水生植物对污染水体氮磷的净化效果研究

为了研究水生植物对污染水体的净化效果，以5种水生植物作为研究对象，包括金边石菖蒲(Phnom penh acorus tatarinowii)、香菇草（Hydrocotyle vulgaris）、穗状狐尾藻（Myrtophllum spicatum）、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、眼子菜（Potamogeton distinctus），在人工气候室中，利用水培法，研究了其对污染水体的净化效果。试验结果表明：试验水生植物对污染水体具有很好的净化效果，可以作为净水植物，其中金边石菖蒲和香菇草的去氮效果较好，金鱼藻、穗状狐尾藻和香菇草对磷的去除效果非常好；经过七周的试验后，试验水生植物金边石菖蒲、香菇草、穗状狐尾藻、金鱼藻和眼子菜对总氮的去除率分别为86.22 %、91.13 %、79.69 %、83.17 %和65.51 %，对总磷的去除率分别为87.94 %、92.09 %、92.61 %、95.20 %和85.87 %；水生植物对污染水体磷的去除效果比氮好，速度也比较快。因此，可以把这几种水生植物作为人工湿地的首选植物。为人工湿地植物选择和降低污水水体营养盐水平提供科学依据。     

水生植物种类及覆盖率水质净化效果研究

为探究不同水生植物种类及浮床覆盖率对水体的净化效果，将轮叶黑藻、空心菜、鸢尾、生菜、香菇草、香蒲和水芹等7种水生植物100 g固定于长108 cm、宽60 cm、高65 cm塑料桶中的20 cm×30 cm浮床上，轮叶黑藻直接浸泡在水中。试验用水来自水产养殖池塘，盐度4.5。每个水箱均曝气、盖上透光塑料板。另在9个面积约6670 m²的养殖池塘中设置2.0 m×4.0 m的PVC管结构生态浮床，按照2.5%、5.0%和10.0%覆盖率布设空心菜，不同时间分析各水生植物对主要水质指标去除率。试验结果显示：空心菜对总氮、总磷和化学需氧量净化效果最佳，轮叶黑藻对氨氮和硝态氮净化效果最佳。主成分分析结果表明，空心菜对水体的综合净化效果最强，之后依次是鸢尾、香蒲、香菇草、轮叶黑藻、水芹和生菜。30 d后，不同浮床覆盖率总氮、总磷、氨氮、硝态氮和化学需氧量含量均显著低于对照组(P<0.05),其中10.0%覆盖率组含量最低。因此，种植空心菜可显著降低养殖水体富营养化水平，改善水质。空心菜浮床覆盖率越高，水体中总氮、总磷、氨氮、硝态氮和化学需氧量等指标去除率越高，推荐的浮...     

利用人工湿地处理池塘养殖废水效果分析

构建表面流和水平潜流人工湿地系统处理水产养殖池塘排放的废水,以减少水产养殖废水对周围水域环境的污染.结果表明,经湿地净化处理后,养殖废水中总氮、总磷、CODMn、氨氮分别从2.32、0.50、14.88、0.61 mg/L降至0.98、0.18、9.72、0.30 mg/L,叶绿素a从369.6 μg/L降至61.78 μg/L,水质明显得到净化.湿地植物存活时组织氮、磷含量明显高于死亡时,湿地植物死亡时梭鱼草、黄菖蒲、小香蒲的组织氮含量分别仅为存活时的18.8%、26.8%、38.1%.湿地植物死亡时收割可去除氮、磷含量分别为11.68 g/m2和4.81 g/m2,再力花去除氮、磷能力最强.在湿地植物死亡前收割能够提高湿地植物吸收所贡献的净化率.     

