4种沉水植物对白洋淀富营养化水体净化效果的研究

利用白洋淀富营养化的湖水和底泥与蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻4种沉水植物分别组成室内静态模拟的生长体系,研究4种沉水植物在白洋淀富营养化环境下的生长状况,以及不同沉水植物生长体系对水体磷、氮及有机物的净化效果。结果表明：试验所用沉水植物对富营养化湖水、底泥具有一定的耐受能力,在试验条件中生长良好,长度与生物量都明显增加,并能有效地降低水体中的总磷、氨氮及总氮浓度。试验21 d后,蓖齿眼子菜、马来眼子菜、金鱼藻和黑藻所在的生长体系对水体中总磷的去除能力分别为：4.68、4.72、4.92和5.03μg·d-1·g-1,去除率分别为：83.59%、84.35%、87.84%和89.88%;对水体中氨氮的去除能力分别为：11.42、10.75、12.02和11.90μg·d-1·g-1,去除率分别为：74.98%、70.58%、78.96%和78.11%;对总氮的去除能力分别为：37.69、39.79、42.02和41.65μg.d-1.g-1,去除率分别为：79.40%、83.82%、88.51%和87.73%。沉水植物生长体系对CODcr的降解有所反复,但整体呈现下降趋势。不同沉水植物生长体系总磷、总氮含量随时间降解的拟合方程表明,水体总磷、总氮浓度随时间的变化呈负指数形式衰减。沉水植物对水体营养盐浓度的影响通过多种途径实现,底泥在营养盐的归趋中起着重要的作用。     

沉水植物对水-沉积物界面各形态氮含量的影响

在室内模拟条件下研究沉水植物对水-沉积物界面的上覆水、不同层次的间隙水和沉积物中不同形态氮含量的影响.结果表明:总体上,上覆水和间隙水中不同形态氮含量的顺序为有机氮＞氨氮＞硝态氮;沉积物中可交换态无机氮以氨氮为主,沉水植物的存在并没有改变这一格局.不同处理不同层次的间隙水中,各形态氮含量均为下层＞中层＞上层,但沉积物中氨氮和硝态氮含量变化规律不明显.水-沉积物界面氨氮和硝态氮含量呈现明显季节性变化.总之,水-沉积物界面氨氮是沉积物向上覆水扩散的主要氮组分,沉水植物降低了氨氮和硝态氮的扩散通量.     

水体氮浓度、形态对黑藻和狐尾藻光合特征的影响

利用黑藻和狐尾藻研究了水体氮浓度和形态对沉水植物光合特征的影响.结果表明,狐尾藻在TN≤3mg/L、黑藻在TN≤4mg/L范围内其净光合速率、最大净光合速率和暗呼吸速率均随水体总氮浓度的增加而增大,对光合作用有利,超过这个范围时,这两种供试植物的光合作用受到抑制,净光合速率和最大净光合速率降低,暗呼吸速率急剧上升;在本实验条件下,这两种供试植物的光合补偿点和光合饱和点随氮浓度的变化没有表现出规律性.在总氮一定的条件下黑藻和狐尾藻的净光合速率和最大净光合速率均随水中铵氮的增加而降低,暗呼吸速率和光合补偿点随铵氮增加而升高,说明水体铵氮的增加对黑藻和狐尾藻具有一定的毒害作用,抑制了光合作用;在本研究条件下光合饱和点对氮形态比例的变化没有明显的响应.结合我国湖泊N营养现状,可初步推断我国大部分湖泊氮浓度不会对黑藻和狐尾藻的光合作用产生直接的危害,但在水生生态系统的恢复过程中,要根据水生植物对不同氮形态的喜好特性和水质情况选择先锋物种.图2表3参27     

菹草对湖泊水质及浮游植物群落结构的影响

沉水植物的季节性死亡分解会引起水体环境的巨大改变,如大量释放有机碳和氮磷等植物营养素,进而可能引起浮游植物群落结构的显著变化.本文以菹草为例,调查了我国江淮中下游平原14个浅水湖泊中该物种春季生长期和夏季衰亡期水环境物理化学指标和浮游植物相关参数,并量化了菹草衰亡对水质和浮游植物群落结构的影响.结果表明,在春季,菹草的生长显著抑制了沉积物的悬浮,提高了水体的透明度,同时菹草在生长过程中,吸收了水体中的营养元素并将其储存在植株体内或输送到沉积物中,菹草的光合作用还显著提高了水体的溶解氧和pH.然而,夏季菹草的衰亡使得湖水变得十分浑浊,水体有机质含量显著上升.此外,本研究还发现夏季有草区与无草区浮游植物组成和蓝藻生物量差异显著,对应的蓝藻占总藻生物量的比值分别为18.96%和34.05%.菹草衰亡区的蓝藻表现出更大生物量的原因如下:一是植株体的分解为蓝藻提供了充足的有机质和氮磷物质,为蓝藻的增殖提供了营养来源;二是夏季菹草衰亡导致水体浊度增加,使得蓝藻在竞争中占据了更好生态位,使其具备更大的氮、磷营养盐利用效率.     

