落水初期三峡库区人工恢复消落带植物群落特征

[目的]明确三峡库区不同人工恢复消落带植物群落分布随水位高程的变化特征,为三峡库区消落带人工植被恢复提供理论依据。[方法]选取三峡库区水田坝、香溪河口、万古寺、汉丰湖、石宝镇和渠口镇6处典型人工植被修复消落带,分别于高程145～155、155～165和165～175 m区域进行植物群落调查。[结果]随着水位升高,植物生物量增大,个体数量分布趋于均匀,生物多样性增高,植物优势情况趋于不明显。对比6处人工恢复消落带,发现在消落带中下部,石宝镇和香溪河口生物多样性较高;在消落带上部,汉丰湖生物多样性较高。[结论]从消落带生物多样性出发,搭配对应人工恢复措施应对长期、反复淹没的逆境条件适应性较强,可为三峡消落带的人工恢复提供一定的科学依据。     

不同土壤生物工程措施根系附加黏聚力研究

[目的]研究4种不同土壤生物工程措施对边坡土体抗剪强度的提高作用。[方法]设置了一处长40 m的人工边坡,在边坡上使用扦插、灌丛垫、层栽与梢捆4种土壤生物工程措施,并在施工8、12个月后分别开展根系现场调查,在实验室进行单根抗拉试验,并引入RWM模型量化研究4种不同土壤生物工程对边坡抗剪强度的提高作用。[结果]旱柳根系抗拉强度随根系直径增大逐渐减小,能产生显著的根系加筋作用;随着土层深度的增加,根的面积比减小,4种土壤生物工程措施完工12个月后的各径级的根系截面积比率(RAR)相比于8个月后提高43.75%~69.38%;土壤生物工程可以明显提高边坡的抗剪强度,随着根系的发展,12个月以后各种措施附加黏聚力比8个月时有明显的增长。20 cm土层深度时灌丛垫与梢捆措施附加黏聚力高于扦插和层栽,且根系所产生的附加黏聚力最大,对边坡的浅层土壤的加筋作用优于另外2种措施。20 cm深度以下灌丛垫与梢捆措施根系附加黏聚力逐渐下降,而扦插与层栽措施附加黏聚力逐渐增加,对深层土壤具有一定的锚固作用。[结论]研究可为土壤生物工程技术在农田水利护坡中的广泛应用提供量化评价方法和理论指导。     

城市静态小水体生态修复措施与生态服务价值评估研究

城市静态小水体污染是城市环境污染的重要问题之一。针对城市静态小水体的特点,依据稳态转换理论和生物操纵理论,形成适应于城市静态小水体的生态修复措施,并运用于武汉市青山区倒口湖水生态修复工程。工程实施后湖水水质得到明显改善,其中,水体透明度由0.2~0.4m提高至1.0~1.5m,溶解氧浓度由1.82~2.35mg/L上升至5.21~6.28mg/L,CODMn浓度由14.96~16.3mg/L降低至3.56~5.01mg/L,TN浓度由2.61~2.99mg/L降至1.27~1.6mg/L,TP浓度由0.43~0.62mg/L降至0.06~0.12mg/L。进一步对倒口湖水生态系统的供给、调节、文化以及支持4方面的服务价值进行评估,通过对水生态系统服务价值评价指标计算得出,工程实施前后水生态系统服务价值分别为299.34万元和645.62万元,新增服务价值346.28万元。在增量价值中固碳释氧、净化水质指标占比最大,表明在水生系统动植物的协同作用下,倒口湖的水质条件得到明显改善。     

不同类型河岸缓冲带水质净化效果研究

以广东省杨溪河灌草、竹林植被岸坡两种类型河岸带为研究对象,对河岸带2 m、4 m和6 m宽度情况下的TP、TN和COD等面源污染物质去除效果进行研究。研究结果表明,不同类型河岸缓冲带及宽度对污染物的截污能力有所不同,总体来看灌草缓冲带对污染物的去除率最高,为55%~87%,其次为竹林缓冲带为56%~80%。从缓冲带去除TN、TP和COD的角度出发,同时考虑土地占用问题,宽度为6 m的两种类型缓冲带是较佳的河岸缓冲带设置宽度。研究结果可为缓冲带的构建提供有益的参考。     

