湿地水环境生态恢复及研究展望

水环境退化是全球面临的重要问题,为了恢复受损的水生态系统,促进良性的生态演替,保证人类可持续发展的需要,湿地水环境生态恢复技术已成为当前各国关注的焦点。湿地水环境恢复主要有生态拦截技术、湿地植物净化技术、水生动物净化技术、基于水环境处理的人工浮岛技术和人工湿地净化技术等。在这些技术的研究与应用中,湿地植物对污染物的耐受...     

人工湿地植物的功能与选择

植物在人工湿地中起着非常重要的作用,它可以拦截大颗粒污染物,吸收降解营养物质;能够稳固湿地床表面基质,降低冰雪在湿地表面的凝结速率;可以改善处理系统景观,为野生生物及微生物的生长提供适宜的环境,具有生态美学和经济价值。选择植物应考虑植物的适应性、净化能力、抗逆性、经济和观赏价值以及物种间的合理搭配。本文阐述了植物在人工湿地中的作用和选择人工湿地植物的一些基本原则,提出了植物在人工湿地实际运用时仍存在的一些问题,对其应用前景做了展望与讨论。     

人工湿地在工厂化鱼类养殖系统中的应用

人工湿地就是人工设计的、模拟自然湿地结构和功能的生态复合体，它由水、处于水饱和状态的基质、挺水植物、沉水植物和动物组成，它通过其中一系列生物、物理、化学过程实现污水净化，换句话说，人工湿地就是为处理污水需要，采用湿地理论，模拟湿地构造人为筑造的湿地工程。2003～2005年我们在工厂化鱼类养殖车间养殖污水处理实践中，对人工湿地构成与效果作了研究，现将研究隋况报告如下：     

环境变化对湿地植物根系的影响研究

湿地生态系统具有独特的水文特征和潜育化土壤环境,湿地植物在生长过程中往往表现出独特的环境适应机制。根系作为植物重要的功能器官,是湿地植物群落与周围环境实现物质循环与能量流动的关键纽带,在发挥植物的生态功能及维持生态平衡中具有重要作用。因此,近年来植物根系生理生态研究越来越受到关注。从湿地植物根系在植物生长及湿地生态系统中的作用出发,综合论述环境因子对湿地植物根系的影响及作用机制,着重评述近年来水分条件、土壤盐分、土壤养分、有毒有害物质以及其他因子对湿地植物根系生理生态特征的影响等方面的研究进展和亟待解决的问题,指出湿地植物根系研究将是湿地生态学的重要研究方向。     

沉水植物在富营养化水体生态恢复中的作用及前景

阐述了沉水植物的生态适应性及其在富营养化水体生态恢复中维护生态完整性和稳定性、净化水质、抑制藻类生长的生态功能和作用;分析了富营养化水体沉水植物衰退或消亡的原因、生态恢复研究取得的成就和实际应用中面临的困难,展望了沉水植物恢复在富营养化水体水环境质量改善方面的应用前景。     

标准化水产养殖场人工湿地水质净化效果的研究

为研究标准化水产养殖场的养殖生产对水环境的影响以及养殖场人工湿地对养殖废水的水质净化效果,以上海市松江区8个已建成的标准化水产养殖场为调查研究对象,对其养殖生产水源水与养殖池塘水、人工湿地进水口水与排水口水以及人工湿地排放水与养殖水源水的水质指标进行了检测和对比分析。研究结果:养殖水体经人工湿地处理后,pH值控制在7.50~8.26,亚硝酸盐氮、高锰酸盐指数、氨氮、活性磷酸盐的平均去除率分别为11.91%、4.51%、14.74%、21.09%。研究结果表明,标准化水产养殖场所配置的人工湿地对养殖废水具有一定的水质净化效果,标准化水产养殖场的养殖生产对水环境的影响不大,但人工湿地还需从结构设计和合理使用等方面加以改进和完善,以进一步提高其功能和效果。     

