北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

再生水补水对河道底泥细菌群落组成与功能的影响

以北京市永定河麻峪湿地再生水补水河段河道底泥细菌群落为研究对象,联合限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,16S rRNA基因克隆文库技术和实时荧光定量q PCR技术,分析再生水补水口上游、补水口及补水口下游这3个断面的细菌群落组成与功能特征差异,尝试解释再生水补水对河道底泥细菌群落组成和功能特征的影响.结果表明,再生水中高浓度的碳氮磷含量是导致补水口细菌群落多样性显著升高和群落组成最为丰富的直接原因,人工湿地对碳氮磷浓度有较高的去除效率,净化后底泥细菌群落逐步恢复,表现出上下游相似的细菌群落多样性和结构组成;补水口处细菌群落的优势类群是变形菌门中β-Proteobacteria和δ-Proteobacteria,亚优势类群是Planctomycetes和Actinobacteria,而ε-Proteobacteria、Chloroflexi、Spirochaetes是补水口处的独有类群;氮碳磷循环是再生水补水河道底泥主要的生物地化循环过程,克隆文库中补水口以毛单胞菌属(Comamonas sp.)为优势类群的45.9%的克隆子与氮循环相关,其相对丰度高于上下游(27.7%和23.4%),以溶杆菌属(Lysobacter sp.)为优势类群的17.9%的克隆子与碳循环密切相关,其相对丰度高于上下游(14.4%和12.9%);再生水中携带的痕量病原菌和抗生素等,在一定程度上改变了河道底泥细菌群落碳氮循环的转换方式,表现为补水口处固氮作用主要是红环菌属(Rhodocyclus sp.)通过光合作用实现,上下游以对植物具有促生作用的伯克氏菌属(Burkholderia sp.)为代表进行共生固氮.该研究结果为再生水补水河道人工湿地修复研究提供理论依据.     

污水厂再生水回用于城市内河的生态修复效果及安全性评价

为降低污水厂再生水回用于城市景观水体时可能出现的生态环境风险,以宁波市某污水厂再生水回用于河道的生态修复段为研究对象,采用生态集成技术对再生水进行净化及自然修复,研究其对再生水常规水质指标、水体综合生物毒性及河道底栖动物群落特征的影响。结果表明:河道生态修复措施对稳定再生水水质的效果明显,主要水质指标保持稳定并达到功能区水质要求,再生水水质毒性降低,河道底栖动物物种丰度及生物密度也均明显增加,有效降低了再生水补水时可能带来的生态风险,对保障城市内河活水流动、生态安全具有重要作用。     

再生水补水对河流湿地香蒲根际细菌群落结构影响研究

以典型的再生水补水河流湿地为例,采用末端限制性片段长度多态性技术(T-RFLP)分析河道不同空间香蒲根际细菌群落结构差异,并借助单因素方差分析(one-way ANOVA)、Spearman等级相关分析和典范对应分析(CCA)方法解析麻峪湿地香蒲根际细菌群落结构空间差异特征的形成原因,以揭示再生水补水过程对河道湿地香蒲根际细菌群落的影响,并尝试找出空间差异形成的驱动因子.结果表明:随再生水干扰强度的增加,各类群细菌群落的丰富度、均匀度及多样性均呈现不同程度的降低趋势;其中γ-变形菌门(Gammaproteobacteria)、δ-变形菌门(Deltaproteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)、ε-变形菌门(Epsilonproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)在再生水影响下均显著降低(P<0.05).Spearman等级相关分析显示pH值、DO(溶解氧)、TDS(总溶解固体)、ORP(氧化还原电位)、Sal(盐度)和NH₄⁺-N(氨氮)与植物根际细菌群落多样性空间演替紧密相关.CCA分析结果进一步表明再生水补水口的上游细菌群落与TN(总氮)、TOC(总有机碳)及重金属Cr、Ni、Cu具有密切关系,这可能与这些污染物累积效应有关;补水口附近植物根际细菌群落则因补水口再生水水质不同而具显著差异,其中第Ⅱa类群主要受到水质变量pH值影响较大,而第Ⅱb类群与T(温度)、ORP和NH₄⁺-N具有较高的相关性;补水口的下游细菌群落则因水体内源杂质及人为活动影响而同样与TOC及持久性痕量重金属生物循环密切相关.     

