种植沉水植物和疏浚底泥对氮磷营养水平的影响

通过对五里湖沉积物进行不同疏浚深度(30 cm和60 cm)沉水植物恢复实验研究,结果表明:对于未种植水草的疏浚沉积物来说,疏浚并不能很好地降低水体中氮磷水平,在一定时间内,氮磷水平有恢复增加的可能;种植菹草的疏浚沉积物,除在开始阶段氮磷水平有所增加外,随时间的延长,对上覆水中的氮磷有很好的控制。所以将底泥疏浚与沉水植物的恢复相结合起来,在控制湖泊内源污染方面将达到更好的效果。     

骆马湖滨岸带4种植物氮磷与土壤氮磷含量关系

对骆马湖东部滨岸带4种植物和土壤的总氮、总磷含量进行了测定,比较了植物组织氮磷分布变化,分析了土壤氮磷的空间分布及其与植物氮磷的关系.结果表明:滨岸带植物区土壤TN、TP显著高于无草区;4种植物群落立地土壤氮磷的水平变化差异较大,TN按近滨—前滨后滨依次递减变化,而TP按后滨—近滨—前滨依次递减变化;从垂直变化来看,4种植物群落的立地土壤各层TN、TP差异显著,土壤表层(0-20 cm)TN最高;而TP最高值分别出现在黄蒿、茅草群落土壤表层以及芦苇、香蒲群落土壤次表层(20-40 cm).4种植物的叶、茎、根等组织的TN、TP差异较大,但均以叶中含量最高,茎和根中含量较低,而且植物对氮素的吸收能力远大于磷素.相关分析表明,植物叶TN与土壤表层、次表层TN显著正相关,植物叶TP与土壤表层TP极显著正相关,植物茎TP与土壤次表层TP显著负相关.芦苇和茅草对土壤氮磷的吸收富集效应较好,而香蒲和黄蒿对土壤氮磷的吸收富集效应较弱.     

不同沉水植物在太湖污染底泥上适应性生长过程及水体氮磷的响应

利用太湖五里湖污染底泥,在不破坏表层沉积物层理结构的情况下,研究太湖常见沉水植物在此底泥上适应性生长情况及其对富营养化水体的净化能力。结果表明:实验沉水植物都能在污染底泥中生长良好,同时不同沉水植物均可使上覆水体中氮和磷水平明显降低,叶绿素a的含量也大幅度的减少,水体透明度增大,水质改善。间隙水中氮磷含量在实验时间内也有一定的降低。因此,恢复太湖沉水植被,是重建富营养化湖泊生态系统的重要措施。     

太湖流域苏州片区农业面源污染负荷研究

为了研究农业面源污染来源问题,以太湖流域苏州片区为研究对象,在分析研究区农业产业特点的基础上,展开了以太湖流域种植业、水产养殖业、规模化家禽养殖业为代表的农业面源污染氮磷污染负荷计算研究,并分别进行了氮磷污染负荷实例计算。计算结果表明:2011年苏州市种植业、水产养殖业、畜禽养殖业氮磷类污染物排放量分别为:TN 2 344.12t,TP 123.78t,TN 12 915.72×103kg,TP 2 560.76t,TN 2 348.98t,TP 460.81t。研究认为:氮磷污染物排放量为水产养殖业种植业家禽养殖业,水产养殖业氮磷污染物排放量是种植业、家禽养殖业总和的4倍以上,水产养殖业是太湖流域面源污染的主要来源,为了改善太湖流域水环境,建议减少水产养殖面积和密度,降低氮磷污染物入湖量。     

白洋淀湖泊湿地中氮素分布的初步研究

湿地中氮素的空间分布在一定程度上反映了湿地环境变化的进程。对白洋淀3个典型淀区沉积物、孔隙水和上覆水中有机质和氮素进行分析,结果表明,白洋淀湖泊湿地沉积物中的有机质和全氮含量在垂直分布上表现出较好的一致性,均随深度增加而减少;但有机质和全氮分布存在空间差异性,英家淀的有机质和全氮含量均高于小杨家淀和小鸭淀;沉积物在6 cm深处,小杨家淀和小鸭淀沉积物中全氮出现一次低值,而所有采样点孔隙水中NH4 -N浓度都在此处出现一个峰值,表明6 cm深度可能是白洋淀湖泊湿地微生物降解有机氮的一个活跃区;芦苇湿地上覆水中NH4 -N和NO3--N含量都高于宽阔湖面水体,说明植被的生长不仅会促进底质有机氮的降解,其自身分泌的代谢产物及残枝败叶的腐烂也会增加水体中各种形态氮的含量,增加对水体中各种氮素的滞留,在芦苇湿地区对水面漂浮物的打捞和对芦苇的及时收割是减少湖泊湿地氮素输入的一种有效途径。     

