市南郊污水泵站进行了为期一年的中试试验.结果表明,种植水生植物的人工土快滤床处理系统对城市污水中COD、BOD₅、SS、TN、TP等的去除率分别为78.2%,87.0%,85.9%,40.1%和56.0%;处理出水中COD、BOD₅和SS的平均浓度分别为54.6、16.9、15.7mg/L;种植水生植物的人工土快滤床的水力负荷率和有机污染负荷分别为288m/a和26.6kgBOD5/(m2(a);研究还发现种植水花生可以把人工土快滤床对TN和TP的去除率分别提高22.5%和27.6%,而且能减少人工土快滤床表面的刮膜次数,同时还能增加处理出水中溶解氧的含量.     

黄土高原雨养农业区雨水集蓄应用研究

经过对坡度为5°和15°,集水面分别是塑料、水泥、三合土、夯实土和自然土等5种表面的车道型雨水径流试验研究结果表明,径流系数与降雨强度和坡度均有一定的关系;塑料、水泥面的平均径流系数为72％～77％,三合土、夯实土、自然土的平均径流系数为5％～18％。根据计算和试验结果,进行了垄膜沟植雨水集蓄试验研究,表明增产效果比较明显。根据设计降雨量、平均径流系数和小麦生育期需水量,估算了西峰、环县和天水等代表站集水面与耕种面积之比,其值在0.5～0.8之间。     

集雨种植下不同沟垄比对土壤呼吸的影响及其对水热因子的响应

为探明不同宽度沟垄集雨种植下土壤呼吸对土壤水热因子的响应机制,对比研究了沟垄比分别为20 cm∶40 cm(P40)、30 cm∶30 cm(P30)、40 cm∶20 cm(P20)的沟垄集雨种植和平作种植(CP)下冬小麦的土壤呼吸动态变化,及其与土壤温度和水分的关系.结果表明,4个处理的土壤呼吸速率在越冬期最低,返青期开始升高,扬花期前后达到峰值,之后逐渐降低.沟垄集雨处理土壤呼吸速率表现为P40P30P20,垄宽增加使呼吸速率提高1.2%~18.4%;苗期和越冬期,沟垄集雨种植提高了土壤呼吸速率,表现为P40P30P20CP,其中苗期3个沟垄集雨处理均显著高于CP(P0.05),越冬期P40处理显著高于CP;苗期和越冬期沟垄集雨种植提高了土壤温度,拔节期至成熟期CP土壤温度高于沟垄集雨处理;沟垄集雨种植能有效蓄水保墒,随着垄宽的增加集雨效果越好,苗期至拔节期降雨稀少,7.6 cm和12 cm土层土壤含水量均表现为P40P30P20CP.相关分析表明,土壤呼吸与温度的相关系数达极显著水平(P0.01),P40和P30的土壤呼吸与水分的相关系数小于P20和CP;水热双因子二次方程模型能解释呼吸变化的61.7%~74.1%,温度指数模型能解释50.3%~68.2%.本研究结果为沟垄集雨种植的生态效益评估提供理论依据.     

不同生态修复措施对滇池沉积物无机氮迁移转化影响

通过模拟培养试验比较研究了滇池沉积物用细沙原位覆盖后种植苦草、红土原位覆盖后种植苦草以及直接种植苦草三种生态修复措施对无机氮迁移转化的影响.结果表明,直接种植草桶中,水体中高锰酸盐指数、悬浮物质(SS)、NH4+-N及沉积物中NH4+-N的浓度最高,细沙覆盖后种草桶中次之,红土覆盖后种草桶中最低.另外,细沙和红土覆盖后...     

石油烃-镉污染土壤的生物修复研究

利用微生物菌剂和花卉植物在花盆中对不同浓度的石油烃和重金属镉的复合污染土壤进行了生物修复试验研究。结果表明:种植植物能提高石油烃的降解率,其中种植牵牛花优于紫茉莉;2个月后种植牵牛花的土壤石油烃降解率比对照提高13.0%以上,PAHs降解率提高22.0%以上;紫茉莉和牵牛花均能适应100mg/kg的镉浓度,牵牛花在土壤中镉浓度为100mg/kg时的富集效果是紫茉莉的6倍。     