挺水植物浮床对再生水补水景观水体的修复

随着城市水资源短缺现象愈发严重,再生水成为景观水体的重要补水来源。然而再生水所含营养盐浓度普遍高于受纳水体,导致再生水补水景观水体易出现水体富营养化现象。该文利用浮床技术种植4种挺水植物:美人蕉、鸢尾、千屈菜、旱伞草,通过4种植物伸展于水中根部对营养盐的吸收以及其浮床上植株体对营养盐的积累作用,将水体中的氮磷等营养盐迁移转化至植物体内,并以定期收割植物的方式将其与水体分离。通过植物修复,水体水质由Ⅴ类提高到Ⅳ类,除TN外其余指标达到Ⅱ类。水体中TP浓度从0.25 mg/L下降到0.05 mg/L,TN浓度略有下降,保持在0.5 mg/L,浊度由90 NTU降到10 NTU以下,叶绿素含量由原来的10 mg/m~3降低到1 mg/m~3左右。实验结果表明,植物修复能够有效地改善已呈现富营养化的再生水景观水体。     

不同植被覆盖情景下景观水体水质改善效果模拟研究

再生水作为城市景观水体生态补水的主要水源,能够改善城市景观水体水污染状况,但水体内较高的氮磷物质易造成水体富营养化爆发水华现象,因此,研究水生植物群落对景观水体水质及水生态系统健康的维持意义重大.镜河是以再生水为补水水源的新建景观河道,为提升水环境质量,以流场、COD、氨氮及硝态氮为指标,应用MIKE 21和ECO L...     

模拟条件下菹草生长对水质的影响试验研究

为研究菹草生长对水质的影响,在模拟环境下实验桶内培植处于生长期的菹草并进行跟踪监测,结果表明：在菹草生长试验期内,随着菹草生长的逐渐旺盛,水体的pH值明显上升但后期趋于稳定并有所下降;DO在第10天达到最大值,但水体中DO含量在试验后期随菹草生长趋于成熟呈下降趋势;试验前期菹草对总氮（ TN）的去除效果随着时间的延长而不断增强,试验结束时去除率达到74.03％和73.47％;试验中菹草组对总磷（ TP）的去除率在第30天时为69.57％和73.33％。菹草生长能有效降低水中N和P含量,且两者明显低于对照组。     

外源Mn(Ⅱ)对菹草(Potamogeton crispus L.)生长及其铁锰含量的影响

菹草(Potamogeton crispus L.)对于富营养化水体具有良好的修复作用,而锰可能是沉水植物菹草恢复过程中的营养限制性因子之一. 采用浅水湖泊(武汉汤逊湖和南湖)沉积物培养菹草,研究外源Mn(Ⅱ)对菹草生物量,w(总叶绿素)及铁、锰吸收量〔m(Mn)和m(Fe)〕的影响. 结果表明:Mn(Ⅱ)对菹草生长具有促进作用;添加Mn(Ⅱ)和不添加Mn(Ⅱ)的菹草上述各项指标值差异显著;无论是否添加Mn(Ⅱ),菹草茎叶m(Mn)与m(Fe)均呈高度正相关,菹草对Fe和Mn的吸收未表现出拮抗作用,且在菹草生长周期内,其茎叶锰铁比〔w(Mn)/w(Fe)〕保持在0.03～0.07的较低水平,与陆生植物对Fe和Mn的吸收机制存在明显差异.      

扰动强度对菹草浸泡过程中氮磷碳释放的影响

以在北京前海采集的菹草（Potamogeton crispus）为实验材料,研究了在不同扰动强度下菹草残体浸泡过程中氮磷及高锰酸盐指数（PI）的释放特征和规律.结果表明,扰动可以加快菹草中总磷（TP）和PI的释放,在240 h的高强度扰动下,水中的氨氮（NH 4^＋-N）和总氮（TN）出现了显著（ANOVA,p〈0.0...     

