臭氧氧化-苦草深度处理猪场废水对无机营养盐的去除效果初探

进行了经氧化塘和人工湿地处理的猪场废水的臭氧氧化-苦草深度处理研究,考察了不同浓度臭氧氧化处理无机营养盐(N、P)含量的变化,和臭氧氧化-苦草处理对去除无机营养盐的作用。结果表明,三个臭氧投加浓度(10、30、50 mg·L~(-1))分别使NO-2含量降低7.7%、17.6%和21.4%,使NO-3增加5.7、4.2和2.4倍,使PO3-4增加40.1%、26.0%和0.7%;臭氧氧化-苦草处理使TN、NH+4、NO-2、TP含量分别降低11.4%~15.7%、29.9%~34.2%、22.6%~40.7%和36.0%~38.0%,使NO-3含量增加0.4~1.0倍。结果表明,臭氧氧化可以使N、P的形态发生变化,且低浓度的臭氧投加就能达到显著效果,苦草显著促进臭氧氧化后猪场处理尾水中无机营养盐的去除。     

氮负荷升高对苦草（Vallisneria natans）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长的影响

为研究在浅水湖泊的外源污染源控制工作中控氮(N)的必要性,通过室外模拟实验,探究了N负荷升高对浅水湖泊沉水植物生长的影响。实验设置低N组(输入氮磷比为5∶1)和高N组(输入氮磷比为100∶1)两个N负荷水平,同时选择不同生长型的两种沉水植物——莲座型苦草(Vallisneria natans)和冠层型穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)作为实验对象。结果表明:N负荷升高对苦草生长产生了明显的抑制作用,表现为高N组苦草的相对生长率、生物量、根长、株数和叶片数等指标均显著低于低N组。与苦草不同,N负荷升高对穗花狐尾藻的胁迫作用不显著,两种N浓度下穗花狐尾藻的生物量、相对生长率、节间距、株高和株数均无明显差异。总体而言,N负荷升高显著降低了沉水植物的总生物量,实验结束时高N组沉水植物的总生物量(115.86 g?m~(-2))是低N组(321.98 g?m~(-2))的36.0%。研究表明,N负荷升高会对沉水植物的生长产生胁迫,但是不同沉水植物对N负荷升高的响应具有种间差异。从湖泊管理和生态修复的角度,本研究支持外源N、P均需要控制的观点。     

沉水植物氧化塘技术对村镇污水厂尾水的深度处理效果

采用沉水植物氧化塘技术对村镇污水处理厂尾水进行深度处理，探讨其处理效果。结果表明，在水温18～26℃、水力负荷1.20 m³/(m²·d)的条件下，沉水植物氧化塘对尾水表现出较好的处理效果，对NH₄⁺-N的去除率达到97.07%,TP去除率为30.43%,COD_Cr去除率为43.60%。在国家高度重视农村环境质量提升的背景下，沉水植物氧化塘技术有着十分广泛的应用领域。     

基质条件对苦草(Vallisneria natans)生长和形态特征的影响

通过模拟实验,对不同基质条件下苦草（Vallisneria natans）的形态特征、生物量积累及分配格局进行了研究.结果表明：（1）在营养盐较丰富的湖泥中,苦草的生物量、分株数量和匍匐茎总长度等指标显著大于粘土和沙土,也显著大于营养盐和有机质更高的河泥;（2）沙土中生长的苦草根系纤细,根系直径显著小于其他3种基质类型上的苦草;（3）河泥和沙土上生长的苦草叶绿素含量显著地低于湖泥和粘土上的苦草.因此,基质条件对苦草的生长和形态有较大的影响,苦草在一定程度上能够适应肥沃的基质条件,但当N、P、有机质含量过高时,苦草的生长受到抑制.     