生化尾水胁迫下湿地植物生理特性变化

检测植物处理污水厂生化尾水的效果和分析植物生理生长特性,为西北干旱半干旱地区人工湿地污水处理系统合理配置土著湿地植物提供理论依据。在复合垂直流-水平流人工湿地中种植芦苇和香蒲,生活污水处理装置的二级生化出水胁迫,植物移栽成活后和收割之前分别检测植物的生理、生长指标和光合参数。结果表明,COD_(Cr)、NH~+_4-N、TN、TP的去除率,种植植物期间分别为79.32%、85.69%、82.17%、91.76%,植物收割后分别为71.34%、58.45%、60.49%、89.86%;芦苇最高株高达到380 cm,香蒲最高株高达到320 cm;地上部分生物量香蒲最高达到4.15kg,芦苇最高达到7.55 kg;香蒲的净光合速率(P_n)分别增加了6.35%、3.99%、22.39%,芦苇的净光合速率(P_n)则分别增加了42.20%、5.26%、8.96%。2种湿地植物在污水胁迫下表现出一定的防御能力,但是抗污能力存在一定的差异。     

生态沟渠+稳定塘系统处理山区农村生活污水的研究

研究流经生态沟渠+稳定塘系统的生活污水中悬浮物、氨氮、总氮、总磷、CODcr等指标的沿程变化以及去除效率,为探索山区农村生活污水治理模式提供依据和参考。生态沟渠由原农田排水渠经拓宽、种植植被改建而成,总长约150 m;稳定塘包括沉淀净化塘、生物净化塘和生物强化净化塘,分别栽种植物、栽种植物+吊养河蚌、栽种植物+放养鲢鳙,总面积约1 230 m2。在集水池出口、生态沟渠出口、稳定塘各塘出口各设1采样点共5个采样点。试验期间连续进水,进水平均流量约7 m3/h,系统总水力停留时间(HRT)约102 h,其中生态沟渠段约5.4 h、稳定塘段约96.6 h,首次采样在连续进水稳定运行1周后进行。在水力停留时间约为4 d的条件下,流经该系统的生活污水黑臭消失,浊度下降,出水DO饱和度达到65%以上,进水SS、NH3-N、TN、TP、CODcr的平均去除效率分别达到84.9%、70.1%、49.6%、44.9%和80.5%。生态沟渠段对SS具有较好的去除效果,达到40.1%,占系统总去除量的47%。系统最终出水可达到城镇污水处理厂污染物排放二级标准(GB18918-2002)。生态沟渠+稳定塘系统具有建造灵活、无需动力条件、运行成本低廉等特点,在小流域山区农村具有一定推广和应用前景。     

潜流湿地技术在高密度养殖尾水处理中的应用

构建"潜流湿地+生物净化"的湿地生态系统,并以纯生物净化系统作为对照区,研究其对池塘高密度养殖尾水中总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、悬浮物总颗粒(SS)指标的去除效果,并对试验区与对照区内的产量与效益进行分析。结果表明:构建湿地生态系统后,区域内养殖面积有所减少,但产量与效益却有所提高。试验区的净化面积占整个养殖系统的7.9%,远远小于对照区的净化面积占比18.8%。对TN、TP、CODMn的去除率分别为80.8%～90.9%、78.95%～88.18%和23.20%～27.24%,对照区对相应指标的去除率分别为70.8%～88.7%、76.09%～87.14%和15.38%～25.08%,试验区的去除效率略高于对照区。至2011年,试验区与对照区的池塘生产各类水产品产量分别比2009年增长24.8%与19.2%、销售收入分别增长了26.4%与14.8%、利润分别增加了35.2%与18.64%。试验区产量与效益明显好于对照区。因此,潜流湿地方式净化水质节省了土地资源,提高了鱼池利用率及养殖效益,与纯生物净化相比具有明显的优越性。     

长荡湖网围养殖“护渔活水”绩效评价分析

在长荡湖网围主养河蟹基础上,实施"护渔活水"模式试点,种植浮萍、伊乐藻等水生植物,使用生物制剂,放养鲢鳙、黄尾鲴、螺等(生物总量27.67g/m3)调控水质,达到高温减损、主养增收等目标,667m2新增综合经济效益2371元,其中放养利润占85.53%;667m2消减总氮113g、总磷33g,667m2输出总氮7.43kg、总磷0.52kg,增加碳汇33.67kg、消耗藻类4488.69kg,667m2生态效益价值1380.68元,其中输出藻类和氮磷生态效益价值占65%与33%。     