组合湿地系统对养殖尾水的净化效果

利用组合湿地系统对湖区池塘养殖尾水进行净化,以实现水体循环再利用,减少对周围水环境的污染。组合湿地系统由3个莲藕净化塘、1个生态沟渠和1个人工湿地组成,面积分别为2.1 hm2、1.47 hm2和0.52 hm2,其中净化塘莲藕的覆盖度分别为0%、30%、60%。沿程采样测定水化学指标。结果显示,组合系统能够有效降低养殖尾水中的总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)和化学耗氧量(COD)等指标。TN、TP由初始值1.3 mg/L、0.76 mg/L降到0.4 mg/L、0.09 mg/L,去除率分别为41.5%、77.5%;NH4+-N、COD由初始值0.27 mg/L、42 mg/L降到0.06 mg/L、27 mg/L,去除率分别为77.7%、35%。研究表明,该组合湿地系统能有效净化养殖尾水,实现水体循环再利用,可有效缓解南四湖的入湖污染负荷。     

不同植物配植人工湿地对废水中镉的去除和富集效应

重金属对水体的污染程度日益加重。人工湿地是一种人工建造的安全高效的生态处理技术,植物和基质都是其重要组成部分,其中的植物可以吸收污水中的营养物质、重金属及其他有毒、有害物质。为了研究植物对含Cd废水的处理效果,检验植物丰富度对人工湿地Cd去除能力的影响,探讨湿地植物对Cd的富集特性,本研究选用3种湿地植物灯心草（Juncaceae）、水葫芦（Eichhornia crassipes）和水芹菜（Oenanthe javanica）,按2种或3种混合方式,构建小型模拟人工湿地,测定分析其对低浓度（5 mg/L）含Cd废水中Cd的去除率、溶解氧（DO）浓度的影响及3种植物富集Cd含量、Cd在植物体内的亚细胞分布和化学形态。结果表明：水芹菜、灯芯草、水葫芦共同配植的湿地系统中,植物间发生协同作用,废水中DO浓度、Cd的去除率及3种植物对Cd的总富集量均最高;水芹菜的地下部分（根）富集量显著高于另外2种植物,灯芯草对Cd的抗性最强且转运系数最高,这2种植物属于优势湿地植物;Cd主要富集在3种植物细胞壁部分,以减轻对其它细胞器的毒害作用;植物体内的Cd以游离态为主,与有机配体结合较少,以减轻植物受害程度。在低浓度Cd污染下,水芹菜+灯芯草+水葫芦的组合对废水的净化效果最好,Cd去除率达到68.14%。     

循环流水型池塘养鱼生态系统设计与构建

应用农业生态工程学原理,发展利用人工湿地等水质净化技术作为池塘养鱼水质管理策略,通过构建循环流水型池塘养鱼生态系统,建立具有水质保证、无公害和适于健康养殖的池塘结构模式,实现水资源的可持续利用。     

人工湿地植物的抗寒性研究进展

湿地植物是人工湿地的重要组成部分,具有吸收降解污染物、传输氧气、增强水力传输能力、美化景观等功能,但是到了寒冷的冬季,植物进入休眠期甚至枯萎死亡,从而降低人工湿地的净化效率。本文介绍了湿地植物在抗寒性上的相关研究进展,并为今后湿地植物的抗寒性研究上提供思路及参考。     

东北地区湿地遥感监测与景观分析

分析东北地区湿地的时空变迁特点,可为东北地区湿地资源的合理利用、合理分配湿地资源、制定东北地区湿地保护和利用相关政策提供科学依据。以1975年MSS遥感图像、2013年CBERS遥感图像为数据源,借助于地理信息系统软件,采用人机交互目视解译的方法,并根据所建立的遥感解译标志,在遥感图像中解译出东北地区湿地信息;引入马尔科夫转移矩阵、重心迁移、景观格局等多种分析方法,探讨东北地区湿地时空动态变化特点。结果表明:近40年来东北地区湿地面积总体呈减少趋势,其中沼泽湿地面积减少24 769.9 km~2、河流湿地面积减少6 753 km~2、人工湿地面积增加22 017.4 km~2;非湿地与湿地各类型间转化明显,其中,沼泽湿地向非湿地、人工湿地转化显著,非湿地向沼泽湿地、人工湿地转化显著;湿地重心总体向南偏西方向迁移36.5 km,其中,人工湿地重心向北偏东方向迁移354.7 km、沼泽湿地重心向南偏西方向迁移261.4 km。景观格局分析显示,东北地区湿地总体向破碎化、多样化与不规则化发展。     