不同附着基质对苦草生长的影响

通过室内试验,将苦草（Vallisneria natans）种子播种在不同附着基质上,对其发芽情况和苦草的形态特征及生物量分配格局进行了研究。结果表明：（1） 在人工丝状棉上生长的苦草新生叶片数、最长根长、茎叶总长都要显著大于在薄层海绵和棕丝束上生长的苦草。而对照无附着基质组的苦草部分浮于水面,叶片枯黄,各项生长指标均低于其他3组;（2） 对照组中生长的苦草根数量最少,显著小于其他3个试验组上生长的苦草,但是该组苦草的根上生物量占有率及出现弯曲茎的数量大大高于其他3组;（3） 人工丝状棉基质上,苦草的存活率显著大于薄层海绵基质和棕丝束基质,也显著大于对照组（无基质）,四组的存活率分别为91%,88%,69%,21%。因此,基质条件对苦草的生长和形态有较大的影响,如果没有附着基质,苦草易于漂浮水面而死亡;在结构疏松的人工丝状棉基质上,苦草长势最好,但考虑到苦草在基质上的附着牢度和基质浸泡水中的理化变化,故本次试验中,薄层海绵为最好的附着基质。     

大型溞-苦草配合处理富营养化水体的研究

生态修复实践中两种以上生物联合处理富营养化水体的技术受到广泛关注。以大型溞(Daphnia magna)、苦草(Vallisneria natans)为浮游动物、沉水植物代表,建立溞-草配合处理系统,以苦草处理为对照组,富营养化水体为空白组,研究处理过程中水质指标、底泥指标、水草生物量变化。结果表明,溞-草系统水和底泥质量指标优于苦草组,水体总氮、总磷、氨氮最终去除率分别为87%、88%、96%,最大去除率分别为70%、70%、86%;底泥总氮去除率39%,总磷去除率38%,27 d即水清见底,苦草生长率达740%。而对照组水体总氮、总磷、氨氮最终去除率分别为35%、33%、57%,最大去除率分别为35%、30%、57%,底泥总氮去除率40%,总磷去除率32%,48 d内未见底,苦草生长率为470%。因此,大型溞促进悬浮物沉降、有利于苦草生长以及稳定系统,溞-草系统配合处理富营养化水体能力大于单一的水草系统,溞-草系统能更快地提高水体透明度,苦草生长率更大,更易保持稳定,实验结果为指导生态修复工程实践提供参考。     

苦草对水中环境因子影响的日变化特征

在实验室模拟条件下，研究了沉水植物苦草对水体中环境因子影响的日变化特征。结果表明，苦草对水体中环境因子如pH值、溶解氧、电导率、总磷等有显著的影响，种有苦草的水中的电导率、总磷均明显低于无植物水体，溶解氧浓度和pH值明显高于无植物水体；另外，种有苦草的水体环境因子总体日变化趋势较明显，而无植物水体的环境因子基本处于相对稳定的状态，具有明显日变化特征的指标pH值、溶解氧的变化可能与苦草的光合作用有关，而总磷和电导率没有明显的日变化特征。试验结果为进一步研究沉水植物对水体中环境因子影响的日变化特征和影响机理，以及底泥磷释放可能存在的日变化具有一定的参考价值。     

底质掩埋对苦草种子成苗和幼苗存活的影响

为探索底质掩埋对人工恢复苦草(Vallisneria natans)的影响,研究了塘泥和河沙掩埋0、1、3、5 cm深度下苦草种子的成苗状况和苦草幼苗的存活状况.结果表明,掩埋深度增加会显著降低种子的成苗率、幼苗的存活率、植株的株高和干重,其中掩埋深度达5 cm时,苦草种子不能成苗,幼苗不能存活,与无掩埋相比,掩埋1 cm和3 cm处理中,幼苗存活率的下降幅度显著低于种子成苗率,且掩埋1 cm处理的幼苗存活率下降不显著,掩埋3 cm处理的河沙组种子的成苗率和幼苗的存活率显著高于塘泥组;无掩埋、掩埋1 cm和掩埋3 cm处理中,塘泥组苦草的平均株高、株均干重和根冠比均显著大于河沙组.表明底质掩埋对苦草种子成苗的影响大于对幼苗存活的影响;塘泥比河沙更有利于苦草的生长,但掩埋深度较大时,塘泥对种子成苗率和幼苗存活率的影响比河沙更明显.     