贡湖水源地水体营养状态评价及富营养化防治对策

于2008-2009年对太湖贡湖水源地金墅港、田鸡港、龙塘港等3条主要河道的水质及大型水生植物进行了季节性野外调查,并对该区3月和6月的浮游植物进行调查。水质调查结果表明,贡湖水源地河流水体富营养化风险较大,主要污染指标为总氮和总磷,全年TN平均浓度为3.094mg/L,TP平均浓度为0.112mg/L。以叶绿素a、总氮、总磷、高锰酸盐指数和透明度为主,并结合浮游植物指标,利用综合营养状态指数法对不同季节水质营养状况进行评价,春季(3月)和夏季(6月)水源地均处于富营养化状态,其中春季达到中度富营养化[LTI(Σ)=64.113],秋冬季节水源地水质为中营养[LTI(Σ)=53.526]。浮游植物调查结果显示,6月浮游植物总密度显著高于3月,6月和3月分别为306.1×104和165.9×104个/L,以蓝藻门、绿藻门和硅藻门为主。大型水生植物调查结果显示,3月和12月水生植物种类和生物量均较少,几乎没有大型水生植物,仅春季龙塘港有少量芦苇出现;6月水生植物增多,3条河道凤眼莲和芦苇均有较高生物量,金墅港的菊花草最多,其盖度达到90%,其次有紫萍、金鱼藻和穗状狐尾藻等,龙塘港和田鸡港苦草和漂浮植物(如紫萍和槐叶萍等)生物量较大;9月3条河道的菊花草、金鱼藻、紫萍、凤眼莲和芦苇都有较高生物量,而苦草生物量下降。结合调查结果和水源地实际情况,提出了水生动物控藻技术,水生植物水质净化与抑藻技术以及集成修复技术等防治水环境恶化的生态修复对策。     

人工湿地系统中梭鱼草和香蒲对镉积累的动态变化

为探讨人工湿地系统中挺水植物梭鱼草(Pontederia cordata)和香蒲(Typha orientalis)对镉(Cd)积累的动态变化,通过在室外表面流人工湿地采样和室内分析相结合的方法,对8-12月梭鱼草和香蒲地上部和地下部的生物量、镉含量及积累量的动态变化进行了分析。结果表明,梭鱼草根部和茎叶镉含量为0.25~0.70mg/kg和0.07~0.18mg/kg,香蒲根部和茎叶镉含量为0.16~0.39mg/kg和0.11~0.17mg/kg,根部镉含量均显著高于各自的茎叶部,两种植物各部位镉含量均在10月达到最大值,两者对镉的富集与转运能力均随着月份的变化而变化,都呈先增高、后降低的趋势;其中,梭鱼草对底泥镉的富集系数为0.76~3.13,香蒲为0.63~0.91,两者的富集系数最高值均出现在10月;两者的转运量系数分别为1.12~10.47、3.25~8.10,最大值分别出现在9月、10月。在10月之前,同一月份梭鱼草地上部的生物量和对湿地中镉积累量均极显著或显著高于香蒲。两种植物地上部分生物量和对湿地中镉积累量均极显著高于地下部分(P<0.01)。综合考虑两种植物的生物量及对镉的积累量,9月和10月分别为梭鱼草和香蒲地上部分最佳收获月份,能够最大化去除湿地系统中的镉。     

自动增氧型人工湿地除氮效果研究

针对人工湿地内部溶解氧浓度不足的问题,利用页岩空心砖构建自动增氧型湿地系统,研究构建系统对氮的净化效率。结果表明,自动增氧型湿地系统各基质层污水溶解氧(DO)浓度均在0.5 mg/L以上,泥土、粉煤灰和砾石三层基质对总氮(TN)的去除率分别为30.2%~39.7%、23.9%~35.0%和14.9%~23.5%,自动增氧型湿地系统的净化效果略好于人工强化供氧湿地系统。故可利用页岩空心砖构建自动增氧型湿地系统,以增强其系统内部供氧能力,提高湿地系统的除氮能力。     

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性和多种生态恢复模式的整合将成为今后湿地恢复研究的焦点;同时应该深入研究湿地水环境恢复的基础理论和技术,探讨其内在的规律和机理,并建设典型湿地水环境恢复示范工程;建立湿地水环境生态恢复技术标准和规范,完善水生态系统健康评估体系,为该技术在我国的广泛推广和应用提供理论和技术支持。     

