碱蓬浮床对海水养殖尾水的修复效果

[目的]利用碱蓬浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水进行修复,为治理严重的海洋环境问题提供新的方法。[方法]通过设计一种兼具物理、化学、生物协同作用的新型组合式碱蓬(Suaeda salsa)浮床,研究其对富营养化海水养殖尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸钾指数(COD_(Mn))、氨氮(NH_4~+-N)的去除效果,并与传统浮床进行对比。[结果]组合式浮床对TN,NH_4~+-N,TP,COD_(Mn)的去除率分别为62.14%,93.94%,73.05%和60.91%,较传统浮床去除率分别提高了27.36%,21.27%,19.51%,12.43%。[结论]组合式浮床对富营养化、高盐碱的海水养殖尾水具有明显的修复能力。     

酸模浮床对污染水体净化效果及机理分析

以南京地区河道岸坡常见陆生植物酸模为试材,制成生态浮床,研究酸模浮床以及无植物浮床对污染水体氮磷的净化效果及其机理。结果表明:酸模对TN,NH4 -N去除率达92.40%,97.00%,为对照组去除率的4.47倍、1.10倍,其中酸模对NH4 -N的去除主要依靠水体微生物硝化反应,而对照组NH4 -N去除率较高的主要原因主要是氨的挥发引起;酸模组水体中NO3--N浓度出现先增高后降低的趋势,对照组则无显著变化;酸模对水体TP,COD去除效果明显,酸模组TP,COD浓度分别比初始降低了79.17%,86.63%,与对照组差异显著。结果表明,酸模对污染水体中氮磷具有良好的净化效果,可作为水体生态修复的优良物种而使用。     

模拟人工湿地不同植物配植对富营养化水体修复能力研究

选用临汾本土的3种湿生植物薄荷、芦苇和藨草,按芦苇+藨草、芦苇+薄荷、藨草+薄荷、芦苇+藨草+薄荷4种组合方式配植,构建小型模拟人工湿地,通过测定其对TP(总磷)、TN(总氮)、NH+4-N(氨氮)、COD(化学需氧量)的去除率来研究不同植物组合对不同浓度富营养化水体的修复能力。试验结果表明:轻度处理下,对TP、TN、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合;中度处理下,对TP、TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合,对NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合;重度处理下,对TP、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合。     

养殖池塘废水灌溉下稻田减量施肥试验研究

采用田间试验,以当地常规施肥和灌溉为对照(CK),研究了减量施用氮、磷肥条件下,稻田湿地生态系统对池塘养殖废水中氮、磷的消纳效果,池塘养殖废水灌溉后对稻田田面水和渗漏水水质、水稻养分吸收和产量的影响。结果表明,稻田系统可有效消除池塘养殖废水中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO-3-N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)、颗粒态磷(PP)、总磷(TP),其去除率随着施肥量的减少而增加,在常规施肥量、减量施肥20%和减量施肥40%情况下对池塘养殖废水TN的去除率平均分别为25.1%、38.9%和50.5%,对TP的去除率平均分别为56.4%、71.2%和76.2%,对氮、磷的去除以NH_4~+-N、NO-3-N和PP为主;池塘养殖废水灌溉后,稻田田面水和渗漏水中NH_4~+-N、NO-3-N、TN、DP、PP、TP质量浓度会随着施肥量减少呈现下降趋势,减量施肥20%和减量施肥40%下,田面水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低5.8%和23.4%、20.8%和35.5%;渗漏水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低18.3%和27.5%、23.1%和45.8%。在水稻养分吸收和产量构成方面,减量施肥20%后,池塘养殖废水中的营养物质能满足水稻的养分需求;池塘养殖废水灌溉时,水稻产量以常规施肥量处理最高(较CK增产2.3%),常规施肥量80%的处理其产量与CK相似,而常规施肥量60%的处理其产量较CK显著降低。综合考虑水稻种植的经济效益和环境效益,建议池塘养殖废水灌溉条件下施肥水平应在常规施肥量的80%左右。     