14条环太湖河流水质与茭草、水花生氮磷含量

选取环太湖14条主要河流为研究对象,分析河流水质和水生植物优势种（水花生和茭草）中氮磷含量,探讨两者的相关性。结果表明：自实施综合整治以来,环太湖河流水质有所好转,氮污染是目前环太湖河流的主要污染特征,有效削减其入河量是太湖入湖河流治理的重要任务;水花生总氮（TN）和总磷（TP）累积能力均强于茭草,水花生叶（茎）中TN、TP含量分别是33.88~55.70 g·kg-1（22.10~29.96 g·kg-1）、4.44~8.96 g·kg-1（3.43~8.02 g·kg-1）;茭草叶（茎）中TN、TP含量分别是12.30~21.41 g·kg-1（21.75~31.22 g·kg-1）、2.06~6.58 g·kg-1（2.60~7.81 g·kg-1）。水花生和茭草叶茎中TN含量与水体中TN浓度均无显著相关性,但两种植物叶茎中TP含量与水体中TP浓度呈显著正相关,即在一定浓度范围内,水体中P浓度越高,水花生和茭草体内P的累积量越大。     

太湖流域农村黑臭河流表层沉积物营养盐的污染特征

[目的]分析农村黑臭河道沉积物中营养盐的空间分布情况和形态构成特征并给予分析与评价,为认识河流污染现状、黑臭河流治理和太湖富营养化防治提供基础数据。[方法]以江苏省宜兴市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流从上游到入河河口共采集了13个沉积物表层样,分析其总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、有机氮(Org-N)、有机碳(TOC)的空间分布特征,并对表层沉积物中碳(C)、氮(N)、磷(P)的组分分布进行耦合分析以及污染状况评价。[结果]Org-N是河流表层沉积物中氮素的主要成分,平均值为2 193.69mg/kg,占TN质量分数的90.86%;各采样点处TN,Org-N,TP和TOC含量从上游到下游总体呈现波动中上升趋势,最高值分别是最低值的2.98,3.46,6.29和1.59倍;NH_4~+-N含量的变化趋势是缓慢上升而后急速下降,而NO_3~--N含量呈现出缓慢下降而后急速上升;各采样点C/N均值为12.07,有机物以外源输入为主,TOC与TN含量具有极显著正相关(p0.01,n=13);C/P均值为2.04,TOC与TP具有显著正相关(p0.05,n=13);N/P均值为2.04,TN与TP具有极显著正相关(p0.01,n=13),N,P污染具有同源性。[结论]太湖流域农村黑臭河流沉积物环境状况属有机污染,其中氮污染程度属有机氮污染状态。     

黑河上游草地蝗虫群落特征及其与植被的关系

采用沙土覆盖和疏浚疏松以改善疏浚表泥紧实度。研究了沉水植物重建和沙土覆盖等表层改良方式对污染湖泊底泥营养盐释放的组合控制效果。结果发现,对于未种植菹草处理,不同泥沙掩蔽方式在短期内均能显著降低沉积物中氮磷营养盐的释放速率,但随着时间的延长,氮磷释放速率有回复增加的趋势;而沉积物泥沙掩蔽后(表层覆盖5cm土,表层覆盖5cm细沙),同时进行菹草种植后发现,与未种植菹草空白相比较,氮磷释放速率均有明显的降低;不同改良方式间的比较结果发现,疏浚疏松后进行菹草种植对沉积物营养盐的释放控制效果最佳。     

闽江河口湿地沉积物生源要素含量及生态风险评价

对闽江河口区不同盐度短叶茳芏沼泽湿地沉积物C、N、P含量的空间变化进行研究,探讨影响生源要素含量变化的原因,并对其进行生态风险评价。结果表明,短叶茳芏沼泽湿地沉积物不同生源要素含量沿盐度梯度变异性较大,沉积物中TOC、TN、TP含量平均值分别为2.43%,1 686.00mg/kg,726.29mg/kg,含量变化趋势分别为下洋洲鳝鱼滩塔礁洲蝙蝠洲;塔礁洲下洋洲鳝鱼滩蝙蝠洲;鳝鱼滩塔礁洲下洋洲蝙蝠洲。沉积物中TOC、TP、TN含量间均存在极显著的相关关系(P0.01),变化具有同步性。沉积物的容重和含水率是影响短叶茳芏沼泽湿地沉积物生源要素变化的关键因子。单因子指数法结果表明,闽江口短叶茳芏沼泽湿地沉积物中TOC污染指数介于2.09~2.73,属轻度污染;TN污染指数介于2.84~3.29,属严重污染;TP污染指数介于1.01~1.35,属中度污染;盐度梯度下,不同深度沉积物污染指数变异性较大。闽江口短叶茳芏沼泽湿地沉积物生源要素污染较为严重,在向上覆水体的释放过程中,易引起河口近岸水域的富营养化。     