吉林省湿地生态系统水质净化功能分析及其价值评价

湿地作为全球三大生态系统之一,具有重要的生态系统服务功能,其中水质净化功能可有效改善区域生态环境质量。通过集成目前已有的湿地净化价值计算方法,提出了替代法计算吉林省湿地水质净化价值。结果表明,吉林省湿地的水质净化总价值为44.2188亿元,各市县水质净化总价值排序为:延边市(15.0982亿元,34.14%)松原市(11.6017亿元,26.24%)白城市(9.0938亿元,20.56%)长春市(4.2491亿元,9.61%)吉林市(1.0255亿元,2.32%)通化市(0.9898亿元,2.24%)白山市(0.8951亿元,2.02%)辽源市(0.7685亿元,1.74%)四平市(0.4973亿元,1.12%);各种类型湿地水质净化总价值排序为:沼泽湿地(25.0671亿元,56.69%)湖泊湿地(10.2821亿元,23.25%)河流湿地(7.7033亿元,17.42%)人工湿地(1.1662亿元,2.64%);单位面积水质净化价值以松原市最大,四平市最小;人均占有水质净化价值以延边市最高,四平市最低;不同湿地类型的单位面积水质净化价值差异较大,最高的能够达到3.1741万元/km2(延边市沼泽湿地类型),最低的不足0.0001万元/km2(辽源市沼泽湿地类型);不同湿地类型的人均水质净化价值最高的能够达到0.0447万元/人(白城市湖泊湿地),最低的不足0.0001万元/人(辽源市和松原市沼泽湿地类型)。研究成果能够为吉林省的湿地保护与恢复以及合理利用提供科学依据,也能为吉林省社会经济与生态环境的协调发展提供技术参考。     

二级生物措施削减面源污染负荷的初步试验

2012年6-11月在武汉市江夏区梁子湖周边小流域的面源污染汇流区建设二级人工湿地生物净化系统,开展面源污水净化试验。试验区总面积4 657 m2,其中一级人工湿地面积2 844 m2、二级人工湿地面积1 813 m2。6-7月为试验区试运行时期,试验区未栽种水生植物和放养水生动物;8-11月为试验区运行时期,其中8-9月为水生植物净化期,10-11月为水生植物+水生动物净化期。8月初,一级人工湿地栽种鸢尾(Iris tectorum)、香蒲(Typha orientalis Presl)、梭鱼草(Pontederia cordata)和再力花(Thalia dealbata),二级人工湿地栽种美人蕉(Canna indica L)、香蒲、鸢尾和睡莲(Nymphaea alba);9月底在二级人工湿地中投放三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)1 747个、1.4个/m3,放养鲢(Hypophthalmichthy smolitrix)280尾、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)80尾,规格80~120 g/尾,密度28.3 g/m3。结果表明,试验区对面源污水中总氮、总磷和叶绿素的去除效果较好。试验区对总氮、总磷、氨氮、叶绿素、高锰酸盐指数的去除率,8-9月分别为24.9%、42.6%、20.0%、21.4%和8.2%,10-11月分别为33.0%、45.2%、17.9%、34.3%和11.6%。     

海水养殖尾水人工湿地处理系统及其脱氮过程研究进展和展望

利用人工湿地处理海水养殖尾水具有很大的应用前景，其中，脱氮是人工湿地的主要任务之一。基质上栽培的植物和附着的微生物参与的氮循环是人工湿地生物脱氮的主要路径，植物和多种氮代谢菌群在人工湿地内部相互协同与制约，构成了一个复杂的氮代谢网络。海水养殖尾水的高盐度和低碳氮比(C/N)又决定了此类人工湿地独特的处理环境和生物脱氮机制。同时，人工湿地的供氧模式、水力负荷(HRT)、水力停留时间(HLR)等水力条件参数对脱氮效能也有很大影响，对这些指标进行调控和优化，可以提高湿地的整体脱氮性能。本文从海水人工湿地的构建、基质的选取、耐盐植物的筛选、氮循环相关微生物以及运行参数调控四个方面，对近年来海水养殖尾水人工湿地生物脱氮方面的研究进展进行了综述和展望，以期为深入理解海水人工湿地脱氮机制和优化运行方式提供参考。     

人工湿地及其在水产养殖废水处理中的应用

近年来我国水产养殖业迅速发展,同时水体污染、富营养化日益严重,这严重制约了水产养殖业的发展。如何简便有效地处理养殖废水成为水产养殖业健康持续发展的关键。人工湿地作为一种经济、高效的废水生态处理技术,日益受到人们广泛的关注。本文主要介绍了人工湿地的构建、分类、废水处理机理及其在养殖废水处理中的应用。     