再生水补水的北京典型河流滨岸带植被分布特征及多样性研究

为探讨再生水补水河流滨岸带植物分布特征及多样性,2019年7月对永定河和潮白河自然河水和再生水补水滨岸带的典型区域开展植被调查,并基于重要值、多样性指数和聚类分析等统计方法对自然滨岸带植物物种的组成、分布特征、多样性指数及生活型进行深入探讨。结果表明：（1）研究区内共发现34科73属90种植物,其中永定河自然段为19科40属47种、永定河再生水补水段19科34属37种、潮白河自然段为24科43属49种、潮白河再生水补水段为20科36属44种,均以菊科、禾本科和莎草科的物种数较多,并且芦苇和香蒲为再生水补水滨岸带常见植物,芦苇、葎草和狗尾草为自然河滨岸带常见植物;（2）聚类分析表明四组调查区内的群落可划分为9种类型：芦苇+葎草+香蒲群落、葎草+芦苇群落、芦苇+香蒲+三叶鬼针草群落、香蒲+芦苇群落、芦苇+狗尾草群落、香附子+芦苇群落、芦苇+褐穗莎草群落、芦苇+香蒲+香附子群落、芦苇+香蒲群落;（3）再生水补水滨岸带植物物种多样性指数（物种丰富度指数S、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数）均低于自然岸带,但再生水补水滨岸带植物平均株高和总盖度均高于自然岸带,其中永定河和潮白河之间此类参数无显著差别;（4）依照三级植物生活型分类方式将调查区内的植物分成了9种生活型,其中自然滨滨岸带涵盖3种一级生活型（木本、半木本、草本）和5种二级生活型（灌木、半灌木、一年生草本、多年生草本、水生植物）,再生水补水滨岸带涵盖仅1种一级生活型（草本）和3种二级生活型（一年生草本、多年生草本、水生植物）,其中,自然滨岸带植物生活型较再生水补水岸带丰富,但两者均以一年生草本和多年生草本为主要优势生活型。本研究将对再生水补水滨岸带植被恢复与重建、以及物种多样性保护提供一定的数据支持。     

生态浮床的水质净化效果及其甲藻抑制作用

通过组合式生态浮床开展库区水体甲藻水华控制和水体修复的试验研究,以推流式模型分析了温度、pH、N、P、CODMn等水质指标的时空变化,并讨论了水质理化参数对浮游植物群落结构的影响。在夏季生态浮床正常运行时,对TP、NH4+-N、NO2--N、TN的去除率分别为36.05%、6.19%、26.77%、11.52%。而秋季由于部分水生植物衰亡释放营养物质,使得相关指标去除效果弱于夏季。夏季浮床对甲藻的抑制率为73.95%,而秋季为51.70%,表明浮床对甲藻有明显控制作用,夏季控制效果优于秋季。秋季甲藻获得更适宜的环境和生长条件,生物量反而有较大提升,甲藻在总藻中占比也由19.16%、14.99%、6.91%上升至78.18%、47.77%、77.84%。这是由于秋季植物死亡、总藻生物量减少、化感作用减弱、竞争效应下降等原因引起的。     