宁夏灌区湿地沉积物营养盐和重金属垂向分布特征

湿地是灌区农业面源污染物的汇集地,沉积物中的营养盐和重金属含量是指示水体营养状况的地球化学指标之一。该文分析了宁夏黄灌区湿地沉积物剖面中TOC、TN、TP、Zn、Cu含量的垂向分布特征,并与湿地周围农田、排水沟和猪场排污口沉积物相应层次元素的含量进行了比较。结果表明,湿地沉积物剖面中TOC、TN垂向分布规律相似,在0-50cm有富集,湿地沉积物中TOC的含量是农田和排水沟的5～7倍、是猪场排污口的2.4倍,湿地沉积物中TN的含量是农田和排水沟的3倍左右,是猪场排污口的1.24倍。湿地沉积物中TP的含量与农田、排水沟土壤剖面中的含量差别不大,但远低于猪场排污口。湿地沉积物中Zn的含量小于农田、排水沟和猪场排污口,Cu的含量高于农田和排水沟但远低于猪场排污口。湿地沉积物剖面中TP、Zn、Cu垂向分布规律相似,在湿地入口处0-10cm表层有富集,10cm以下基本均匀分布,且在湿地腹地整个剖面基本均匀分布。湿地沉积物中TOC、TN、TP间均存在显著相关性,湿地沉积物剖面中的TOC、TN、TP与农田土壤剖面中相应层次元素的含量呈显著线性相关关系。湿地沉积物表层明显有TOC、TN、TP、Zn、Cu的富集,由于元素本身化学性质和来源影响的差异,在沉积物剖面中富集的深度不同,农田退水携带的营养型污染物及养殖排污是湿地沉积物的主要来源之一。     

水生植物对水体中氮、磷的吸收与抑藻效应的研究

研究了不同水生植物对富营养化水体氮、磷的净化效果及其抑藻效应。结果表明:金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、苦草(Vallisneria spiralis)、空心菜(Ipomoea aquatica)、浮萍(Lemna minor)和菹草(Potamogetom crispusLinn)对富营养化水体中总氮、总磷、硝态氮、氨氮都有较好的去除作用,其中以空心菜和金鱼藻效果最好。培养21d后的空心菜对总氮和硝态氮的吸收率分别为76.93%和71.9%;培养21d后的金鱼藻对总磷和氨氮的吸收率分别达到了93.15%和91.2%。水葫芦(Eichhornia crassipes)、金鱼藻、浮萍都具有较好的抑制藻类生长的作用,培养过以上3种水生植物的水体也表现出抑藻效应。     

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。     

太湖沉水植物光补偿深度反演及影响因子分析

水生植物在浅水湖泊生态系统中具有十分重要的作用,根据太湖常见的3种沉水植物苦草、狐尾藻、金鱼藻的光合速率与辐照度的关系,反演3种沉水植物的光补偿深度在太湖的空间分布,并根据水生植物的调查资料和文献资料来检验反演的效果。在此基础上,通过多元回归分析和因子方差贡献大小分析,探讨有机悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物、叶绿素a3种生态因子对沉水植物光补偿深度的影响。结果表明,3种沉水植物的光补偿深度总体上表现出从太湖东侧向湖心区、河口区及太湖西南方向逐渐减小的态势,对于特定的湖区,3种沉水植物的光补偿深度大小基本为苦草〉金鱼藻〉狐尾藻;3种沉水植物光补偿深度分别与有机悬浮颗粒物、无机悬浮颗粒物以及叶绿素a3因子呈显著回归关系。有机悬浮颗粒物、叶绿素a对3种沉水植物光补偿深度有显著的负作用,无机悬浮颗粒物有微弱的负作用,3因子对沉水植物光补偿深度影响大小依次是有机悬浮颗粒物〉叶绿素a〉无机悬浮颗粒物。     

种植沉水植物对富营养化水体沉积物中磷形态的影响

研究太湖常见6种沉水植物在五里湖未扰动底泥上生长情况及其对沉积物磷化学形态的影响。通过综合分析沉积物中磷的化学形态,释放规律及其影响因素,结果表明,由于沉水植物生长过程使水体的pH、Eh以及藻类含量的变化,使铁磷、有机磷等主要化学形态磷的释放得到明显的控制,同时沉水植物的生长使沉积物中总磷水平也有明显的降低。所以恢复沉水植物是控制湖泊内源磷负荷的有效方式。     