新型人工湿地植物种类筛选研究

为筛选适应畜禽废水处理中人工湿地的新物种，增加人工湿地系统的经济效益，特选择马蹄莲、花叶万年青、滴水观音、绿萝、白掌等5种观赏植物进行水培实验，并从耐污力、植物生长量、根系、经济性、易管理等5个指标分别给予综合评定。筛选结果表明，各种植物在MW下对TP、TN的净化率较好，TP、TN的净化率均在90%以上。从耐污力、地上部生物量、根系、经济性、易管理等5方面综合评定，滴水观音、马蹄莲为可适于用作处理畜禽废水的人工湿地植物，尤其是滴水观音适应污水环境的能力强，生长状况良好，生物量较大，是一种值得推荐的湿地修复植物。     

滨海湿地中多溴联苯醚的污染特征及生态风险评价研究进展

滨海湿地中多溴联苯醚(PBDEs)污染及其对滨海湿地的影响受到越来越多的关注,但对其污染特征和生态风险等仍有许多问题未厘清。从滨海湿地中PBDEs的种类和浓度、PBDEs在沉积物中的分布特征、PBDEs分布与沉积物理化因子的关系、PBDEs生态风险评价等相关研究进展进行了系统梳理,分析了滨海湿地沉积物和生物体内中PBDEs种类和浓度,讨论了PBDEs在滨海湿地中的水平与垂向分布规律,探讨了滨海湿地沉积物理化因子对PBDEs分布的影响,归纳了滨海湿地中PBDEs的生态风险评价方法。今后需进一步明确滨海湿地沉积物和生物体内的PBDEs同系物及富集浓度,加强滨海城市排污口附近区域的PBDEs归驱研究,解析滨海湿地沉积物理化因子(如铁、硫、氮等元素)与PBDEs的关系,加强PBDEs生态风险阈值和评价方法研究,为滨海湿地污染控制和评价提供技术支撑。     

我国渔业生态环境养护研究现状与展望

良好的水域生态环境是水生生物赖以生存和繁衍的最基本的条件,是渔业发展的命脉。目前我国渔业水域生态环境不断恶化,渔业水域生态系统的结构与功能正在受到不同程度的影响和破坏。根据全国渔业生态环境监测网2006年的监测结果和近年在渔业水域开展的生态环境养护研究工作,概要分析我国渔业水域生态环境现状、面临的主要问题及养护研究现状,提出中长期内渔业水域生态环境保护领域应围绕渔业水域生态环境质量的诊断与评估技术、渔业污染生态学和环境安全评价技术、清洁养殖与退化水域生态系统修复技术、渔业生态环境质量管理技术等主要研究方向开展的重点研究内容。     

湟水流域水生态保护与修复研究

研究湟水流域水生态现状和保护与修复措施,加强湟水流域水生态保护,维持黄河尤其是黄河上游流域及青藏高原和黄土高原-川滇生态屏障生态安全。湟水干流、大通河梯级开发集中,河流纵向连通性遭到严重破坏,且大部分水电站是引水式小水电站,枯水期水电站下游河道脱流现象严重,河流水流连续性及横向连通性遭到破坏,河流生态功能严重下降。根据国家及黄河流域对湟水流域生态保护定位及要求,在湟水流域水生态状况评价及问题识别的基础上,明确各区域(河段)水生态保护目标,提出了湟水上中下游水生态保护与修复总体布局、重要断面生态需水指标及保障措施和重要湿地、重要鱼类栖息地等保护与修复措施体系。     

河流生态系统修复阈值界定指标体系初步构建

生态阈值存在于各种生态系统中,在查阅国内外相关文献的基础上,通过对生态阈值的理论研究及实践应用进行总结分析,指出生态阈值在河流生态系统中的研究不足之处。通过分析阈值在河流生态修复中的重要性,从新的角度探讨提出河流生态系统修复阈值概念,是依据河流生态系统自然属性和河流功能以及区域社会经济发展的需求界定退化到何种程度的水生态系统需要进行修复。通过对指标体系构建原则、筛选方法及阈值计算方法的总结,提出河流生态系统修复阈值确定技术路线,采用频度分析法和理论分析法相结合,从影响河流修复的6大要素（物理结构、水文条件、水质状况、水生生物、河流功能和社会经济）初步构建了河流生态修复阈值界定指标体系及阈值计算方法体系,为下一步河流生态修复阈值指标体系的定量筛选与阈值计算奠定了基础。