潜流人工湿地处理地下水TCE污染实验研究

分别构建无植物、宽叶香蒲和芦苇3组潜流人工湿地系统,研究潜流人工湿地对受到TCE(三氯乙烯)污染地下水的处理效果。实验结果表明:无植物湿地系统和芦苇湿地系统的出水TCE去除率波动较大,香蒲湿地系统出水TCE去除率相对稳定,其出水TCE平均去除率为77.7%,最大值为87.5%,最小值为70.7%。对于无植物湿地系统,湿地床中层和下层的TCE去除率相差较大,而该差异在香蒲和芦苇湿地系统中并不明显。在湿地系统中TCE沿水平方向的降解反应基本符合一级反应动力学模型。     

酸性矿山废水的处理研究

简要分析了酸性矿山废水的主要污染物及危害,叙述了几种主要的处理技术:中和法、硫化沉淀浮选法、微生物法和人工湿地,并介绍了它们的机理、特点及实验研究和工业应用情况,由此对我国的酸性矿山废水的治理技术进行了前景展望。     

水量衡算条件下人工湿地对有机物的去除研究

构建了芦苇和无植物2种人工湿地，在系统水量衡算的基础上比较了2种湿地对生活污水中有机物的去除效果。结果证明，在植物收割后的冬季，芦苇湿地对有机物的去除率低于无植物湿地系统约2％；在其他季节，芦苇湿地对污水CODcr的去除率比无植物湿地高出3.3％-5％。但对BOD5的去除率却比无植物湿地低了1.9％-2.7％。因此，芦苇湿地对有机物的去除效果比无植物湿地高，但提高不多。比较了2种系统的氧化还原电位，芦苇湿地比无植物湿地的高（P〈0.05），这种提高主要集中在湿地水面以下约10cm的深度；从整个湿地床体来看。2块连续运行的潜流水平湿地内部氧化还原状态大部分相同。主要是厌氧状态。比较了2种人工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。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〉0.99）。     

荣成天鹅湖水体有机磷的生物有效性和时空分布

磷是滨海湿地生产力的关键限制因素之一,有机磷的矿化分解是湿地活性磷的重要补充途径。本文以滨海荣成天鹅湖湿地为研究对象,通过采集不同季节、不同点位的表层水样,利用酶水解技术研究了天鹅湖水体有机磷的生物有效性及其时空变化规律。研究表明:(1)天鹅湖已经出现轻度富营养化。有机磷是天鹅湖水体总磷(TP)重要组成部分,其中溶解态有机磷(DOP)的含量为0.039～0.123 mg/L,占水体TP的29%～74%,颗粒态有机磷(POP)的含量为0.011～0.073mg/L,占水体TP的11%～25%。(2)在有机磷中,24%～31%的DOP和41%～82%的POP是潜在的生物可利用磷。(3)天鹅湖DOP遵循春夏高而秋冬含量低的特点。有机磷空间分布非均一性,DOP主要分布在湖中区和入河口区。POP集中分布在北部入河口和湖心区及其北部沙滩区域。另外,通过相关性分析表明,有机磷与水环境因子关系密切,DOP和溶解态酶水解有机磷(DEHP)的含量可以指示水体富营养化程度。总之,水体有机磷循环供磷可能是造成水体富营养化的重要原因。因此,在富营养化的防治过程中应该采取有效措施防治有机磷的矿化。     

人工湿地沟壕系统中硝酸盐异化还原成铵细菌群落特征研究

硝酸盐异化还原成铵（Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA）过程,是将易损失的NO₃^--N转化为NH₄⁺-N,而被植物或微生物重新吸收利用,从而有助于湿地沉积物的氮保留.本研究选取石臼漾人工湿地冬、夏两季沟壕中心、边缘表层沉积物,采用高通量测序等分析方法,研究了DNRA细菌群落结构特征.研究结果表明：在空间尺度上,沟壕中心DNRA细菌丰度高于沟壕边缘,分别为（2.26±1.19）×10⁹和（1.22±1.46）×10⁹ copies·g^-1.在时间尺度上,冬夏两季样品中DNRA细菌丰度具有显著性差异（p<0.05）.多样性分析表明,沟壕中心沉积物的DNRA群落丰富度高于沟壕边缘.所有样品中占比最高的DNRA属为Caldilinea（69.75%±3.64%）、Anaeromyxobacter（66.41%±1.19%）.Caldilinea属在夏季样品的占比（39.78%±5.15%）高于冬季样品（29.98%±0.57%）,而Anaeromyxobacter属在沟壕中心的占比（35.14%±0.83%）高于沟壕边缘（31.28%±0.76%）,且小沟（34.33%±1.40%）高于大沟（32.08%±1.33%）.主坐标分析（PcoA）结果表明,DNRA细菌群落结构具有明显的时间异质性.DNRA细菌丰度与有机质（TOM）、碳氮比（C/N）和含水率（MC）显著相关.本研究揭示了人工湿地沉积物中DNRA细菌的丰度、群落组成、多样性及其与环境因子的关系.     

