Eutrophication and Consumer Control of New England Salt Marsh Primary Productivity

Abstract:  Although primary productivity in salt marshes is thought to be controlled by physical forces, recent evidence suggests that human disturbances can drive a switch to consumer control in these ecologically valuable ecosystems. We tested the hypothesis that nitrogen enrichment can trigger consumer control in salt marshes in Narragansett Bay, Rhode Island, with (1) a field experiment in which we manipulated nutrient availability (with nutrient additions) and insect herbivory (with insecticide application), (2) a survey of 20 salt marshes that examined the relationship between marsh nutrient status and herbivore pressure, and (3) insect herbivore removal at high and low nutrient input sites to directly test the hypothesis that nutrient enrichment is increasing insect herbivory in these marshes. Experimental nitrogen eutrophication initially increased plant productivity but eventually led to reduced plant biomass due to insect herbivory, and our surveys revealed that marsh nitrogen supply was a good predictor of herbivore damage to plants. Insects had minimal impacts on primary productivity in pristine marshes, but suppressed primary productivity in eutrophic salt marshes by 50–75%. Thus, eutrophication is currently triggering consumer suppression of primary productivity in New England salt marshes and may ultimately jeopardize the ecological and societal services these systems provide.     

利用芦竹修复重金属污染湿地的研究

研究了芦竹(Arundodonaxlinn)对Cu2+、Ni2+、Cr6+重金属污染湿地的响应和对该污染湿地的影响。实验结果表明,芦竹对这3种重金属离子有一定的耐受性,并有不同程度的吸收,Cu2+、Ni2+和Cr6+去除率分别为63.8%,42.3%和34.4%。芦竹在100mg/kg浓度的Cu2+、Ni2+污染湿地中生长正常,在低浓度(55mg/kg)Cr6+污染中能存活,但生长速度较慢。在100mg/kg浓度Cr6+污染湿地中,出现急性中毒现象,半月后致死。在重金属污染环境中,芦竹普遍出现失绿现象,但除高浓度Cr6+(100mg/kg)以外,都能正常存活,表现出较强的适应性。     

利用芦竹修复重金属污染湿地的研究

研究了芦竹（Arundo donax linn）对Cu^2＋、Ni^2＋、Cr^6＋重金属污染湿地的响应和对该污染湿地的影响。实验结果表明，芦竹对这3种重金属离子有一定的耐受性，并有不同程度的吸收，Cu^2＋、Ni^2＋和Cr^6＋去除率分别为63．8％，42．3％和34．4％。芦竹在100mg／kg浓度的Cu^2＋、Ni^2＋污染湿地中生长正常，在低浓度（55mg／kg）Cr^6＋污染中能存活，但生长速度较慢。在100mg／kg浓度Cr^6＋污染湿地中，出现急性中毒现象，半月后致死。在重金属污染环境中，芦竹普遍出现失绿现象，但除高浓度cr。’（100mg／kg）以外，都能正常存活，表现出较强的适应性。     

复合垂直流人工湿地的生物强化技术研究

应用复合微生物菌剂和菖蒲对复合垂直流人工湿地系统进行生物强化研究,探讨其能否提高系统的处理效果。将该系统在无强化、复合微生物菌剂强化和植物及复合微生物菌剂同步强化3种工况下的试验处理效果进行比较,发现植物及复合微生物菌剂同步强化工况下的系统处理能力有显著提高,COD和TP出水浓度达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准,NH+4-N出水浓度达到二级A排放标准。     

雨水收集系统结合自循环系统下的景观湖体氮磷特征

为评估采用雨水作为城市景观湖体补充水源的富营养化发生风险,以天津文化中心景观湖为研究案例,分析了其典型的2套运营系统：雨水收集系统（雨水经沉淀井、蓄水模块和垂直潜流湿地进入景观湖）和中心湖水体的循环及净化系统（湖水抽排至垂直潜流湿地再进入景观湖）中景观湖的氮磷浓度变化规律。采用2015年3-10月的长期监测,研究湖中氮磷营养盐的时间变化趋势以及形态变化规律,提取影响湖中氮磷浓度的因素。结果表明：2015年3-10月景观湖中总氮和总磷平均浓度分别为（1.551±0.491）mg·L-1和（0.058±0.029）mg·L-1,溶解态氮和磷分别占71.7%和50%,系统运行稳定时总氮和总磷浓度主要分布在1.0~1.3 mg·L-1和0.029~0.05 mg·L-1之间;总体上,溶解态氮为湖水中氮存在的主要形式,而磷则主要以颗粒态形式存在,在降雨条件下,部分污染物随着降雨冲刷进入湖体,因此景观湖中溶解态磷的浓度增高;湿地是否稳定运行是影响景观湖中总氮、溶解态氮以及总磷浓度的因素,而降雨条件是影响景观湖体的总磷浓度以及溶解态磷浓度的因素;景观湖的富营养化风险较低,降雨期间进入湖体的溶解态磷是最大的风险因子。     