冬春季富营养化滆湖中沉水植被重建及净化效果

秋末冬初在富营养化滆湖的围隔中引种沉水植物,分别构建5种植被区、菹草-伊乐藻区、菹草区、伊乐藻区,调查4种区域内植被恢复及对水质的净化效果。结果发现菹草-伊乐藻区不仅能在冬春季节保持对营养盐较高的去除效果,并能在冬季有效缓解苦草等植物死亡（5种植被区）给水质带来的不利影响;菹草-伊乐藻区对比湖面敞开区域内TP,TN,NH3-N,Chl.a的去除率可达62.9%,31.5%,53.9%,46.1%,对CODMn的去除率仅为9.7%;比较各单种区：伊乐藻对TN的去除效果要好于菹草,菹草对TP的去除效果要好于伊乐藻。     

饮用水中隐孢子虫qPCR检测研究

分子生物学的发展推动了分子技术在病原体检测诊断中的应用,建立成熟可靠的饮用水中隐孢子虫的分子检测方法也迫在眉睫.本研究直接提取饮用水浓缩液DNA,对隐孢子虫卵囊目的基因进行定量PCR(quantitative PCR,简称qPCR)检测,并对该体系进行了综合优化.本研究比较了不同冻融处理及不同DNA提取试剂盒对隐孢子虫卵囊DNA提取效果,结果显示,QIAamp DNA Mini kit配合冻融前处理(液氮/沸水5个循环)提取DNA含量较高,用这种方法可以提取到(4±1)个隐孢子虫卵囊DNA.本研究比较了隐孢子虫SYBR green染料法及Taqman探针法qPCR,结果显示,探针法和染料法均可以检测到10个18S rRNA基因拷贝(一个隐虫卵囊含有20个18S rRNA基因拷贝).采用该检测体系测定的去离子水和水源水中隐孢子虫的加标回收率分别达到了55%和46%;本研究提供了饮用水中隐孢子虫检测的一种可行性分子方法.     

西安市典型景观水体水质及反硝化细菌种群结构

选取西安市区6个典型景观水体作为研究对象,在分析景观水体水质指标的基础上,运用Illumina高通量测序技术对景观水体中的nirS型反硝化细菌种群结构和多样性进行诊断,以期探明景观微污染水体水质与反硝化细菌种群结构多样性的偶联机制.结果表明,丰庆公园和劳动公园水体属于劣V类水,而曲江池、木塔寺生态遗址公园、新纪元公园水体符合V类水质标准,永阳公园水体符合Ⅳ类水标准.总氮从1.21~6.50 mg·L~(-1)(P0.05),永阳公园水体总氮最低,丰庆公园最高.劳动公园水体总磷含量最高,为0.10 mg·L~(-1),曲江池总磷最低,为0.02 mg·L~(-1)(P0.05).劳动公园水体氨氮为曲江池和丰庆公园的4.44倍(P0.01).Illumina高通量测序结果表明6个景观水体中nirS型反硝化细菌优势种属差异显著,副球菌属(Paracoccus sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、红长命菌属(Rubrivivax sp.)为优势菌群.主成分分析(PCA)表明来自新纪元公园和木塔寺公园水体的nirS型反硝化细菌种群结构主要受水体NH_4~+-N和高锰酸盐指数含量的调控,而NO_3~--N、NO_2~--N、TN、TP和DO对劳动公园和丰庆公园水体的nirS型反硝化细菌的种群结构影响显著;水体pH对永阳公园的nir S型反硝化细菌的种群结构影响显著.结果表明,西安市典型景观水体nir S型反硝化细菌的种群结构受不同水质指标的综合调控.     

Efficacy of two chemical coagulants and three different filtration media on removal of Aspergillus flavus from surface water

Aquatic fungi are common in various aqueous environments and play potentially crucial roles in nutrient and carbon cycling as well as interacting with other organisms. Species of Aspergillus are the most common fungi that occur in water. The present study was undertaken to elucidate the efficacy of two coagulants, aluminum sulfate and ferric chloride, used at different concentrations to treat drinking water, in removing Aspergillusflavus, as well as testing three different filtration media： sand, activated carbon, and ceramic granules, for their removal of fungi from water. The results revealed that both coagulants were effective in removing fungi and decreasing the turbidity of drinking water, and turbidity decreased with increasing coagulant concentration. Also, at the highest concentration of the coagulants, A. flavus was decreased by 99.6% in the treated water. Among ceramic granules, activated carbon, and sand used as media for water filtration, the sand and activated carbon filters were more effective in removing A.flavus than ceramic granules while simultaneously decreasing the turbidity levels in the test water samples. Post-treatment total organic carbon （TOC） and total nitrogen （TN） concentrations in the experimental water did not decrease; on the contrary, TN concentrations increased with the increasing dosage of coagulants. The filtration process had no effect in reducing TOC and TN in tested water.     