水生植物对河湖中回用的再生水富营养化的控制效应

再生水中含有大量的N、P等营养物质,使得回用区水环境面临了一定的污染风险,水生植物有望成为一种原位净化再生水水质的可行方法。该文利用人工模拟自然的方法,选择目前北京地区最为常用的挺水植物水葱（Scripus validus）、香蒲（Typha angustifolia）,浮水植物水葫芦（water hyacinth）以及沉水植物菹草（Potamogeton Crispus L）,系统研究了这4种水生植物及其配置模式对再生水中TN、TP的净化效应,研究结果表明：水生植物对上覆水体总氮的净化最优时间为第2换水周期培养阶段为60～90 d),而总磷为第3换水周期（培养阶段90～120 d）;对于间隙水、沉积物中氮磷的去除,以挺水植物配置单植方式效果突出;较沉浮水植物而言,挺水植物体本身对氮磷具有更好的积累效果,并以混植方式居优,景观效果良好,通过对其进行定时的收割,可将污染物彻底的移除水体。本研究可为北京市地区人工湿地的构建、净化再生水的植物配置模式选择,提供参考。     

不同地表覆被下南四湖表层底泥营养元素分布特征

对南四湖水生植被区、农田居民地、养殖区、自然水面的29个采样点表层底泥TN、TP和TOC的含量进行分析,揭示了不同地表覆被下表层底泥中营养元素的分布特征,通过对底泥和上层覆水所含营养元素进行相关分析,探讨了营养元素的可能来源。利用有机指数,对底泥有机污染进行了分析。结果表明:南四湖养殖区和农田居民地已经出现富营养化现象,水生植被区和自然水面还尚未受到富营养化威胁。表层底泥的TN主要来自内源有机氮,TP主要来自外源无机磷。     

玄武湖菹草种群空间格局分析及其环境效应

大型水生植物的分布格局与空间尺度有着密切关系,传统的分析方法只能分析一种尺度下的格局。引入点格局分析,以种群空间分布坐标点图为基础,分析各种尺度下的种群格局。运用点格局分析对玄武湖菹草种群的空间分布格局进行研究,并结合N、P等水质指标探讨其环境效应。结果表明,玄武湖菹草种群分布集群特征明显,且在尺度232-344m内聚集最为明显。从水质监测结果看,菹草种群有利于改善水体环境,无种群区的TN、TP和NO3-N浓度明显高于有种群区;溶解氧（DO）则表现为有种群区高于无种群区。菹草在空间分布上的明显规律性,会进一步导致水质参数的空间异质性。     

Effect of submerged macrophytes on metal and metalloid concentrations in sediments and water of the Yunnan Plateau lakes in China

Purpose

Submerged macrophytes have an ability to absorb metals and metalloids either from the sediments via the roots, from the water by the leaves, or from both sources. The objectives of this study were (1) to test the hypothesis that metal and metalloid concentrations in water and sediments from sampling sites with submerged macrophytes are significantly lower than those from sampling sites without submerged macrophytes, (2) to explore the accumulation potential for metals and metalloids of different submerged macrophyte species, and (3) to discuss the relationships among submerged macrophytes, water, and sediments in the Yunnan Plateau lakes.

Materials and methods

Twenty Yunnan Plateau lakes with different trophic levels were selected. Concentrations of 16 metals and metalloids (Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, and Zn) in submerged macrophytes, water, and sediments were determined by using ICP-AES. Relationships among metal and metalloid concentrations in water, sediments, and submerged macrophytes were carried out by Pearson correlation analysis. The enrichment factor was calculated as the ratio between the concentration of metals and metalloids in a sediment sample and the soil background value.

Results and discussion

No significant differences were found in metal and metalloid concentrations in water and sediments between sampling sites with submerged macrophytes and sampling sites without submerged macrophytes. Moreover, lake water and sediments were mainly contaminated by As, Cr, and Pb. Potamogeton distinctus is a hyperaccumulator of Fe according to the threshold value for Fe hyperaccumulation. Many significantly positive correlations were found among metals and metalloids in submerged macrophytes due to co-accumulation. We found significant correlation between Cr in submerged macrophytes and Cr in water, and strong positive correlations between As, Cd, and Cu in submerged macrophytes and As, Cd, and Cu in corresponding sediments in the Yunnan Plateau lakes.

Conclusions

Submerged macrophytes have no significant effects on metal and metalloid concentrations in sediments and water in all the 20 Yunnan Plateau lakes in the study. However, further studies are necessary to understand the interactions of metals and metalloids in submerged macrophytes, water, and sediments.