4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响.结果表明,最长根长以美人蕉为最长(43.73 cm),芦苇其次(32.50 cm),黄花鸢尾最短(12.57 cm);根系体积以美人蕉最大(66.72 cm3),芦苇其次(17.42 cm3),黄花鸢尾最低(4.70 cm3);密度以芦苇最高(257株·m-2),美人蕉其次(61株·m-2),茭白最低(54株·m-2);单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和O.78 kg·m-2.相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次.黄花鸢尾最低.不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据.     

芦苇湿地生态系统净化造纸废水的研究

试验研究表明,利用人工芦苇湿地处理造纸废水,一方面,通过芦苇湿地系统对废水中的污染物质有较强的去除作用,处理后水质均达到污水综合排放标准,但是土壤盐分有一定的积累,因此在实际的应用中应配合其它水资源,加强土壤洗盐和淋盐,减少土壤盐分积累;另一方面,对芦苇生育未造成不良影响,而且通过田间试验取得了良好的效果。     

不同植物组合人工湿地中磷去向特征研究

人工湿地技术是农业面源污染治理的重要技术措施，而磷的去除是污水治理的主要难点。以亚热带丘陵区为研究区域，以农村养殖废水、生活污水及农田排水混合形成复合污水为治理对象，通过野外小区试验，研究了浮水植物绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）与挺水植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）、水生美人蕉（Canna glauca）、梭鱼草（Pontederia cordata）所构建的浮水植物+不同挺水植物种植模式人工湿地，以探讨不同植物组合模式对人工湿地磷的处理效果与去除途径的影响特征。3—9月结果表明：植物组合湿地对于农村污水中磷素具有显著的处理效果，以无机磷的去除为主。湿地进水总磷（TP）浓度为2.16~5.93 mg·L^-1，各植物组合出水TP浓度为0.34~0.48 mg·L^-1，低于城镇污水排放一级A标准（0.5 mg·L^-1），以绿狐尾藻+梭鱼草湿地的除磷效果最好；不同组合模式人工湿地总磷负荷变化范围为45.50~47.13 g·m^-2·a^-1，绿狐尾藻+梭鱼草组合湿地达47.13 g·m^-2·a^-1，显著高于对照湿地中的39.62 g·m^-2·a^-1；底泥吸附与沉淀是植物组合湿地磷素去除的主要途径，其占湿地除磷总量的72.44%~75.62%。水生植物TP积累量9.65~12.51 g·m^-2·a^-1，占湿地除磷总量的21.00%~26.54%；试验中，植物组合人工湿地比绿狐尾藻湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少1.71%~4.89%，增加植物吸收比例0.97%~6.28%。较对照湿地底泥吸附占除磷总负荷的比例减少18.11%~21.29%。植物组合有利于延缓底泥吸附饱和时间和提高植物对磷的吸收率。     

复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果 及其微生物群落结构特征

试验探究了复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果及其微生物群落结构特征。结果表明，当水力负荷为0.35 m³·(m²·d）^-1时，系统对TN、NH₄⁺-N、COD和TP去除效率分别为（89.84±7.64）%、（98.67±1.31）%、（61.63±16.01）%和（70.21±8.00）%。湿地中一共发现11个主要菌门、18个主要菌纲和33个主要菌属，变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）是其中的优势菌门，它们在各级湿地中表层和底层的相对丰度分别是57.26%、61.37%、91.60%、93.22%、88.78%、88.02%。蓝藻菌纲（Cyanobacteria）、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) 、芽孢杆菌纲(Bacilli)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)是其中优势菌纲，约占主要菌纲的70%。共有17个优势菌属，在各级湿地中的分布情况不同，其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度最高，集中分布于第三级湿地，其次是Leptolyngbya、席藻属（Phormidium），在第一、二级湿地中广泛分布。复合潜流人工湿地具有良好污水净化效果，系统中有机物和氮素的去除主要依靠微生物作用，磷素的去除主要依靠基质吸附沉淀作用。     

