水陆交错生态脆弱带景观格局时空变化分析——以洞庭湖区为例

应用3个时期航空遥感图像为基本信息源,在Arc/Info系统的支持下,建立空间信息库,应用景观破碎度、分维数、优势度、多样性指数、均匀性指数等指标,对洞庭湖区景观空间格局的时空演变进行分析,结果表明:水陆景观之间的交替变化显著,耕地面积减少最多,达30608hm₂,水域面积增加最多,净增48978hm₂。20a来整个区域的景观破碎度加重,多样性增加,优势度下降。进一步具体分析各景观类型发现,耕地、草地、居住建设用地的破碎度和分离度1980～1990年间表现为增加,1990～2000年则表现为减少,表明湖区的自然保护区建设和退田还湖、移民建镇政策已初显成效。由于受泥沙淤积和退田还湖的影响,20a中水域景观的分布质心整体上移动了2.31km,向东南偏离了53.87°。     

锰砂人工湿地对污染物的强化去除

锰砂由于其具有强氧化和吸附作用已被广泛应用于净水领域中,而在人工湿地中以锰砂为填料的相关研究较少.根据前期研究推测,在人工湿地的基质中加入锰砂,其能通过氧化吸附强化去除水中的污染物,而还原生成的Mn （Ⅱ）又能被土壤及根系锰氧化微生物氧化为Mn （Ⅲ/Ⅳ）,进而防止Mn （Ⅱ）在水中的释放.为验证该推测,本研究探讨了加入锰砂的芦苇人工湿地对污染物的强化去除能力及微生物学机制.通过比较加入和未加入锰砂（对照组）的人工湿地的运行效果,发现锰砂人工湿地对溶解性有机碳（DOC）、TN和冬季时期NH₄⁺-N的去除具有显著的提升作用.16S rRNA测序结果表明,锰砂基质能显著提升冬季芦苇根系微生物的丰富度和多样性,但对人工湿地整体的群落结构影响较小,这可能与锰砂湿地强化污染物去除能力有关.本研究为人工湿地工艺优化提供了一种新思路.     

河北衡水湖湿地汞污染现状及生态风险评价

以河北衡水湖湿地为调查对象,采用均匀设点采样分析,研究了衡水湖湿地大气、表层水和土壤/沉积物中总汞含量及其分布特征;同时采用地积累指数法和潜在生态风险指数法进行衡水湖湿地汞污染的生态风险评价.结果表明:衡水湖湿地大气总汞含量变化范围为1.0~5.0 ng·m~(-3),平均值为(2.9±0.85)ng·m~(-3);表层水总汞含量变化范围为0.010~0.57μg·L~(-1),平均值为(0.081±0.053)μg·L~(-1);土壤/沉积物总汞含量变化范围为0.001 0~0.058 mg·kg~(-1),平均值为(0.027±0.013)mg·kg~(-1).衡水湖湿地汞污染分布特征为,表层水总汞浓度岸边显著高于湖中(P0.05),湖中沉积物总汞浓度显著高于岸边土壤(P0.05);岸边大气总汞浓度与土壤总汞浓度呈正相关关系;高浓度汞富集总伴随剧烈的人为活动.地积累指数法表明衡水湖湿地地区汞污染为清洁程度;潜在生态风险指数法表明衡水湖湿地地区汞污染风险为低生态风险.     

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

陶粒固定化脱氮菌群对景观水中NO3--N的去除

以陶粒为载体对脱氮菌群进行固定化,并对ρ(NO3--N)较高的景观水进行模拟脱氮试验;同时比较了陶粒和海绵作为载体的固定化脱氮菌群在室温保存过程中脱氮活性的变化.结果表明,陶粒固定化脱氮菌群可以在短时间内有效去除景观水体中的NO3--N;模拟景观水试验处理2 d后,NO3--N的去除率为98.1%,TN的去除率为91.5%;试验第3～10天ρ(NO3--N)、ρ(TN)一直保持稳定,说明陶粒固定化脱氮菌群的作用具有一定的稳定性,不会出现ρ(NO3--N)波动现象.10 d后ρ(NO3--N)从初始的16.72 mgL降至0.19 mgL,NO3--N的去除率为98.8%;ρ(TN)从初始的17.89 mgL降至0.95mgL,TN的去除率为94.7%.分别将陶粒和海绵固定化脱氮菌群在室温下保存60 d后进行脱氮试验,NO3--N的去除率分别为99.8%、17.2%,说明在室温保存状态下陶粒固定化脱氮菌群能长时间保持脱氮活性.     