螺蚌和沉水植物搭配对微污染水体的净化作用

通过开展单植不同种类沉水植物及"不同种类的沉水植物+螺蚌"组合搭配对微污染水体的净化能力对比研究,寻求系统稳定性最好、水质净化最佳的组合。2013年8月至2014年3月间的水箱小试研究结果表明,"铜锈环棱螺+椭圆背角无齿蚌+轮叶黑藻+篦齿眼子菜"组合的水质净化作用最佳,对CO D、TN、TP去除率分别为58.79%、64.30%和88.57%,对浮游生物的抑制效果最明显,水箱里基本无水绵及浮萍生长,轮叶黑藻长势较篦齿眼子菜好、生长逐渐占优势。2014年5月-8月的中试研究进一步验证水箱小试的结论,COD、TN和TP的平均去除率分别为57.93%、60.12%和49.28%,轮叶黑藻长势更好。     

不同沉水植物组配对北大港水库水体净化效果的影响

针对北大港水库沉水植物单一、水体自净能力差的特点,研究了狐尾藻、金鱼藻、篦齿眼子菜不同组配方式对水体净化效果的影响。结果表明:狐尾藻可为水体微生物提供良好的载体,降低水体中氮、磷等含量,抑制悬浮物质再悬浮,提高水体透明度。沉水植物组配则在不同程度上提高了对水体的净化效果,提高了污染物质的去除率,改善了水体环境,并且狐尾藻与金鱼藻、篦齿眼子菜组配时,金鱼藻、篦齿眼子菜生长良好且狐尾藻生长受到抑制。通过采用MATLAB软件综合分析可看出,狐尾藻、金鱼藻和篦齿眼子菜组配的水质处理效果最好,说明可在现有基础上在北大港水库引种金鱼藻和篦齿眼子菜,改善北大港水库水生态环境,提高水体自我净化能力。     

不同调理剂对2种沉水植物好氧堆肥腐熟效果的影响

为探讨大型沉水植物资源化利用的新途径,防止二次污染,以白洋淀较为丰富的沉水植物为原料,选择湿地底泥、生物炭和微生物菌剂为调理剂进行堆肥实验,共设置6个处理组及2个对照组,以研究不同调理剂对沉水植物好氧堆肥腐熟效果的影响。结果表明,同时添加湿地底泥和生物炭的2个处理组能明显加快堆肥进程,温度可迅速升高到54.8和54.4 ℃,且高温持续时间更长;添加自制微生物菌剂处理组的有机质消耗率和全氮增长率显著高于添加复合微生物菌剂的处理组,添加生物炭和湿地底泥处理组堆肥产品的腐殖化指数(HA/FA)更高;半纤维素、纤维素和木质素的最大降解率分别为43.94%、26.92%和13.54%;堆肥结束时,所有处理的种子发芽指数均大于100%。自制微生物菌剂能显著影响碳、氮的转化进程;而生物炭能更能促进堆肥形成稳定的腐殖质,其腐熟效果较湿地底泥也更加显著。     

沉水植物及丝状绿藻对氮、磷负荷的响应

为探究外、内源营养盐对沉水植物和丝状绿藻之间生态学关系的影响，该研究以密刺苦草(Vallisneria denseserrulata Makino)和孤枝根枝藻(Rhizoclonium hieroglyphicam Kütz)为研究对象，在实验室条件下建立“沉积物-密刺苦草-孤枝根枝藻”处理系统，分析测定了不同营养盐负荷下水体理化因子、沉积物中氮磷含量、密刺苦草和孤枝根枝藻的生长指标。研究发现：（1）非持续性输入外源营养盐能够导致水体TN和TP浓度较短暂地周期性升高，沉积物持续性营养释放是主导水体N和P浓度稳定的关键因素。（2）在TN和TP浓度分别不超过14.39和3.93 mg/L的水体中，密刺苦草通过调节植株生物量分配来适应营养盐负荷，其增加生物量的形式是植株增高（较对照增加15%～25%）和分蘖数减少（较对照减少12%～43%）。（3）外源营养盐促进了孤枝根枝藻的生长（生物量较对照增加65%），其中N（水体TN>10 mg/L）能够影响孤枝根枝藻在水体中的生长位置，孤枝根枝藻的遮阴作用抑制了密刺苦草的生长。     

草型湖泊与藻型湖泊水体中氮的组成和循环方式——惠州南湖水生态修复与构建工程前后的水体氮营养变化

通过对南湖水生态修复前后的水体中TN、Nn4^＋-N、NO3^- -N、NO2^- -N的比较,得知TN下降了59．58％,除NO2^- —N外,其他形态的氮均有不同程度的下降。同时水体中不同形态的氮的比例也发生了变化。底泥中,NH4^＋ -N的释放量降低了16．92％,有机悬浮物浓度大幅度下降。沉水植物使溶解氧含量升高,加速了有机氮的矿化作用和亚硝化作用。氮的循环方式,由原来以藻类为主要循环中介转变为以沉水植物为主要循环中介,从而大幅度降低了氮的循环速率和通量,湖泊的富营养化现象得到有效控制。