3种浮床植物对关中地区2种污染源涝池水体净化效率研究

基于对植物修复空间特异性的理解,针对联通关中水系的涝池近年来出现的水体富营养化和黑臭现象,选取常见浮床植物美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾,通过室外水培试验,探究其对涝池污染原水的净化效果,试验共持续35天。结果表明:(1)试验结束时,3种植物在株高、根长生物量均有显著增加,增长率表现为美人蕉水菖蒲西伯利亚鸢尾。(2)美人蕉、水菖蒲和西伯利亚鸢尾对水体中TN的平均去除率分别为56.18%,52.17%,60.76%,均显著高于对照组(P0.05);美人蕉和水菖蒲对水体中TP平均去除率分别为55.42%和58.32%,均显著高于对照组(P0.05),而西伯利亚鸢尾组与对照组无显著差异(P0.05),此外美人蕉和水菖蒲还能起到调节水体pH和DO的作用。(3)3种植物对水体中NH_3—N的平均去除率分别为76.98%,65.71%,78.94%,其中美人蕉组和水菖蒲组NH_3—N的主要去除途径为植物吸收和硝化反应,西伯利亚鸢尾组NH_3—N的主要去除途径主要是氨的挥发和硝化反应等,而对照组NH_3—N去除率高达60.55%的主要原因是氨的挥发;植物组及对照组中NO_3~-—N浓度随时间均呈现增加趋势,主要与各试验组中水体硝化反应及植物吸收效率的差异性有关。(4)3种植物中,水菖蒲适用于点源和面源2种污染源涝池水体的净化,美人蕉只适合用于面源污染涝池水体的净化,而西伯利亚鸢尾净化能力较差,生长适应性差,不适宜作为水生浮床植物推广。研究结果为涝池污染水体修复的浮床植物选择提供参考。     

人工模拟污水净化系统去除生活污水氮、磷效果的比较研究

在温室内,分别以炉渣、沸石和土壤为湿地基质,水芹(Oenanthe javanica)、黑麦草(Lolium mut-liflorum)和香根草(Vetiveria zizanioides)为植被构建了模拟人工湿地和无基质的浮床植物系统处理生活污水,比较研究了不同污水净化系统去除氮、磷的效果。结果表明,在较低氮、磷负荷和水力停留时间为6 d的条件下,炉渣、沸石和土壤基质人工湿地系统对生活污水中的全氮(TN)、NH4+-N和全磷(TP)均表现出很好的净化效果,平均去除率均在91.0%以上;对NO3--N的去除率较低,为58.0%~85.5%。浮床系统因承受较高的负荷,对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除率均明显低于各基质湿地。而从污染负荷的去除率来看,土壤基质湿地对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的负荷去除率低于炉渣和沸石基质湿地;浮床各系统NO3--N负荷去除率的负增加使TN的负荷去除率降低,但其NH4+-N的负荷去除率均高于各湿地系统;浮床水芹和黑麦草系统的TP负荷去除率也高于各湿地系统。植物种类不同,其吸收N、P的能力存在很大差异。以黑麦草为植被的人工湿地和浮床系统,植物的吸收作用是各系统去氮除磷的主要机制;水芹和香根草吸收的氮、磷总量在人工湿地中远小于黑麦草,其吸收作用仅是各湿地系统去除氮、磷的一个途径;而水芹和香根草对磷的吸收则是浮床系统除磷的主要机制。     

混合浮床对南海湖湿地富营养化水体修复的作用

[目的]探究植物的交互作用对生态浮床去除N,P效率的影响,为后期南海湖湿地规模化建设提供理论依据。[方法]在自然开放水域条件下,选取适合于北方生长的3种挺水植物水葱、千屈菜、风车草为浮床植物,以高密聚乙烯空心塑料基盘为植物载体,建立单一种植与交叉混合种植两种浮床体系,在南海湖湿地保护区进行为期90 d的水质处理,研究植物生长特性及浮床净化效果。[结果] 10月份收割时,混合浮床中水葱和风车草的分蘖数分别达26和30株,生物量(鲜重)分别为1.43和1.98 kg/株。风车草浮床N累积量最好,达110.6 g/m~2,水体TN去除率34.9%。混合浮床P累积量最好,达26.02 g/m~2,水体TP去除率43.3%。[结论]植物的交互作用对植株的分蘖繁殖有一定促进作用,但不改变植物自身N,P吸收能力,植物体对N,P的累积量受生物量影响较大,3种植物在混合浮床中的整株N,P累积量要高于单植物浮床,混合浮床可作为针对南海湖富营养化水体修复的浮床形式推广使用。     