氨氧化菌对填埋场CH4协同氧化及铵抑制作用的研究

借助乙炔(C₂H₂)抑制和添加外源铵盐,采用批式培养试验,在初始CH₄浓度为16%的条件下模拟填埋场高CH₄浓度环境,通过分析样品中氨氧化菌对CH₄氧化的贡献率及铵对CH₄氧化的抑制率,研究了填埋场覆盖土、矿化垃圾、砂土和黏土中氨氧化菌对CH₄协同氧化及铵抑制作用. 结果表明:4种供试样品中氨氧化菌对CH₄氧化的贡献率在5.64%~16.24%之间,次序为砂土＜黏土＜覆盖土＜矿化垃圾,覆盖土中的贡献率为14.90%,比矿化垃圾低8.25%,填埋场样品(矿化垃圾和覆盖土)是一般土壤(砂土和黏土)的1.8~10.9倍. 铵对CH₄氧化过程的抑制率在11.90%~24.84%之间,次序为砂土＜黏土＜覆盖土＜矿化垃圾,覆盖土中为23.21%,比矿化垃圾低6.56%,填埋场样品是一般土壤的0.9~2.1倍. 填埋场样品中氨氧化菌对CH₄氧化的贡献率及铵对CH₄氧化的抑制率明显高于一般土壤.      

作物定植提升滨海盐土质量的研究——以覆盖条件下的甜高粱定植为例

通过开展田间试验,探究了耐盐作物甜高粱单个生长季（4月中旬~8月中旬）定植对新围垦滩涂盐土土壤理化、生物性状以及地表生物量提升作用.结果表明：高粱定植对垦区盐土土壤理化性状有显著改良效果.与NP（无覆盖+无甜高粱定植）和NPC（有覆盖+无甜高粱定植）处理相比,PC（有覆盖+甜高粱定植）显著降低了土壤含盐量、土壤容重,而显著增加了土壤含水量、总孔隙度、饱和含水量、田间持水量和有机质含量（P<0.05）;PC处理显著提高土壤可培养微生物（细菌、真菌、放线菌、纤维素分解菌和固氮菌）的数量;甜高粱收获前,PC土壤呼吸强度较NP和NPC分别增加35.71%、26.67%（P<0.05）;PC处理的地表生物量较NP和NPC处理分别增加3.86倍和3.16倍（P<0.05）.甜高粱定植可有效提升盐土土壤地力和生物功能,为新围垦区土地农业化利用提供一条生态可行的途径.     

人工湿地处理污水时水生植物形态和生理特性对污水长期浸泡的响应

主要比较了污水和净水培养水生植物(芦苇、香蒲)形态特征的改变,测定了污水和净水培养的水生植物体内(根、叶片)过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性,分析判断了水生植物对长期污水浸泡所采取的响应的途径和方式.结果表明,与天然净水培养的芦苇相比,长期污水浸泡致使芦苇的植株高度显著变小,平均值之差为71.1cm;芦苇叶片长度显著减小,叶片长度平均值之差为11.3 cm,最大叶片宽度减小,叶片最大宽度平均值之差为0.62cm;植株密度明显增大,增幅达4倍以上.长期污水浸泡显著影响了香蒲根部POD活性,使其比净水培养高73.51U·g-1·min-1;污水浸泡对芦苇和香蒲叶片CAT活性影响显著,污水培养芦苇和香蒲的叶片CAT活性分别较净水培养芦苇和香蒲低0.068、0.1071mg·g-1·min-1.     

藻-菌生物膜法改善富营养化水体水质的效果

将一种由改性高分子材料制成的人工水草作藻 菌生物膜的载体 ,来改善富营养化水体水质 .2次实验结果表明 :人工水草的布设可以明显抑制藻类的生长 ,在第 11d将水体透明度由 6cm提高到 62cm ;对COD_Mn、TP、TN和NH₄⁺-N的削减率依次为 92.89%、49.25 %、94.97%和 70.15% ;人工水草的布设对DO也能维持在一定水平 ;当人工水草高度与水深比为 0.7时 ,布设人工水草最经济、适宜的密度范围为 8～16株/m².     

香根草及添加剂对汞污染土壤汞固定的现场试验

通过前期盆栽模拟试验发现,汞污染土壤种植香根草木屑和腐殖土或者添加木屑和腐殖土后再种植香根草都能极大抑制汞通过地表径流迁移,但是尚没有开展野外试验进行验证。因此为了进一步验证其效果,本研究在贵州万山汞矿区大水溪村汞污染农田建立了地表径流小区,现场研究了种植香根草及添加木屑和腐殖土后种植香根草对土壤汞固定的影响,研究结果显示:(1)在所有处理小区的地表径流中,颗粒态汞占总汞的96%以上,是汞迁移的最主要途径;(2)在汞污染土壤中种植香根草或者土壤中分别添加木屑或者腐殖土后再种植香根草,都能显著降低地表径流中颗粒态汞含量(46%~67%),进而减少土壤汞通过地表径流向周围环境迁移,且香根草与木屑或腐殖土结合效果更佳;(3)不同处理均降低了地表径流中可溶态汞(13%~31%)的含量。本研究能为汞矿区汞污染土壤修复提供一定理论支持和技术指导。