武汉官桥湖蓝藻毒素BMAA的生物累积与健康风险评估

鉴于蓝藻"水华"能产生新型神经毒素-β-N-甲氨基-L-丙氨酸(β-N-methylamino-L-alanine,BMAA),并通过生物富集作用在水生态系统的各营养级进行传递;选取武汉东湖子湖—官桥湖,采用HPLC-MS/MS分析方法,在蓝藻水华暴发期间,测定湖水、蓝藻及鱼体内游离态和蛋白结合态BMAA毒素的含量。结果表明,在水体中未检测到溶解态BMAA(在检测限0.05μg/L以下),但在微囊藻细胞及鱼体内(干重)均能检测到,含量均值分别为(0.040±0.002)μg/g和(0.32±0.317)μg/g,说明官桥湖在暴发水华后,蓝藻产生了BMAA毒素且被鱼类吸收和放大;不同鱼体(干重)累积BMAA的程度不同,总BMAA含量(干重)分别为鳑鲏(0.243±0.205)μg/g,鲫(0.126±0.040)μg/g,鲤(0.613±0.120)μg/g,鲢(0.028±0.018)μg/g,鳙(0.039±0.021)μg/g,鳊(0.879±0.243)μg/g;鲤和鳊的富集浓度较高,且与其它几种鱼有显著性差异(P0.05)。按照WHO生活饮用水安全标准的建议进行推算,官桥湖鱼肉EDI值(估算的每天摄入量)为1.015μg/(kg·d),显著低于估算出的TDI值(日容许摄入量)0.5mg/(kg·d),基本不会对人造成急性中毒,但由于BMAA毒素为慢性毒素,不能忽视经常食用鱼肉后的累积风险。建议有关部门将东湖水产品的BMAA毒素纳入长期监测。     

光照和基质对布氏轮藻生长、色素组成及有性繁殖的影响

以布氏轮藻（Chara braunii Gmel.）为研究对象,在两种不同的基质土壤中,模拟3种光环境,研究光照和基质对轮藻形态、色素模式和有性繁殖的影响。结果表明,随着光照的减少,两种基质上生长的植株高度、叶绿素与类胡罗卜素（Chla/Caroten）比值均显著增加,植株灰分比率降低,最大干重均出现在25%光照条件下,最小干重在5%光照条件下。与底泥基质相比,黏土基质株高更低,植株灰分比率更高,Chla/Caroten比值降低。二元方差分析表明,光照和基质类型对株高、灰分比率、干重和色素模式均有显著交互作用。     

低功率密度超声波强化絮凝沉降除藻技术研究

超声波强化絮凝沉降除藻技术能够提高絮凝沉降除藻效率,但以往研究采用的较高超声波功率限制了这一组合技术的应用。通过探究低功率密度超声波(0.5～1.0 W/L)对絮凝沉降技术去除微囊藻的增效作用,比较了增重剂种类及用量、超声波预处理的时间和距离、超声波预处理与絮凝沉降的间隔时长、日光照射时长等因素对除藻率的影响,并通过水池试验验证了低功率密度超声波的增效作用。结果显示:(1)超声波的处理距离对除藻率无显著影响,但增加超声波预处理时长则明显有利于提高除藻率,处理30 s时的除藻率显著高于仅处理10 s时的除藻率;(2)除藻率的日均变幅较大,当日光光照时长为3～9 h时,试验组的除藻率平均比对照组高17%,日光照射时长为0 h和12 h时,试验组与对照组的除藻率则无显著差异;(3)随着超声波预处理与絮凝沉降间隔时长的增加,除藻率会明显下降,仅当间隔时长不超过30 min时,试验组的除藻率才显著高于对照组;(4)水池原位试验中,试验组的除藻率高达70.47%,显著高于对照组的58.12%。研究表明,低功率密度超声波预处理能明显增加絮凝沉降除藻率,且应在日光开始减弱的下午作业。     