水葫芦多环芳烃含量及其与脂肪含量的关系

利用气相色谱/质谱联用仪测定了湿地浮水植物水葫芦体内16种优先控制多环芳烃(PAHs)的含量,分析了PAHs的组成,并研究了体内脂肪含量对PAHs含量的影响。结果表明,不同进水方式(间歇和连续进水)时,水葫芦体内PAHs的含量差别不大,16种PAHs的含量分别为1186.67 ng/g(dw)(间歇进水)和1280.00 ng/g(dw)(连续进水),且以2环、3环和4环为主。水葫芦体内,2环、3环、4环和5环PAHs在间歇进水百分比含量分别为27.55%、34.27%、23.31%和14.47%,连续进水百分比含量分别为29.43%、33.85%、23.81%和13.54%,6环PAHs在水葫芦体内没有检测到。水葫芦积累PAHs的量占湿地系统去除PAHs总量的1.16%~1.99%,其体内脂肪含量与其对PAHs的积累作用有一定的相关性,脂肪含量越高,PAHs的含量也越大。     

组合工艺处理猪场废水中试实验研究

采用改良UASB-MAP氮磷回收-动态膜好氧-水平潜流人工湿地组合工艺对某猪场废水进行了中试实验研究,重点研究了改进UASB和MAP工艺启动条件参数,并考察了组合工艺稳定运行条件下对猪场废水的COD、N和P等污染物的去除效果。结果表明,该集成工艺启动速度快,污染物去除效果稳定(COD、氨氮和TP的去除率分别为99%、90%和97%)。中试实验结果可为进一步的工程推广应用奠定基础。     

基于景观生态学的湿地公园空间优化配置方案——以北京琉璃河湿地公园为例

空间分布格局是影响城市湿地公园生态功能的重要因素。以北京琉璃河湿地公园为例,依据格局—过程—功能完整性的优化理念,通过景观结构优化、景观过程调控、景观空间配置,获得研究区空间优化配置方案,促使研究区功能的提升。结果表明:研究区可划分成2个一级功能区和9个二级功能单元;通过水文流通过程、水文循环过程优化调控,使研究区水面面积增加0.68 km ²;综合空间格局优化及水文过程调控结果,提出包含斑块配置、廊道配置的空间优化配置方案,优化配置后使研究区斑块数增加924块,湿地面积增加146.51%,水质净化、物种保育及观赏与教育功能均得到较大的提升。     

复合垂直流湿地去除模拟河水中氮磷的研究

构建无植物复合垂直流湿地系统,用于处理太湖梅梁湾模拟入湖河水,湿地以不同粒径的沸石为基质,以便于微生物的挂膜和氮的吸附。该系统为期5个月的氮、磷去除效果表明,在水力负荷为0.375 m³/(m²•d),进水NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP浓度分别为3.8~5.1,0.9~1.8,6.6~8.5和0.32~0.47 mg/L时,NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP的平均去除率分别为97.5%,95.5%,26.6%和18.9%;系统中N的去除主要依靠硝化反硝化作用,由于系统中缺乏碳源,抑制了反硝化过程,使硝化作用强于反硝化作用,导致出水NO₃^--N浓度升高,且出水中的NO₃^--N浓度约占TN的96.7%。     

潜流人工湿地改善官厅水库水质试验研究

为确定利用人工湿地改善官厅水库水质工程所需的设计参数,在官厅水库岸边建立了人工湿地,开展了潜流人工湿地系统处理官厅水库水的试验研究.试验表明,在水力负荷率为0.15～0.45m/d时,夏季COD_Mn和NH₄⁺-N的去除率分别为50%和70%;冬季,分别可达到15%和50%,去除率随水力负荷率的提高和水温的下降而降低.由于渗漏和蒸发及植物蒸腾作用,系统的出水量为进水量的60%.研究结果表明,潜流人工湿地系统对微污染地表水有较好的净化效果,该系统在冬季低温条件下仍可以正常运行.