石臼漾人工湿地冬夏季全程氨氧化微生物的分布、群落结构及其影响因素研究

湿地作为水体与陆地之间的过渡地带,具有独特的生态环境特性,是氮循环反应的关键区域.研究湿地生态系统中的全程氨氧化过程（complete ammonia oxidation,comammox）,解析该区域中comammox细菌的分布与群落结构特征,补充了此前该新型氨氧化微生物在湿地生态系统中分布特征的研究空白,对于完善comammox细菌在各种不同生态系统中分布情况的研究具有重要意义.本研究在石臼漾人工湿地中于冬夏两季分别采集了大沟中心、大沟边缘、小沟中心和小沟边缘的表层沉积物样品,利用PCR、荧光定量PCR和amoA功能基因高通量测序等方法,解析人工湿地中comammox细菌的时空分布与群落结构特征.主要研究结果如下：①所有样品中均检测到了comammox细菌,其丰度为1.77×10⁵~4.07×10⁷ copies·g^-1.冬季,comammox细菌丰度在大沟中高于氨氧化细菌（ammonia oxidizing bacteria,AOB）和氨氧化古菌（ammonia oxidizing archaea,AOA）,在小沟中高于AOB,但低于AOA;夏季,comammox细菌丰度在所有样点中均高于AOB和AOA.②冬夏两季样品中,comammox细菌丰度与底物NH₄⁺-N浓度均呈负相关关系,且夏季样品中呈显著性负相关.③主坐标分析（Principle Coordinate Analysis,PCoA）与多样性分析结果表明,comammox细菌群落结构具有空间异质性,且冬季物种多样性高于夏季.     

李氏禾湿地系统净化Cr（Ⅵ）污染水体的机理研究

利用湿生铬超富集植物李氏禾构建了三段式波形潜流式人工湿地,并以相同设计的无植物湿地系统作为对照,比较研究了李氏禾湿地系统对Cr（Ⅵ）的净化效果.同时,综合运用电子顺磁共振（EPR）、X光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段,并结合有机质含量、pH、Eh和Cr质量平衡分析,探讨了李氏禾湿地系统对Cr（Ⅵ）的去除机理.结果显示,李氏禾湿地系统对Cr（Ⅵ）的去除率显著高于对照湿地,且李氏禾湿地基质中的有机质含量是对照湿地的3倍.这表明李氏禾增加了湿地基质中的有机质含量,从而提高了湿地系统对Cr（Ⅵ）的净化能力.李氏禾组织中的Cr主要以Cr（Ⅲ）形式存在,其中,茎部和叶部未检测到Cr（Ⅵ）,而仅有1.95%的Cr以Cr（Ⅵ）形式存在于根部中.EPR分析结果显示,李氏禾叶部中的Cr（Ⅲ）以有机酸结合态的形式存在,根部中的Cr（Ⅲ）以氢氧化物的形式存在,这表明李氏禾能有效地将Cr（Ⅵ）还原成Cr（Ⅲ）.基质表面吸附的Cr大部分为Cr（Ⅲ）,而Cr（Ⅵ）仅占4.99%.XPS分析进一步证明,基质表面同时吸附了Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）,但主要以Cr（Ⅲ）为主,且Cr（Ⅲ）可能以氢氧化物的形式存在.由此判断,进入湿地的Cr（Ⅵ）在基质中被还原成Cr（Ⅲ）.FTIR分析结果显示,基质表面的羟基、氨基、羧基、C O、C—O、C—H等基团与Cr的吸附有关,这表明湿地基质中的有机质作为电子供体参与了Cr（Ⅵ）的还原.李氏禾湿地系统能将水体中可溶性的Cr（Ⅵ）有效地还原成难溶的Cr（Ⅲ）化合物,并将其转化成湿地生态系统物质循环的惰性部分.     

基于压力-状态-响应(PSR)模型的潘安湖湿地水环境健康评价

以PSR模型为框架,选取污水处理率、水质状况、生物多样性、环保投资指数等14个评价指标建立了潘安湖湿地水环境健康评价体系,采用层次分析法确定指标的权重,将湿地水环境健康状况由很健康到病态分成5个级别,利用模糊综合评价法对潘安湖湿地水环境健康状况进行评价。结果表明：潘安湖湿地水环境健康指数为2.8166,属于亚健康状态。其中压力指标得分1.7405,属于疾病状态;状态指标得分3.2563,属于亚健康状态;响应指标得分2.4483,处在亚健康状态与疾病状态之间。该结果可为类似地表水体环境健康评价提供参考。     

春季人工湿地常用植物对总氮去除效果的数学模型研究

选取芦苇、菖蒲、美人蕉和香蒲等4种南京地区常见的人工湿地常用植物作为供试植物,对其在春季对生活污水总氮(TN)去除效果的数学模型进行研究.通过监测引种植物后污水中TN浓度,利用回归分析建立湿地植物去除污染物的数学模型.结果表明:在毒季种植植物后污水中的TN浓度按线性关系减少,其中芦苇、菖蒲和香蒲对污染物的去除效果明显,其直线的相关系数分别达到0.927,0.929和0.979;美人蕉在春季对TN的去除能力较差,其线性仅为0.561.