人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组（3组无植物对照）不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为（41.18±2.61）%、（50.44±2.63）%、（40.93±2.32）%、（74.34±1.97）%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根部样本中,优势菌门为Proteobacteria,其大部分菌属均参与了氮代谢,在生物脱氮过程中发挥重要的作用。有植物人工湿地系统基质中微生物的nirS基因、植物根系的nirK基因丰度明显增加,植物有效促进了人工湿地系统中微生物的反硝化作用。     

三级模拟人工湿地对镉钨复合污染废水净化研究

为探究水培条件下，模拟人工湿地对镉（Cd）、钨（W）复合污染废水的净化效果及机理，本研究通过预实验筛选出的三种常见水生植物：再力花（Thalia dealbata Fraser）、旱伞草（Cyperus alternifolius L.）、铜钱草（Hydrocotyle vulgaris L.）搭建水培模式的三级模拟人工湿地，设3个处理，分别为单独种植处理（T1）、两两搭配种植处理（T2）、3种搭配种植处理（T3），对初始浓度为25 μg·L^-1Cd、75 μg·L^-1W的复合废水进行动态试验的研究。结果显示： T1、T2、T3三级模拟人工湿地的平均出水Cd浓度分别为3.30、3.20、2.75 μg·L^-1，平均去除率分别为87.01%、87.41%、89.18%；平均出水W浓度分别为24.02、20.14、26.75 μg·L^-1，平均去除率分别为68.24%、73.36%、64.62%，模拟人工湿地系统对Cd、W复合废水净化效果良好。T3处理共输入Cd约375 mg，系统截留333.75mg，其中植物富集截留102.66 mg，沉积物吸附截留231.09 mg；输入W约1 125 mg，系统截留723.75 mg，其中植物富集截留375.02mg，沉积物吸附截留348.73 mg。3种植物对Cd和W的富集效果良好，同种植物富集浓度沿出水方向降低，即第一级湿地＞第二级湿地>第三级湿地。沉积物在系统中对两种重金属都有较大的吸附量，通过SEM电镜扫描其形态以及FTIR红外光谱图分析得知沉积物表面存在大量凹凸不平的吸附位点，存在主要吸附官能团：—OH、—COOH、C＝C、C—O—C，揭示了沉积物对Cd、W吸附的部分机理。三级模拟人工湿地对废水中Cd、W净化效果良好，可以为钨矿区污染灌溉水中Cd、W的净化提供技术支撑。     

江苏省东台市滩涂垦区不同自然植被下的土壤/沉积物盐分特征

对江苏省东台市滩涂垦区2009—2013年围垦年限及不同自然植被下土壤或沉积物的盐分进行研究,结果表明,研究垦区土壤/沉积物盐分含量变幅为0.11%~2.63%,沉积物盐分含量随着围垦年限增加(自海向陆)总体呈递减态势;自然滩涂互花米草群落下的沉积物盐分空间变幅小,垦区内互花米草群落盐度变幅大,盐蒿滩内盐分变幅更大;垦区光滩、盐蒿群落下剖面盐分表现为底聚型,白茅群落、盐角草群落表现为表聚型,互花米草群落则兼顾表聚型、底聚型、均匀型等多种类型;垦区内互花米草在盐分0.80%~1.00%范围内生长最好,盐蒿在盐分为0.30%左右时群落密度最大;垦区主要植物种类耐盐能力从高到低依次为:互花米草盐蒿盐角草白茅,这与垦区植被主要演替顺序互花米草群落→互花米草+盐蒿群落→盐蒿群落→盐角草群落/白茅群落基本一致。     