pH和曝气对水生植物去除富营养化水体中氮磷等物质的影响

利用植物浮床系统,通过室内静态模拟试验,研究了pH和曝气对水生植物净化富营养化水体影响。试验结果表明,不同pH处理6 d后,植物系统在pH8.9下对TN,CODMn,BOD5的去除效果最好,TP的去除效果在pH6.7下最好,Chla的去除效果在pH5.0下最好。然而,无植物系统中,TN,TP的去除效果在pH8.9下最好,BOD5的去除效果在pH6.7下最好,CODMn,Chla的去除效果在pH5.0下最好。有无植物系统中,曝气处理6 d后对TN影响很大,但去除率明显小于不曝气处理(P<0.001),除在豆瓣菜系统中,曝气还对CODMn去除产生一定的影响,但对TP和Chla的去除无影响。本试验结果还表明,植物修复系统和无植物系统中,不同pH处理下,水体中NH4-N,NO3-N,NO2-N的去除效果均在pH8.9处理下最好,且在pH8.9 曝气联合作用下水体中NH4-N,NO3-N,NO2-N的去除率也最高。     

冬春季多年生牧草对富营养化水体的响应及净化效果研究

在室外条件下以8种多年生牧草为材料研究其在重度富营养化水体中的生长状况及生长期间对水体氮磷的削减。结果表明,8种牧草均能适应水生环境并快速生长。经过收割后,每1m2的坦克草浮床生长期内可从水体中吸收17.5g的氮和7.5g的磷。牧草修复水体后,其作为饲料的基本指标均符合国家标准。选取室外试验中生长状况较好的4种多年生牧草进行室内模拟实验,研究其对富营养化水体的修复效应。水体TN、TP、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、COD在植物浮床系统处理下均显著下降,坦克草处理下去除率最高,对TN、TP、NO3--N、CODMn去除率分别达64.1%,92.1%,70.7%和80.7%。多年生牧草在冬春季对富营养化水体中的氮磷具有较好的净化效果,可作为水体生态修复的优良物种而使用。     

黄鸢尾对牛场养殖废水肥用过程中的耐受性研究

为更有效地利用水生植物黄鸢尾处理牛场养殖废水,初步探明黄鸢尾净化牛场养殖废水过程中的关键影响因素,以不同稀释比例牛场废水水培黄鸢尾为研究对象,通过探究黄鸢尾的生长速率与稀释浓度的关系,分析黄鸢尾生长速率与各个污染物指标去除率之间相关性,研究黄鸢尾在牛场废水不同稀释浓度下的耐受性。结果表明:黄鸢尾作为水质净化系统中常见的植物,能有效降低牛场废水中的氮磷,净化水质。当牛场废水浓度高于T3水平(15∶1稀释)时,表现出生长受抑制,一周之后,黄鸢尾对COD、NH_4~+-N、TN和TP的去除率可以达到57.1%、59.49%、82.59%和72.39%,其中对TN、TP去除效果最为显著。研究表明,当牛场废水稀释之后,控制稀释比例在T3水平时,黄鸢尾生长不会受到抑制,对牛场粪污废水中的污染物表现出较好的消纳和去除效果。     

焦岗湖本土水生植物的水质净化试验

[目的]针对淮南市焦岗湖近期污染物超标问题,开展本土4种水生植物进行水质净化试验,为焦岗湖利用水生植物修复水质提供可靠依据。[方法]在对淮南市焦岗湖水质检测的基础上,选取焦岗湖本土种植的泽泻(Alisma plantago-aquatica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)以及金鱼藻(Ceratophyllum demersum)等水生植物为研究对象,在人工模拟自然条件下,研究其对焦岗湖水体中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_3-N)、化学需氧量(COD)等污染物的去除效果。[结果]千屈菜、泽泻和石菖蒲对TN去除率较好;石菖蒲和金鱼藻对氨氮去除效果良好,千屈菜对TP去除效果最佳,而对于COD而言,4种水生植物均有较为理想的去除效果。[结论]所选取的4种水生植物对各污染物均有一定的去除效果,将水生植物的种植面积、数量和时间进行优化配置,可用于焦岗湖水质改良。     

