人工湿地氧化还原特征及其与微生物活性相关性

在水力负荷为800 mm/d的运行条件下,研究了复合垂直流人工湿地中试系统不同功能层面的氧化还原特征、好氧微生物数量、基质的耗氧速率及氧化还原酶类活性的分布特点。结果表明:各功能层面的氧化还原电位、好氧微生物数量、耗氧速率表层最高,并且随着基质深度的增加逐渐降低。除过氧化物酶外,氧化酶活性表现为表层高于中下层;而硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等活性变化趋势则相反。同时,氧化还原电位与基质中细菌、真菌、放线菌的数量、耗氧速率等存在显著正相关关系;氧化还原电位与多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶等氧化酶活性也存在显著正相关,而与下行流池的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等还原酶类存在显著负相关关系。     

人工湿地-池塘复合养殖系统中浮游藻类生态特征

采用放养了斑点叉尾鮰苗种和少量白鲢的人工湿地-池塘复合养殖系统研究各养殖塘浮游藻类的生态特征,并通过对不同密度养殖塘的比较探讨人工湿地对鱼塘中浮游藻类生态结构的调节作用.结果表明,塘中共鉴定出浮游藻类7门63属142种,其中绿藻门34属60种,硅藻和蓝藻分别有10属34种、10属30种,裸、隐、甲、金藻门种类较少,共9属18种.各养殖塘优势种类主要为四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）、衣藻（Chlamydomonas sp.）、二角盘星藻（Pediastrum duplex）、小环藻（Cyclotella sp.）、尖针杆藻（Synedra acus）、颗粒直链藻（Melosira granulate）等.随着斑点叉尾鮰鱼苗养殖密度的增加,浮游藻类数量、生物量呈现增加的趋势,但各塘内浮游藻类种类多样性差异不显著.人工湿地与养殖池塘的联合对养殖水体的浮游藻类有较好的调控作用,整个实验期间各塘内浮游藻类种类、数量、生物量无显著变化,即使在养殖密度最高的四号塘也没发生蓝藻水华,并保持着相对稳定的群落结构.     

Cd~(2+)和Cu~(2+)对美人蕉的氧化胁迫及抗性机理研究

通过测定植物的丙二醛(MDA)含量、酸溶性SH含量以及两种抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD和愈创木酚过氧化物酶GPX)的酶活,研究了重金属镉(Cd)和铜(Cu)对美人蕉(Cannaindica Linn.)的氧化胁迫。结果表明,20μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)的Cd~(2 )和Cu~(2 )均使其根部MDA含量显著增加,但除了100μmol·L~(-1)的Cd~(2 ),叶部MDA含量无明显变化。与Cu~(2 )相比,Cd~(2 )能引起植物根部GSH的明显提高,并能诱导PCs的产生。Cd~(2 )使根部SOD活性明显增加,Cu~(2 )对其活性无明显影响。两种重金属均使其根部GPX活性显著增加。对于叶,重金属胁迫能增加GPX的活性,但对SOD活性的影响不明显。以上结果表明,重金属镉和铜对美人蕉具有氧化胁迫作用,而美人蕉具有缓解重金属胁迫的解毒机制,诱导PCs解毒,同时它能通过调节抗氧化物酶的活性增强其抗氧化胁迫的能力,这为该植物作为中低浓度镉和铜污染水体的修复植物种类应用提供了可能。     

复合垂直流人工湿地处理养殖废水的TSS动态研究

采用复合垂直流人工湿地系统,研究了人工湿地处理养殖废水过程中,湿地基质空隙中TSS(Total Suspended Solids)的动态变化及去除规律.中试实验结果表明,系统对TSS有良好的净化效果,平均去除率达到70%.循环养殖废水在复合垂直流人工湿地流动时,TSS的去除主要发生在下行池单元上层区域,沿水流方向,随着距离的延长,TSS的降解速率呈现先快后慢的趋势,同时根据动态变化曲线形式,建立了该实验条件下TSS在湿地床内沿程动态变化模型:CL=C0exp(2.967×10-4L2-0.043 16L),相关分析和误差分析结果表明,该模型预测值与实验监测值呈高度相关(Sy=0.03,r=0.925 8).     