天津滨海新区湿地耐盐植物分布与土壤化学因子的相关关系

目的天津滨海新区湿地具有非常丰富的耐盐植物资源。这些耐盐植物不仅可以丰富盐渍区园林绿化植物种类，同时可为盐碱地土壤的生态修复提供理论依据。本文通过对该区域耐盐植物资源的调查以及对土壤化学性质的分析，可以揭示天津滨海新区湿地耐盐植物分布与土壤环境之间的相关性。方法选取74个天津滨海湿地样方的物种数据和土壤化学因子数据，通过单因素方差分析、双向指示种分析和典范对应分析研究耐盐植物多样性与土壤pH、可溶性盐总量、全氮、全磷、有机质、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO₄2-、HCO₃- 12个土壤化学因子之间的关系。结果调研样方内共记录到耐盐植物34科65属80种，排名前3的科为菊科、禾本科和藜科，出现频度最高、重要值最大的物种为芦苇，该地区耐盐植物生活型主要为草本植物；潮上带湿地耐盐植物丰富程度远大于潮间带；群落类型分为4类，分别是无翅猪毛菜-砂引草+盐地碱蓬群落、芦苇-碱蓬+狗尾草群落、稗+碱蓬-酸模叶蓼群落和扁秆藨草+狭叶香蒲-碱蓬群落；土壤可溶性盐总量、土壤全氮含量及土壤水溶性离子含量是影响天津滨海湿地植被分布的主要土壤化学因子；植物群落的各种多样性指数与土壤可溶性盐总量及Na+、Mg2+、Cl-、SO₄2-、HCO₃-呈显著负相关的关系。结论植物种类的分布格局在一定程度上决定了植物群落类型的分布格局；土壤盐分及水溶性盐离子含量越高，尤其是水溶性阴离子含量越高，物种多样性指数越低，对物种多样性造成的影响越大。      

上海花博会沉水植物水质净化效果分析

选取矮型苦草(Vallisneria natans)、改良型刺苦草(Vallisneria spinulosa)和龙须眼子菜(Potamogeton pectinatus) 等3种沉水植物为研究对象,对由江苏昆山污水处理厂尾水配制的试验污水开展水质净化试验。试验设置5个种植密度梯度和无植物空白对照组,从去除效率和不稳指数两个方面,分析不同植物种类和种植密度对试验污水净化效果的影响。结果表明:创新性建立的去除效率和不稳指数两大指标具有较好的评价效果。两大指标分别用于评价水质净化试验前后期的水质变化趋势,相互结合可综合评价试验全周期的水生态修复效果。不同植物对试验污水中污染物的净化效果存在差异,且种植密度对净化效果也存在一定程度的影响。因此,水生态修复工程中,建议选择适宜的沉水植物种类与种植密度,并且注意监测植株生长状况,以避免植株恶性竞争对水体净化产生负面影响。     

人工湿地中植物对低盐度养殖废水处理效果

分别构建种植美人蕉（Canna indica）、菖蒲（Acourus calamus）和千屈菜（Luthrum salicaria）的人工湿地，开展对低盐度养殖废水处理效果的模拟研究，设置进水中的C/N/P分别为50/10/1、25/5/1、25/5/2、25/5/3，盐度分别为0.5、1.0和2.0，水力停留时间分别为1 d、2 d、3 d和4 d，测定人工湿地对总氮、总磷和化学需氧量的去除率，出水中的氨氮、硝态氮、亚硝态氮和磷酸盐含量以及3种植物的生长状况。研究表明：当HRT=4 d，盐胁迫浓度为1，C/N/P为25/5/2（COD=50 mg/L，TN=5 mg/L，TP=4 mg/L）时，人工湿地装置TN、TP及COD去除率可达90%、97%和65%；不同植物的人工湿地系统中，美人蕉-人工湿地去除效果最佳，此时美人蕉体内叶绿素（SPAD值）、超氧化物歧化酶含量较高，丙二醛含量较低，分别为40.6、1 212U/g和2.45 nmol/g，氨基酸含量为1.82 %；盐胁迫浓度为1，C/N/P为25/5/2时，人工湿地内微生物群落结构得到优化，优势菌群为变形菌门（Proteobacteria），该菌门是污水处理中常见的功能性菌群。因此美人蕉-人工湿地能够处理低盐度养殖废水，能强化人工湿地处理效果，提高植物-微生物的协同去污和盐度耐受性，为滨海水体修复提供技术支撑。     