青海湖流域河流生态系统评价指标间的相关性

[目的]研究河岸草甸生态特征、河岸土壤性状及河流水质评价指标间的相关性,为评价青海湖流域河流生态系统提供科学依据。[方法]通过对青海湖流域内主要河流沿海拔梯度进行野外采集河流水样、河岸表层土壤和统计植被生长特征,并且结合室内试验分析。[结果]青海湖流域河流生态系统18个评价指标随着海拔梯度的变化均表现出一定规律性,河岸植被、表层土壤及河流水样各评价指标间具有明显的相关性。由相关分析和主成分分析可知,COD(化学需氧量)与Pb、盖度与有机质、生物量与丰富度间具有极显著正相关(p0.01),河岸土壤砂粒与河流水中全氮含量、全盐量与盖度、砂粒与丰富度间具有极显著负相关(p0.01);化学需氧量、有机质、盖度和砷元素可以作为评价河流生态系统优良状况的主要指标。[结论]人类活动对青海湖流域沿河草甸生态系统的负面影响已经显现,必须降低草场的载畜量和减少不必要的工程建设,以实现区域生态、社会和经济可持续发展。     

6种水生植物及其组合对模拟污水中磷的净化效果

[目的]针对河流湖泊水体污染严重现状,选择6种水生植物进行水质净化试验,为污染水体的水生植物治理提供选择依据。[方法]选择6种具观赏效果的水生植物菖蒲、美人蕉、大薸、凤眼莲、金鱼藻、穗花狐尾藻,采用静态水培的方法,研究6种水生植物及其组合对不同浓度模拟污水中总磷净化效果。[结果]单一水生植物试验中,凤眼莲在高(2 mg/L)、中浓度(0.5 mg/L)磷水体中总磷去除效果最好,去除率分别为95.9%,93.4%。金鱼藻在低浓度磷(0.1 mg/L)水体中总磷去除效果最好,去除率为91.1%。组合水生植物试验中,高浓度磷水体中金鱼藻+菖蒲+凤眼莲的水生植物组合对水体中总磷去除效果最好,去除率为96%。中浓度磷水体中穗花狐尾藻+菖蒲+凤眼莲水生植物组合总磷去除效果最好,去除率为98.8%。低浓度磷水体中穗花狐尾藻+菖蒲+大薸水生植物组合总磷去除效果最好,去除率为94.3%。[结论]选择的6种水生植物对总磷均有一定的去除效果,对水生植物的种植数量、面积、时间以及组合方式进行优化配置,可用于污染水体水质净化。     

黑河中游荒漠植物生长与降水、土壤水和地下水的关系

[目的]分析荒漠化防治中植物生长与降水、土壤水和地下水的关系,为荒漠区植被修复与保护提供科学依据。[方法]在黑河中游荒漠区建立荒漠化综合防治试验站进行长期定位监测,取得降水、土壤水、地下水、植物盖度、生物量等数据,采用特征参数算法、相关分析法和逐步多元回归方法,对植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型进行分析。[结果](1)2006—2014年,土壤质量含水率、生物量、盖度变化接近且最大,降水量次之,地下水埋深最小;生物量、盖度呈波动性增大趋势较明显,降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势,但不明显。(2)在植物生长季的3—11月期间,土壤各层含水率变化步调基本一致,植物平均生物量和盖度变化步调基本一致,降水量和地下水埋深变化步调基本一致。(3)建立了盖度与0—20cm土壤质量含水率、生物量与0—20cm土壤质量含水率回归方程,且均通过了R拟合检验,F方差检验,t回归系数检验,通过模型预测盖度、生物量的变差分别为99.0%和91.4%,预测盖度和生物量变化的准确率分别可达86.5%,78.9%。[结论]黑河中游荒漠植被的生长与环境水分变化关系十分密切,可通过水资源管理修复植被,也可根据植被生长状况评估水资源管理工作。     

富营养化水体中芦苇和菖蒲浮床氮净化能力比较研究

以小兴凯湖水为原水配制不同富营养化程度的污水,比较了芦苇和菖蒲浮床系统对TN的去除效果,分析了植物根系特征和植物吸收氮总量与氮去除效率和速率之间的关系,研究氮去除的主要途径和主要影响因素。结果表明,芦苇和菖蒲浮床对TN均有较强的净化能力,在TN浓度分别为9．63、4．58mg·L^-1的污水中,芦苇浮床对TN的平均去除率分别为91．5％和84．2％,菖蒲浮床的去除效率分别为89．9％和82．8％,植物吸收对氮去除的贡献率为36．4％～77．1％。两种污水中,芦苇浮床在生长末期前2d对TN的平均去除速率分别为4．20、1．77mg·L^-1·d^-1,显著高于菖蒲浮床的1．75、1．04mg·L^-1·d^-1。两种植物的根系总长度、表面积和体积3个指标均与TN去除速率呈正相关关系（R≥0．826,P〈0．01）,根系发达程度是影响TN去除速率的主要因素。     