六种挺水植物对水位梯度的响应研究

选择花菖蒲(Iris ensata var.hortensis)、泽苔草(Caldesia parnassifolias)、黄花鸢尾(Iris pseudacorus)、美人蕉(Canna indica)、再力花(Thalia dealbata)、水葱(Scirpus tabernaemontani)共6种常见挺水植物,研究了不同水位梯度(-5～150 cm)对6种挺水植物外伤症状、株高、分株数、存活率、发芽率、叶绿素(Chl)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)等生理指标的影响。结果表明:(1)除黄花鸢尾出现一定外伤症状外,其余5种挺水植物在不同水位条件下生长较好,有较高存活率和发芽率。(2)花菖蒲在水位30 cm、美人蕉在60 cm、再力花和水葱在100 cm均有较高的株高、分株数、存活率和发芽率。(3)花菖蒲、泽苔草、黄花鸢尾的叶绿素含量在水位-5～0 cm达到最大,水位升高,含量下降;与之相反,美人蕉在水位90 cm、再力花和水葱在水位100 cm时叶绿素含量最高。(4)6种挺水植物在水淹胁迫的水深梯度下,产生了不同程度的SOD。实验前期(10 d),不同水位梯度下6种挺水植物叶片SOD活性出现不同程度下降,随着对不同水位梯度环境的适应,SOD开始回升;花菖蒲(-5～45 cm)、美人蕉(-5～90 cm)在水淹与干旱处理下,叶片SOD活性均高于零水位;再力花和水葱随着水位(-5～100 cm)降低SOD活性升高,水位-5 cm时达到最高,分别提高了40.57%和63.79%;泽苔草在各水位下(-5～45 cm)SOD最终与零水位基本持平;黄花鸢尾各水位下保持稳步上升趋势。(5)6种挺水植物在实验前期不同水位梯度MDA含量均有所提升,中后期呈现下降态势。综合各项指标分析,泽苔草适应各水位胁迫,花菖蒲和黄花鸢尾在低水位生长较好,美人蕉、再力花和水葱能较好地适应高水位环境,6种植物均可用于滨水带生态修复。本研究为湿地生态修复植物选择、水生植物生长水位联动控制提供了科学依据。     

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。     

张掖黑河湿地附植硅藻群落初步研究 ——以张掖国家湿地公园为例

研究张掖国家湿地公园附植硅藻群落现状,为保护寒、旱区湿地水生植物与生物多样性提供理论依据。2017年夏、秋从张掖国家湿地公园浅水湖泊采集12种常见水生植物,采集植物上附植硅藻,并在水质富营养化评价的基础上进一步分析硅藻的种类分布、优势种、多样性和聚类性。结果表明,张掖国家湿地公园水体轻度富营养化;共检出附植硅藻39属158种(含变种),其中舟形藻属种类最多(18种),其次为菱形藻属(16种)、桥弯藻属(15种)和脆杆藻属(13种);Achnanthedium minutissimum为分布最为广泛的优势种,其次为Ulnaria acus和Encyonopsis subcryptocephala;Shannon-Weaver多样性指数在1.41～3.13,Pielou均匀度指数在0.58～1.07,均是秋季显著高于夏季(P0.05,t-test);Cody指数与聚类分析表明,在同一时期内附植硅藻种类组成的相似程度和优势种分布对部分宿主植物的选择趋于一致,但也有部分宿主植物之间附植硅藻群落结构仍然存在较大差异。     

利用水生植物改善南太湖水质的研究

2010年对太湖水域非种植区与景观水生植物种植区的浮游植物群落结构及水质理化指标进行了调查。结果显示,非种植区和种植区采样点的理化指标在一定程度上存在差异性,且6个水生植物种植区水质理化指标均有一定程度的好转;其中,TN、TP、叶绿素a、COD Mn的降幅分别在13.76%～40.12%、5.81%～37.10%、5.50%～32.64%、3.04%～20.64%;从浮游植物群落结构分析,不同月份浮游植物优势种群变化明显,太湖水域采样点处蓝藻爆发时间比水生植物种植水域早,且爆发规模大;表明种植水生植物对于减轻南太湖营养盐内负荷、控制湖泊富营养化具有积极作用,岸边和水域内均有大量水生植物分布的1～3号采样点的净水效果略优于岸边有大量水生植物但分布较少的4～6号点。     

复合池塘养殖系统湿地水质净化功能研究

由潜流和表面流湿地组成复合人工湿地,与池塘有机结合构成鱼塘-湿地水循环系统应用于草鱼苗种培育,研究了该系统对池塘水质的改善效果。结果显示:在760 mm/d的水力负荷率条件下,复合湿地系统对NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN、TP、COD和TSS的平均去除率分别为(33.56±3.71)%、(50.73±3.95)%、(46.33±4.95)%、(27.99±2.78)%、(58.15±3.38)%、(29.60±2.24)%和(84.49±1.77)%;湿地出水水质符合渔业水质标准(GB11607-89)要求。结果表明鱼塘-湿地水循环系统对养殖用水具有较好的净化效果。