不同土壤生物工程植物发展特征动态研究

[目的]研究不同土壤生物工程措施植物随时间推移的发展特征及差异性。[方法]以旱柳活枝条为研究对象,在40 m的人工边坡上设置扦插、灌丛垫、层栽与梢捆4种土壤生物工程措施,对其完工后4、8、12个月的植物生长特征进行调查。[结果]4～12个月梢捆措施覆盖度从35%减少至20%,其他3种措施从40%增加到82.2%;扦插措施生长状况和其他措施存在显著差异,其生长状况由好到差依次为扦插、灌丛垫、层栽、梢捆;4种措施新生植株4～8个月的平均株高增长率在54.7%～82.3%,平均基径增长率在34.4%～75.0%;8～12个月平均株高增长率在28.9%～62.4%,平均基径增长率在29.1%～65.9%。4～8个月植物的生长速度高于8～12个月。[结论]扦插与层栽措施可快速且有效地稳固深层土壤,灌丛垫与梢捆措施在施工初期就可以很好地起到保护边坡不受水流冲刷的作用,防止表土侵蚀。     

河湖水生态系统服务价值核算研究及应用展望

科学有效地界定河湖水生态系统服务价值评估体系与评估指标，促进河湖水生态的可持续发展、合理制定水资源价格、为河湖水生态系统服务价值评估提供参考，同时也为河湖水资源纳入国民经济核算体系提供借鉴，为绿色经济核算提供有力的依据。从河湖水生态系统服务功能、评估体系和评估方法等方面总结了国内外研究进展，分析了现有河湖水生态系统服务体系和评估方法的优缺点。优化后的河湖水生态系统服务评估体系包括供给服务、调节服务、文化服务和支持服务4大类以及水资源供给、水质净化、科研教育和固碳能力等19项指标，优化了水资源供给、提供水产品、水质净化、防洪减灾、休闲娱乐、生物多样性保护等6个指标的评估方法。下一步要制订GEP核算技术标准，建设市场化、多元化的生态产品交易体系，将水资源开发、利用及保护情况、水资源管理生态环境效益等指标纳入审计范围，建立以水生态系统为整体、以维护河湖生态系统健康为总目标、以定量评判和可操作性为抓手的新的河湖长制考核体系。     

3种沉水植物碳氮代谢对水体氮源形态组成的响应

以沉水植物穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)、伊乐藻(Elodea canadensis Michx)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)为试验对象,研究水体中不同硝态氮(NO_3~-N)和铵态氮(NH_4~+-N)浓度比对植物碳氮(C-N)代谢的影响。2015年春季栽培3种沉水植物;7月,截取长约10 cm的植物顶端于1 L的玻璃烧杯预培养,光暗比为14 L∶10 D,温度控制为光周期25℃,暗周期15℃,光照强度为110μmol/(m~2·s),预培养7 d后截取植物顶端1 g左右转入250 m L的锥形瓶,设计培养液总氮浓度为2 mg/L,按照NH_4~+-N与NO_3~-N的浓度比设置2∶1、1∶1、1∶2、2∶0、0∶2共计5个处理,以预培养液为对照,每个处理设置3个重复。结果表明:(1)与对照相比,氨氮添加显著提高了3种植物组织内游离氨基酸(FAA)的含量,且在氨氮浓度2 mg/L时FAA达最大;(2)植物体内可溶性糖含量(SC)存在显著的种间差异,二元方差分析显示处理间SC的差异,种间差异的贡献值为69%;(3)硝态氮完全替代氨态氮时,3种植物组织中的SC/FAA显著升高,二元方差分析显示处理间SC/FAA的差异主要源于氮源形态组成(56%);(4)伊乐藻体内FAA和SC含量均大于穗花狐尾藻和金鱼藻。这可能是它在富营养水体中更有优势的重要原因之一。