人工湿地硝化与反硝化细菌分布研究

试验通过考察水生蔬菜型垂直潜流湿地中硝化细菌、反硝化细菌的数量和分布情况．得出在现工艺的人工湿地中,硝化菌和反硝化菌满足一定的分布规律。硝化细菌和反硝化细菌数量的不同分布特点使人工湿地中形成上、下分层的硝化与反硝化活性区域。     

抚仙湖湖滨带的生态治理

通过实地调查和资料收集，就普遍关注的工程必要性和可行性问题进行全面分析后认为，进行抚仙湖湖滨带生态治理可以消除湖滨带内部的污染，构筑起湖泊拦截净化面源的天然屏障，工程不仅可行而且十分必要和紧迫。     

铁碳微电解填料对人工湿地温室气体排放的影响

随着全球气候变暖的问题日益严重,人工湿地中温室气体的减排措施也受到越来越多的关注.铁碳微电解填料对废水处理效果良好且具备温室气体减排的潜力,为探究铁碳微电解对间歇曝气人工湿地温室气体排放的影响,本研究构建了以铁碳微电解填料+砾石（湿地Ⅰ）、铁碳微电解填料+沸石（湿地Ⅱ）、沸石（湿地Ⅲ）以及砾石（湿地Ⅳ）为基质的4组人工湿地,并利用间歇曝气技术对湿地系统进行了增氧.结果表明,铁碳微电解填料显著提高了间歇曝气人工湿地的脱氮效果,且具备对人工湿地温室气体的减排作用.与湿地Ⅳ相比,湿地Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的CH₄排放通量分别平均降低了32.81%（P<0.05）、52.66%（P<0.05）和54.50%（P<0.05）,其中沸石对CH₄的减排效果较优,能显著降低曝气段和非曝气段人工湿地CH₄的排放.铁碳微电解填料明显减少了N₂O的排放,与湿地Ⅳ相比,湿地Ⅰ和Ⅱ分别实现N₂O减排30.29%~60.63%（P<0.05）和43.10%~73.87%（P<0.05）.各组湿地系统在典型周期内排放的CH₄和N₂O引起的综合GWP（以CO₂-eq计）分别为（85.21±6.48）、（49.24±3.52）、（127.97±11.44）和（137.13±11.45）g·m^-2,铁碳微电解填料与沸石的联合使用有效实现了人工湿地温室气体的减排.总体而言,湿地Ⅱ在间歇曝气的条件下对污水净化效果最好,温室气体的减排效果最佳.     

人工湿地对城市生活污水的深度净化效果研究：冬季和夏季对比

采用改进的三级串联垂直流人工湿地对大连2个典型城市污水处理厂的二级出水进行深度净化处理,在大连户外自然条件下常年连续运行,对该人工湿地在夏季、冬季和初春气候条件的运行效果进行对比,重点考察了其对COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP的去除效果.其中夏季（6～8月）COD、 TN、 NH⁺₄-Ｎ和TP平均去除率分别达到了88.5%、 76%、 100%和98%,冬季（11月～次年1月）去除率分别达到了88%、 85.3%、 86.4%和97%;初春(2～4月)去除率分别达到了87.7%、 76.7%、 70.3%和95.5%.夏季、 冬季和初春出水水质为：COD为2.8、 3.8和3.9 mg·L^-1;TP为0.02、 0.05和0.07 mg·L^-1;TN为6.8、 2.9和9.2 mg/L;NH⁺₄-Ｎ为0.01、 0.3和8.1 mg/L.结果表明,该人工湿地对大连城市生活污水深度净化效果显著,其中COD和TP去除效果稳定,出水水质好于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类质量标准;而出水中TN和NH⁺₄-Ｎ分别达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A和一级B标准.各污染物在夏季、 冬季和初春的脱除负荷分别达到了COD为4.9、 5.1和5.0　g·(m²·d)^-1;TN为3.4、 3.0和5.5　g·(m²·d)^-1;NH⁺₄-Ｎ为0.2、 0.6和3.7　g·(m²·d)^-1;TP为0.15、 0.30和0.28　g·(m²·d)^-1.对比不同季节人工湿地对各种污染物的去除率及脱除负荷,各污染物的去除受季节影响并不显著,但是NH⁺₄-Ｎ和TN的去除受进水污染负荷影响较大.     

黄河清水沟改道以来河口新生湿地动态监测研究

利用1976-12-2003-01共22个时相的卫星遥感数据,以及GIS空间分析手段,对黄河清水沟改道以来河口新生湿地的时空动态进行了系统研究。通过对不同时相遥感影像的目视解译获得水陆界限,在GIS支持下对研究区内的水陆边界进行比较,确定侵蚀区和淤积区,并计算其面积。结果表明,在黄河泥沙沉积和海洋侵蚀的双重作用下,河口新生湿地的增加和减少交替进行,且近年来净增加面积呈现减少趋势。27年余净增加河口新生湿地17154.41hm₂,1993年以前为净增加,此后则逐步减少。1993年之前的增加部位为新河口区和东南沿海区,减少部位在老河口区,之后则老河口区增加,新河口区和东南沿海区减少。