水温变化期“溞草共建”系统对沙河水库水质与底泥净化效能的中试研究

针对北京市沙河水库水体环境自净能力弱、水质较差等问题,通过构建“溞草共建”系统进行中试实验,研究水温变化期,水深对大型溞和沉水植物生长状况以及“溞草共建”系统对水库水体和底泥污染物去除的影响.结果表明,系统运行前期,大型溞生长发育正常;但是系统运行后期,水温降低,大型溞的生理活动将被抑制,并产生休眠卵甚至死亡.3种沉水植物对水深的适应能力表现为：金鱼藻>黑藻>狐尾藻;对水温的适应能力表现为：黑藻>金鱼藻>狐尾藻.系统运行前期,水体透明度、叶绿素a含量以及COD、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP的去除率均随着大型溞的投加和沉水植物长势渐好而逐渐增加,但系统运行后期,以上指标均随着大型溞和沉水植物的死亡而逐渐降低.系统运行前期,组合系统对底泥污染物具有较好的去除效果,底泥中有机质、TN、TP的去除率分别可以达到8.7%、6.2%和19.3%.系统运行后期,底泥有机质、总氮、总磷含量逐渐上升.本研究可为北京市再生水补给河湖水库的水生态修复及其“溞草共建”系统构建提供理论支撑和...     

阿什河流域10种水生植物对水质氮磷的净化能力比较

阿什河是松花江重要的一级支流,水环境污染问题最为突出.针对阿什河流域氮磷污染严重、水质恶化、生物多样性低等问题,选取千屈菜（Lythrum salicaria）、菖蒲（Acorus calamus）、泽泻（Alisma plantago-aquatica）、慈姑（Sagittaria trifolia）、芦苇（Phragmites australis）、菰（Zizania latifolia）、显脉苔草（Carex kirganica）、水葱（Scirpus validus）、狭叶香蒲（Typha angustifolia）、香蒲（Typha orientalis）10种阿什河流域常见植物作为研究对象,在室内静水条件下对其氮磷富集和水质净化的能力进行比较研究.结果表明:①不同植物净增生物量之间具有显著差异（P < 0.05）,生物量的变化范围为492.71~939.19 g/m2,其中净增生物量最高的泽泻是最低的慈姑的1.91倍.②不同植物的植株茎叶部和根部的氮、磷含量也具有一定的差异,茎叶部TN含量（以质量分数计）为3.46~19.55 mg/g,TP含量为1.34~4.77 mg/g;根部TN含量为3.88~13.59 mg/g,TP含量为1.16~7.59 mg/g;TN、TP在茎叶部的富集能力均大于根部,有效刈割是彻底去除污染物的有效手段.③在水体中TN、TP浓度（以质量浓度计）为2.08~3.03、0.56~0.77 mg/L时,不同植物对水质的净化能力也存在一定的差异,不同植物对TN、TP的去除率为64.96%~86.03%、64.64%~85.12%.④不同植物TN、TP富集贡献率范围分别为50.24%~80.71%、54.85%~93.44%.研究显示,植物净增生物量湿质量、干质量均与TP富集率相关性较高,可以作为植物筛选的一个重要的参考因素;水葱、芦苇、菰和千屈菜可作为阿什河流域生态修复的备选植物.      

冬季水生高等植物对富营养化湖水的净化作用

在太湖一湖湾的物理-生态工程围区内,采用覆膜和改变生态位的越冬技术,使喜早莲子草、风眼莲等漂浮植物能安全越冬,并有效地改善水体透明度,为沉水植物生长及种群自我演替提供了保障。静态试验结果表明,采取简易的防寒越冬技术,改变生态位的喜早莲子草对TN、NH₄⁺－N、Chla的去除率达77.2％、90.1％、58.3％,透明度提高1.5倍：对喜早莲子草覆膜并间种沉水植物,这一镶嵌组合群落对TN、NH₄⁺－N、CHla的去除率达65.7％、90.7％、58.7％,透明度提高1.6倍。动态试验结果表明,当富营养化湖水在围区内滞留时间达7.33d时,经越各处理的镶嵌组合群落使围区内水体透明度达90～100cm,比围区外提高2.6－3.0倍,对TN、TP及NH₄⁺－N的浓度分别比围区外降低37.5％、52.0％及75.4％;而滞留时间低于4.33d时,净化效果不明显。     