黄河口几种盐沼植物对滨海湿地净化作用的研究

比较4种植物体地上和地下生物量的差异,测定4种植物成熟期体内重金属（Cu、Zn、Cd、Cr、Pb、As、Hg）和营养盐（TN、TP）的含量,并计算出4种植物富集系数和转移系数的大小。结果表明,盐地碱蓬富集Cu、Zn、Pb、As的能力最大且转移系数最大,而芦苇对Cd、Hg的富集能力较大。从净化角度来考虑,收获盐地碱蓬和芦苇对修复重金属污染效果更理想;4种植物对氮的吸收能力差别较大,对磷的吸收能力差异较小,且氮吸收明显大于磷吸收。盐地碱蓬对N、P的转移都是最快的。收割芦苇和盐地碱蓬能有效地去除湿地中存在的TN,收割盐地碱蓬和香蒲则能降低土壤中存在的TP。     

江苏滨海湿地不同植被演替阶段土壤有机碳分布特征

对江苏滨海湿地土壤有机碳的分布特征进行研究,阐明了植被演替和土壤理化性质对土壤有机碳分布的影响,对探讨今后如何增加滨海湿地的"碳汇"能力具有重要的意义。结果表明,水平方向上,有机碳的分布特征表现为:光滩米草群落芦苇群落刺槐群落碱蓬群落。在0~10 cm层,土壤有机碳平均含量为20.84 g·kg-1,其中米草群落土壤有机碳含量显著高于其他几种类型;10~25 cm和25~40 cm土层,土壤有机碳平均含量分别为18.66 g·kg-1和19.15 g·kg-1,光滩含量最高。垂直方向上,0~10 cm层土壤有机碳含量均最高,光滩土壤有机碳含量随土层深度增加而增加;碱蓬和米草群落湿地土壤有机碳含量的垂直分布特征则相反;刺槐群落和芦苇群落湿地土壤有机碳含量分布表现为,表层含量最高,中间土层含量最低。土壤有机碳含量与土壤容重具有极显著的负相关关系,而与C/N和盐分呈显著的正相关关系。虽然研究结果中土壤有机碳含量与其他因子的相关性不显著,但是土壤各理化性质间的相互作用会间接影响有机碳含量的分布。     

5种华南沿海湿地植物对人工含盐污水的生理响应

[目的]研究秋茄等5种华南沿海常见湿地植物对人工含盐污水的生理响应,以期初步筛选可应用于华南沿海湿地修复的植物种类。[方法]在玻璃网室中盆栽拉关木等5种湿地植物幼苗,分别用1倍(NW)、5倍(FW)和10倍(TW)浓度的人工含盐污水进行定期浇灌。通过对受试植物叶片的叶绿素含量、SOD活性、MDA含量和游离脯氨酸含量的测定,比较研究不同植物对水体污染物的生理适应能力。[结果]①秋茄和拉关木对水体污染物的耐受能力最强,在10倍浓度(盐度20‰)的污水中能正常生长;②芦苇和短叶茳芏的耐盐抗污染能力最低,仅能在1倍浓度污水(盐度10‰)中正常生长;③桐花树表现居中,适宜在1倍和5倍浓度污水中生长(盐度为10‰～20‰);④利用模糊数学隶属函数值法对5种植物的抗性进行综合评定,其抗性大小依次为秋茄拉关木桐花树芦苇短叶茳芏。[结论]秋茄和拉关木可作为华南沿海湿地修复的备选植物材料。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6d和NH4＋-N去除率以HRT为5d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。     

滴灌条件下不同盐生植物对盐渍化土壤的脱盐效果研究

【目的】研究滴灌条件下种植盐生植物对盐渍化土壤的脱盐效果。【方法】在滴灌条件下种植盐生植物海蓬子和盐地碱蓬。【结果】盐生植物对耕作层土壤特别是0～20 cm土壤盐分影响显著,可有效降低土壤总盐含量以及盐分离子Na+、Cl-和K+浓度,但对土壤pH值影响不明显。种植盐地碱蓬的土壤总盐量下降幅度要高于海蓬子;种植盐地碱蓬土壤Na+、K+的含量下降较明显,而种植海蓬子土壤的Cl-含量明显降低。【结论】滴灌抑盐+生物脱盐模式在改良盐渍化土壤中效果明显,盐地碱蓬可作为较理想的脱盐植物,对于盐渍化土壤的开发利用具有一定的指导意义。     