深水循环混凝沉淀处理含铜绿微囊藻原水的效果和机理研究

为了探明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水的效果和机理,采用U形管模拟深水循环装置对含有铜绿微囊藻的原水进行预加压,再进行混凝沉淀处理,测定了40~80 m深水循环混凝沉淀的处理效果,探究了深水循环除藻机理,并评价了水质安全性.结果表明:随着循环深度的加大,深水循环混凝沉淀效果越好;在投药量30 mg·L-1时,60~80 m深水循环混凝沉淀对藻类去除率达到95%以上,浑浊度小于1.6 NTU,处理效果比原水直接混凝沉淀、预氧化混凝沉淀显著提高.深水循环利于藻类去除的机理是,藻细胞内气囊受深水水压作用而坍塌破裂,气囊内气体透过细胞壁扩散进入水中,藻体失去气囊浮力,由上浮转而下沉.深水循环及混凝沉淀阶段水中的藻毒素、DOC均未增加,说明深水循环混凝沉淀工艺处理含藻水是安全的.     

两种沉水植物附着生物种群特征对水深的响应研究

选取浅水湖泊中两种常见沉水植物上的附着生物作为研究对象,通过显微观测和16S rRNA高通量测序的方法,探究原位实验条件下水深(分别以T1、T2、T3、T4代表0.6、1.2、1.8和2.4 m)对狐尾藻(Myriophyllum spicatum)和马来眼子菜(Potamogeton malainus)附着藻类和附着细菌种群组成及其多样性特征的影响.结果表明,沉水植物附着生物种群特征与水深和生物种类有关,试验组中所有水深梯度下的狐尾藻附着生物群落的自养指数(AI)均大于马来眼子菜,且试验组中较小水深0.6~1.2 m的AI值较高,较大水深1.8~2.4 m的AI值较低.两种沉水植物表面附着藻类组成随水深变化差异显著(p0.05),绿藻门和硅藻门仍占种群绝对优势;附着细菌种群随水深梯度的变化差异也显著(p0.05),但主要包括有Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes等优势菌群,同种沉水植物或相似水层深度间的附着细菌组成和丰度有较高的相似性,并且试验组中较小水深0.6~1.2 m中拥有更多特有的细菌种类.研究发现,相同水深时狐尾藻附着藻类的多样性大于马来眼子菜,而马来眼子菜附着细菌多样性大于狐尾藻,且位于中等水深1.2~1.8 m时两种沉水植物附着藻类和附着细菌的多样性往往最高.通过水深对沉水植物附着生物种群特征影响的研究,可为揭示沉水植物表面微生态作用规律提供参考.     

Risk assessment of Giardia in rivers of southern China based on continuous monitoring

The occurrence and risks of Giardia in China have been unclear to date, which has made it difficult to properly manage source water as well as to create reasonable drinking water standards. The levels of Giardia in river networks of several cities in Zhejiang Province, China were found to be in the range of 0-5 oocysts/10 L in the rainy season in 2008. The mortality due to Giardia infection for people in this region was calculated to be from 0 to 1.95 × 10^-8 persons using a conditional probability equation. Based on multiple unboiled water intake routes, the disability-adjusted life years (DALYs) due to Giardia infection for people who consumed conventionally treated water was 0.625 (95% CI: 0.137-2.05) per 10⁵ persons, with the symptom of hospitalization making the highest contribution to total DALYs (0.56 per 10⁵ persons; 95% CI: 0.122-1.84). The DALYs decreased to 0.425 (95% CI: 0.137-2.05) per 10⁵ persons per year for those consuming water treated with advanced technology. These values were lower than the acceptable risk (1.97 × 10^-5 DALYs per year). This study revealed the risk of Giardia infection to the people in river networks of Zhejiang Province for the first time, and provides a method to evaluate the risk of Giardia infection. The results are useful for the modification of drinking water quality standards based on cost-benefit analysis.     