武汉东湖水生植被重建及水质改善试验研究

普遍存在的水体富营养化及水生植被衰退引起水生态系统崩溃和水质恶化,受损湖泊进行水生植被(特别是沉水植被)的修复/重建被认为是改善湖泊水质和湖泊生态恢复的重要手段。研究在严重富营养化的东湖水果湖边建立的围隔中开展,采用多种措施对围隔的底质和水质进行适当改善,依据自然湖泊中水生植被分布和植物种类组成的特点,选用14种常见的土著水生植物在该区进行移栽与群落构建。经过水生植被的重建,所移栽的14种水生植物全部存活,并建立起相对稳定的植被群落,而且经过随后4个月的水质监测,发现植被重建后围隔内的水质得到显著改善,尤其是水的色度、透明度和叶绿素含量改善最为明显,与围隔外(即东湖I站)相比,围隔内除NO3-外湖水中的各种营养盐含量以及底泥中TP的含量都不同程度的降低,其中以TPW降幅最大;PCA分析发现构建的植物群落结构主要受水体的TPW、氨氮浓度、电导率、水下消光系数以及底泥的TPS影响;pH、COND、ORP、TPs、DO、碱度、Kd、PO43-、NO3-、TPW和DIC这些主要的环境梯度对构建的水生植物群落中各层片上的各种优势物种体内TN、TP含量影响最大。总而言之,本研究实现了水体从"浊水态"向"清水态"的快速转换。这一结果表明在富营养湖泊中通过建立围隔,采用"化整为零"的策略逐步恢复水生植被是一个可行方案。此外,增加水生植物物种多样性可以增加植被恢复的成效。     

Arsenic accumulation and translocation in the submerged macrophyte Hydrilla verticillata (L.f.) Royle

Worldwide contamination of arsenic in aquatic systems requires the development of a cost-effective, in situ phytoremediation technology. Hydrilla verticillata (L.f.) Royle, a submerged macrophyte widely distributed throughout the world, has the potential to effectively remove heavy metals from water. In order to understand the potential of H. verticillata for As phytofiltration and its impacts on As cycling in the water system, we investigated As accumulation, speciation and translocation in H. verticillata plants. Plant shoots showed a significant accumulation of As, with a maximum of >700 μg g⁻¹ dry weight (DW) after exposure to 20 μM arsenate [As(V)] or arsenite [As(III)] for 4 d, with no significant differences between the As(V) and As(III) treatments (P > 0.05). In addition, results of an in planta transport experiment showed that, after exposure of root and shoot to 2 μM As(V) and As(III) for 4 d, the bioconcentration factor (BCF) in roots for As(V) was almost twofold than that of As(III). Higher As BCFs in roots compared to shoots was also observed. Arsenic accumulated primarily in the cell walls of root cells (>73% of the total As in roots) and in the soluble parts of leaves (>60% of the total As in leaves). Regardless of the form of As supplied [As(III) or As(V)], As(V) was the dominant form in roots and As(III) was the dominant form in leaves. Further, basipetal translocation of As in this plant (?17%) was markedly higher than acropetal translocation (?3%). Because of accumulation of As in the shoot and immobilization of As below ground in roots, H. verticillata is a potential As phytofiltrator for bioremediation.     

固相微萃取技术在苯胺等突发性水环境污染事故中的应用

建立了固相微萃取与车载气相色谱-质谱联用技术现场快速定量分析突发性水环境污染事故中的硝基苯、苯酚、苯胺3种半挥发性有机物的方法。选用PA萃取纤维,调节水样p H为8.5,加入30%的氯化钠,45℃顶空萃取30 min可得最佳萃取效果。在最佳实验条件下,硝基苯、苯酚、苯胺的方法检出限分别为0.68、3.2、4.88μg/L;平行测定7次的相对标准偏差分别为5.37%、8.31%、2.86%;3种化合物的相关性系数均大于0.99;对实际样品测定的加标回收率在61.1%~120%。     