盐地碱蓬浮床对海水养殖水体原位修复的效果

[目的]研究盐地碱蓬(Suaeda salsa)由陆地生境转移到浮床盐水生环境后的生长情况及其对海水养殖池塘水体原位修复的效果,为利用盐生植物原位修复海水养殖池塘提供方法。[方法]测定修复期间盐水浮床和陆地两种生境下盐地碱蓬的生长及生理生化指标,并监测海水养殖池塘水体水质。[结果]试验期内浮床生境中盐地碱蓬适应良好,生物量显著增加,其中浮床生境盐地碱蓬根系活力、叶片含氮量分别显著高于同期陆地生境中的盐地碱蓬。水质检测表明,修复后浮床区水体中总氮、总磷、氨氮和化学需氧量分别为3.34,0.20,0.47,0.35mg/L,均明显低于对照区,去除效果良好。[结论]盐地碱蓬从陆地生境转移到浮床盐水生境后可以适应水生环境,并通过根系吸收部分去除水中的氮、磷等污染元素。盐地碱蓬原位修复海水养殖池塘水体具有较好的潜力。     

极浅型潜流人工湿地用于污水处理和风沙土改良的中试研究

[目的]就利用极浅型潜流人工湿地同步处理污水和改良风沙土的可行性进行中试,为后续相关工程的设计、建设和运行提供科学依据。[方法]以污水处理厂初沉池出水为原水,以取自毛乌素沙漠的风沙土为湿地填料,以高羊茅、黑麦草和狗牙根为湿地栽培植物,研究并分析湿地对水中污染物的去除效果和在风沙土的富集特征。[结果]经过15个月的运行,各湿地对污水中COD,TN以及TP的平均去除率分别高于原土68.75%,70.09%和62.74%。运行完毕后,各湿地风沙土较原土有机质、全氮含量显著增加(p0.05),全磷含量虽呈增加趋势但增幅不显著(p0.05),其中风沙土有机质、全氮及全磷含量分别较原土增加了10.64~18.77,8.74~13.98,0.34~0.55倍。[结论]利用极浅型潜流人工湿地同步处理污水和改良风沙土可行。它既能高效净化污水,又可快速提升风沙土的生产力。     

Effects of Vegetation, Season and Temperature on the Removal of Pollutants in Experimental Floating Treatment Wetlands

The research and interest towards the use of constructed floating wetlands for (waste)water treatment is emerging as more treatment opportunities are marked out, and the technique is applied more often. To evaluate the effect of a floating macrophyte mat and the influence of temperature and season on physico-chemical changes and removal, two constructed floating wetlands (CFWs), including a floating macrophyte mat, and a control, without emergent vegetation, were built. Raw domestic wastewater from a wastewater treatment plant was added on day 0. Removal of total nitrogen, NH₄–N, NO₃–N, P, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon and heavy metals (Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) was studied during 17 batch-fed testing periods with a retention time of 11 days (February–March 2007 and August 2007–September 2008). In general, the CFWs performed better than the control. Average removal efficiencies for NH₄–N, total nitrogen, P and COD were respectively 35%, 42%, 22% and 53% for the CFWs, and 3%, 15%, 6% and 33% for the control. The pH was significantly lower in the CFWs (7.08?±?0.21) than in the control (7.48?±?0.26) after 11 days. The removal efficiencies of NH₄–N, total nitrogen and COD were significantly higher in the CFWs as the presence of the floating macrophyte mat influenced positively their removal. Total nitrogen, NH₄–N and P removal was significantly influenced by temperature with the highest removal between 5°C and 15°C. At lower and higher temperatures, removal relapsed. In general, temperature seemed to be the steering factor rather than season. The presence of the floating macrophyte mat restrained the increase of the water temperature when air temperature was >15°C. Although the mat hampered oxygen diffusion from the air towards the water column, the redox potential measured in the rootmat was higher than the value obtained in the control at the same depth, indicating that the release of oxygen from the roots could stimulate oxygen consuming reactions within the root mat, and root oxygen release was higher than oxygen diffusion from the air.