3种湿地植物对养猪废水的净化效果

[目的]研究3种湿地植物对养猪废水的脱氮除磷效果。[方法]采用人工湿地工艺处理技术,研究水葫芦、芦苇、水花生对养猪废水中氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))的去除效果。[结果]水力停留时间(HRT)为20 d时,人工湿地对COD_(Cr)、NH_4~+-N、TP的去除效果较好,平均去除率分别达到85.5%、90.6%和82.2%,达到了预期目的。[结论]该工艺能使工程化处理养猪废水达到国家标准。     

海水养殖废水灌溉对碱蓬和海蓬子生长和品质的影响

通过田间试验,研究了海水养殖废水灌溉对碱蓬和海蓬子生长特性和品质的影响。结果表明:在7月中下旬,海水养殖废水灌溉显著降低了碱蓬的株高、基茎以及生物量,但并未影响海蓬子生物量。海水养殖废水灌溉对两种海水蔬菜的品质也产生了影响。海水养殖废水灌溉条件下碱蓬的蛋白质、可溶性总糖以及游离氨基酸含量均显著降低,而海蓬子可溶性总糖和游离氨基酸含量却显著增加。从矿质品质来看,7月15日,海水养殖废水显著降低了碱蓬Na+含量和海蓬子Ca2+含量,却提高了碱蓬K+,Mg2+含量和海蓬子Na+,K+含量。7月28日,海水养殖废水灌溉提高了碱蓬Na+含量和海蓬子Mg2+含量,却抑制了碱蓬的K+,Mg2+吸收。总体来说,在浙江温州滩涂上,海蓬子较碱蓬更适合海水养殖废水灌溉。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7 d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6 d和NH4＋-N去除率以HRT为5 d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6 d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。     

姜花在人工湿地中脱氮除磷研究

选取芦苇和人工湿地处理中未见应用报道的姜花,通过人工模拟湿地,采用畜禽养殖废水处理二级工艺出水进行处理,研究它们在处理过程中的脱氮除磷效果。结果表明:有植物床的脱氮除磷效果好于无植物床,复合床脱氮除磷效果最好,但芦苇床、姜花床、复合床之间的差异不显著;污水处理后,湿地植物各器官中的氮磷含量及分布有变化,芦苇叶对氮、磷的积累量最大,姜花根对氮的积累量最大,而对磷积累不明显;姜花可用于人工湿地进行处理污水。     

泥质海岸生物护坡植物群落演替过程研究

以天津淤泥海挡植物防护工程为例,对利用碱渣、海底淤泥等废弃物质作为种植基质,通过工程脱盐后种植耐盐和盐生植物,同时在高潮线以下低潮位浅滩种植互花米草群落,从而形成的泥质海岸特定功能的植物群落进行多年观测。发现互花米草促淤的过程是创造生境的过程,其群落的演替过程也是造陆过程,演替方向是向退潮方向逆行演替,3年淤积厚度达30 cm,出现次生裸地,次年盐生植物迁入其间,形成盐地碱蓬、碱蓬、中亚滨藜、獐毛、芦苇、白刺、狐米草等盐生植物群落带。随着地势继续抬升,超高潮带(包括海挡下部高程2.8～5.5 m的坡面)的地下水位和土壤盐分的下降,种植耐盐性强、护坡固土能力强的灌木柽柳,构成迎风潮坡面护堤海挡植物,使其向潮间带重盐碱地演替或向坡顶轻盐碱堤上扩展,形成茂密的灌木林防护带。当海挡上部土壤含盐量下降至0.6%以下,种植毡毛梣、沙枣、臭椿、刺槐、柽柳、紫穗槐等多种耐盐乔、灌木植物,从而形成多层多种的海防林演替顶极乔木群落。