人工湿地－池塘养殖复合系统水质影响因子及碱性磷酸酶活性研究

通过实验现场采样及室内测试方法,对复合垂直流人工湿地-池塘养殖复合系统中的物理、化学、生物和生化指标进行因子分析,并在养殖周期、日变化上对碱性磷酸酶活性进行了研究.结果表明,循环池的水质明显好于对照池,影响系统水质的主要因子在循环池和对照池中是不同的,其中循环池主要影响因子是生物指标细菌,对照池主要影响因子是氮、磷等化学因子;碱性磷酸酶存在明显的日变化规律,20时达到一天的最高;循环池和对照池的碱性磷酸酶活性以及叶绿素a含量等方面存在显著性差异,其中循环池碱性磷酸酶的日变化范围是2.81～6.83 mmol·L-1·h-1,对照池是5.21～8.72 mmol·L-1·h-1;循环池的叶绿素a浓度在11.67～25.11μg·L-1的范围内,对照池的浓度变化范围是66.97～231.61μg·L-1,说明湿地系统对于养殖水体水质改善具有显著效果.     

选定因素下湿地基质中氨氮释放的正交试验研究

通过小型静态实验,研究了成熟复合垂直流人工湿地的基质在不同影响因素正交组合条件下氨氮的释放速率和变化.在控制温度T、pH值、溶氧(DO)及有机质(COD)的情况下,监测氨氮的释放速率.结果表明,氨氮的释放速率和变化受温度影响最大,一定范围内(15～35℃)温度越高,释放速率越大;溶氧对氨氮的释放无显著影响;基质本身含有丰富的有机质,因而较低COD浓度不构成氨氮释放的限制因素;湿地基质对pH值有很强的缓冲能力,进水pH值基本不影响氨氮的释放.     

不同填料在高负荷垂直流人工湿地系统中净化能力的研究

选取砾石、沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、高炉钢渣、圆陶粒8种填料,在较高水力负荷（1000～2500mm·d^-1）的条件下,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水实验。结果表明,无烟煤、圆陶粒、砾石具有较好去除有机物的能力,对COD的去除率达到50%以上;钢渣和无烟煤对BOD的去除率达到70%以上。沸石和陶瓷滤料对总氮和氨氮的去除率达到70%以上,其他几种填料对总氮和氨氮的去除率仅为20%左右。高炉钢渣和无烟煤具有较好去除磷的能力,高炉钢渣对总磷和总溶解性磷的去除率达到90%以上,无烟煤对总磷和总溶解性磷的去除率达到60%～70%。孔隙率的变化对垂直流人工湿地的净化能力有显著影响。在垂直流人工湿地处理系统中,通过选择合适的填料,如无烟煤、圆陶粒、沸石,在较高的水力负荷条件下可获得较好的处理效果。     

复合垂直流人工湿地污水氮的去除效果研究

采用复合垂直流人工湿地(IVCW)系统，研究了系统内部水流方向上各态氮和其它理化参数的变化。结果表明，复合垂直流人工湿地中，硝态氮、亚硝态氮、溶解氧和pH沿水流方向逐渐减小；总氮去除率为43．63％，可使劣V类水的总氮指标降至Ⅲ类；氮的去除主要发生在下行池，上行池因溶解氧低、有机碳不足和系统向水中释放氮的原因，脱氮效果不明显。     

基于人工湿地的循环水产养殖系统工艺设计及净化效能

该研究首次将复合垂直流人工湿地同池塘养殖结合，通过构建养殖－湿地生态系统，验证人工湿地对水产养殖用水和废水净化与回用的可行性。近9个月的新建人工湿地运行结果表明，水力负荷从313、469、625 mm/d增加到781 mm/d，人工湿地对TSS、COD_Cr和BOD₅去除率的变动范围分别为80.5%～82.9%、45.2%～64.2%和61.0%～77.0%，对NH^＋₄-N、NO^-₃-N、TN去除率的变动范围分别为51.5%～67.8%、-90.6%～40.0%和29.1%～68.6%，对TP和IP的去除率为72.7%～89.1%和0～33.3%，对细菌总数、总大肠菌群、藻类等生命物质也有较好的去除效果，湿地出水水质除溶氧外能达到国家渔业水质标准。初步结果表明人工湿地应用于水产养殖用水处理和回用具有广阔的前景。     

水文特征对水生植物的影响

水位、水流等水文特征是影响水生植物的重要因素。水生植物对水位变动的响应主要包括形态特征、生物量、物种分布和物种结构的改变。另一方面,水位变动被认为是一个环境干扰因子,适度的水位变动有利于增加物种多样性;长期的水位变动在植物群落演替上扮演重要的角色。水流不仅能影响水生植物群落结构和物种分布,还能影响其繁殖传播、新陈代谢过程和形态特征。