喀斯特不同坡位圆果化香的生理与形态特征比较

以喀斯特不同坡位的圆果化香为研究对象,测定上坡和中坡的土壤理化性质、圆果化香叶片的生理生化以及形态指标,研究不同坡位下圆果化香种群的水分调控、光合能力和形态特征的适应性差异。结果表明:(1)土壤含水量中坡比上坡高出94.73%,土壤有机质含量高出81.96%;土壤有效磷含量中坡高于上坡,全氮和全钾含量在两个坡位相差不大。(2)叶片净光合速率(Pn)日变化在上午9:00~11:00和下午13:00~16:00时中坡高于上坡,在"光合午休"时略低于上坡;Pn在中坡10时达到全天最高值7.53μmol·m~(-2)·s~(-1),而上坡在11时达到全天最大值7.03μmol·m~(-2)·s~(-1);叶片蒸腾速率(Tr)日变化在9:00~12:00中坡高于上坡,在12:00~15:00低于上坡。(3)圆果化香在中坡的叶片叶绿素a、b和总叶绿素含量分别比上坡高74.35%、80.89%、76.57%,丙二醛含量中坡小于上坡。(4)圆果化香叶片的平均长、宽、叶面积、叶片干重均为中坡大于上坡,而比叶面积上坡大于中坡;球果直径在中坡为2.65±0.16cm,比上坡大31.84%,球果的平均种子数量比上坡多27个。综合而言:由于坡位的差异,上坡土壤养分比中坡低得多,不能很好地供给植物生长;上坡圆果化香在水分输入方面不及中坡,而在水分输出方面高于中坡且调控不及时和不合理;在一天的光合作用中,中坡能积累更多的光合产物。     

南京玄武湖微囊藻水华种类组成的研究

2005-08～2006-10采集蓝藻水华样品, 通过形态学特征和ITS序列分子标记的方法对南京玄武湖水华的优势种类进行了鉴定. 结果表明,玄武湖水华主要由微囊藻构成, 通过形态特征鉴定主要种类为铜绿微囊藻(M. aeruginosa)、M. novacekii 和惠氏微囊藻(M. wesenbergii). 3种藻的生物量在水华中的相对比例分别为30%～45%、35%～40%和10%～15%. 采用分子标记的方法对２种优势种类进行了分子鉴定. PCR扩增ITS序列并进行测序, 通过基因序列比对和基于ITS序列的系统发生树分析, 进一步确定了优势种类为M. aeruginosa和M. novacekii; 通过检测产毒基因mcyB来确认2株优势微囊藻的产毒特性, PCR扩增结果均出现了大约为780 bp的特异性片段, 表明这2种藻均为产毒种. 对水华提取物的高效液相色谱(HPLC)测定表明, 玄武湖水华中微囊藻毒素的种类主要是MC-LR和MC-RR.     

用umuC测试水中遗传毒性效应的样品前处理方法

umuC实验是用于检测物质致癌、致突变性的一种有效方法.本文将化学物质暴露阶段的温度细化为37℃,获得最佳灵敏度.以北方某自来水厂的自来水为对象,研究前处理方法对遗传毒性诱导效应的影响,发现以Oasis HLB固相萃取柱为浓缩柱,丙酮为洗脱溶剂的样品前处理方法显示出最高的遗传毒性诱导效应.对上述自来水厂不同工艺过程出水的遗传毒性进行检测,结果表明氯消毒过程促进遗传毒性的诱导.     

固定化苏云金杆菌以色列变种控制水中红虫的研究

采用聚乙烯醇(PVA)加少量海藻酸钠及活性炭的方法固定一株对红虫具有高效毒力的苏云金杆菌以色列变种(B.t.i).结果表明,控制质量分数分别为10%PVA、1%海藻酸钠和20%活性炭,采用4%CaCl₂的饱和硼酸溶液(pH为6.7)作为交联剂且交联时间为24h时,制得的凝胶颗粒机械强度好,操作简单,制作成本低.B.t.i固定化微球缓慢释放,且对红虫具有很高的毒力作用.