The Shallow‐Water Component of the Chesapeake Bay Environmental Model Package

The shallow‐water component of the Chesapeake Bay Environmental Model Package emphasizes the regions of the system inside the 2‐m depth contour. The model of these regions is unified with the system‐wide model but places emphasis on locally significant components and processes, notably submerged aquatic vegetation (SAV), sediment resuspension, and their interaction with light attenuation (Ke). The SAV model is found to be most suited for computing the equilibrium distribution of perennial species. Addition of plant structure and propagation are recommended to improve representation of observed trends in SAV area. Two approaches are taken to examining shallow‐water Ke. The first compares observed and computed differences between deep‐ and shallow‐water Ke. No consistent difference in observations is noted. In the preponderance of regions examined, computed shallow‐water Ke exceeds computed deep‐water Ke. The second approach directly compares Ke measured in shallow water with modeled results. Model values are primarily lower than observed, in contrast to results in deep water where model values exceed observed. The shortfall in computed Ke mirrors a similar shortfall in computed suspended solids. Improved model representation of Ke requires process‐based investigations into suspended solids dynamics as well as increased model resolution in shallow‐water regions.     

北京市河流沉水植物水环境适应性研究

沉水植物是退化水体生态系统恢复过程中的重要奠基者.调查研究沉水植物的水环境适应性,对于制定不同污染程度水体的植被恢复对策具有重要指导意义.通过对北京市主要河流水系有沉水植物的36个样地进行了群落结构调查,共发现15个沉水植物物种.主成分分析结果表明,氨氮、总氮、总磷是影响沉水植物分布的主要因素;典范对应分析结果表明,沉水植物的分布主要受水体中化学营养盐含量和透明度的影响.综合分析判定,沉水植物有不同的水质适应区间,轮藻、黑藻、马来眼子菜等物种是清洁种,金鱼藻属于广布物种,而蓖齿眼子菜、菹草为耐污种.     

水体水质理化性质与沉水植物生长的生物学特征相关性研究

为探讨沉水植物生长影响的水质理化性质,通过室外静态模拟实验,3种沉水植物在高中低3种不同污染浓度的底质中,室内分析测定了沉水植物生物学指标和水质指标,并进行水体水质理化性质与沉水植物生物量、株高、分枝数、叶绿素之间的相关关系研究,数据的典型相关分析结果表明:在低污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻和竹叶眼子菜的生长呈显著负相关;与金鱼藻的生长呈显著正相关。在中度污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻的生长呈显著正相关;与竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。在高污染底质条件下,水体中污染物浓度与粉绿狐尾藻、竹叶眼子菜和金鱼藻的生长呈显著负相关。     

温度对湖泊沉积物中沉水植物残体厌氧分解的影响

淡水湖泊水生植物残体的腐烂分解过程为沉积物中的异养微生物提供了重要的碳源,但是目前关于温度对沉水植物残体有机质分解的影响研究还不够深入.本研究通过室内微宇宙模拟实验,研究了4℃和25℃时马来眼子菜残体在沉积物中厌氧分解特征及其主要的微生物代谢途径.结果表明,温度对马来眼子菜残体的分解影响显著,25℃实验组沉积物中总有机碳（TOC）和纤维素去除率显著高于4℃实验组.25℃实验组沉积物初始腐殖质占TOC比例为18.23%±1.47%,90 d后达到约46%,这说明微生物对马来眼子菜残体的分解促进了沉积物腐质化.此外,温度升高促进了纤维素降解细菌（如拟杆菌门,Bacteroidetes）的生长繁殖,且硫酸盐还原细菌（如GOUTA19、脱硫球菌属（Desulfocuccus）、LCP-6、HB118）和铁还原细菌（如地杆菌属,Geobacter）是沉积物中主要的优势菌种.在25℃条件下,微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷作用占马来眼子菜残体厌氧代谢的比例分别达到37.3%、27.8%和10.3%.综上所述,本研究表明温度升高促进了沉积物中马来眼子菜残体的厌氧分解,且微生物硫酸盐还原、铁还原和产甲烷过程在其厌氧分解过程中发挥了重要作用.