Hg2+、Cr3+共同胁迫对苦草抗氧化酶活性的影响

研究了不同浓度Hg2+、Cr3+共同胁迫对苦草抗氧化酶系统的影响,结果表明:Hg2+、Cr3+及共同胁迫作用,都能导致苦草O2.-、MDA含量发生变化,随离子浓度增加,O2.-、MDA含量先升后降,MDA峰值较O2.-滞后,Hg2+、Cr3+共同作用所产生的毒性效应大于单一Hg2+、Cr3+;随着Hg2+、Cr3+复合离子浓度的增加,SOD、POD活性先升后降,以及CAT在开始阶段略有升高,之后下降,这表明抗氧化酶系统在清除活性氧自由基过程中起重要作用,但植物抗性能力是有一定范围的。     

苦草(Vallisneria natans)移植对沉积物再悬浮后的水质控制效果研究

通过单因子(苦草密度)影响试验和双因子(有无苦草、沉积物性质)受控试验,研究苦草移植在短期内对沉积物再悬浮后的水质控制效果。结果表明,苦草移植可以显著降低水体悬浮物浓度与营养盐水平,且密度越高,悬浮物浓度与营养盐水平越低;沉积物营养水平影响苦草对水体的净化效果:高营养底泥中,苦草对悬浮物的去除率为22.19%,而低营养底泥中去除率仅为8.21%;高营养底泥中,苦草对水体TN的去除率为10.94%,显著高于低营养底泥。因此,沉水植被区域沉积物再悬浮的沉降不仅与沉水植物本身有关,还与沉积物的性质有关。     

冬季苦草与伊乐藻对贡湖水源地水质净化效果研究

2009年11月5日至25日在苏州太湖贡湖水源地入湖河道东泾河内设置了10个大型路基围隔,栽植较耐寒沉水植物苦草（Vallisneria spiralis）和伊乐藻（Elodea canadensis）,研究了其在冬季低温条件下的净水效果。结果表明:（1）栽种沉水植物的围隔内氨氮、硝酸盐氮和总氮浓度均显著低于实验前（P<0.01）,其中苦草实验组氨氮、硝酸盐氮和总氮浓度分别为实验前的78.76%、70.20%和 83.42%,伊乐藻实验组分别为实验前的81.85%、72.30%、75.55%,苦草+伊乐藻实验组分别为实验前的88.80%、78.80%、86.21%,而空白对照组与围隔外水质氮素浓度变化幅度较小,总氮浓度分别降低37.12%和15.87%;（2）苦草+伊乐藻实验组对总磷和COD_Mn的去除效率显著高于其他围隔（P<0.01）,分别为86.97%和76.16%;（3）经驯化后的苦草和伊乐藻在冬季有较好的净化水质效果且净化效果为苦草+伊乐藻>苦草>伊乐藻,为冬季湖泊生态修复中沉水植被的恢复,种类的选取及合理配置提供了理论依据。     

亚慢性铜暴露对背角无齿蚌鳃抗氧化系统的影响

为探究淡水环境中铜(Copper, Cu)污染对背角无齿蚌(Anodonta woodiana)鳃抗氧化系统的影响,检测了Cu~(2+)(0.137、0.548、2.192 mg·L~(-1))暴露于背角无齿蚌7、14、21、28 d后,其鳃中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPx)和谷胱甘肽转硫酶(Glutathione-S-transferase,GST)的活性,还原型谷胱甘肽(Reduced glutathione,GSH)和丙二醛(Malondialdehyde,MDA)的含量及总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,TAOC)的变化。结果显示:随着Cu~(2+)浓度的增加和暴露时间的延长,MDA含量逐渐上升,表现出明显的"剂量-效应"和"时间-效应"关系;抗氧化酶SOD、GPx和GST活性均被显著诱导(P0.05), CAT活性被显著抑制(P0.05),抗氧化剂GSH含量显著降低(P0.05);Cu~(2+)暴露14、21、28 d,T-AOC与对照组相比均显著升高(P0.05)。总体而言,背角无齿蚌鳃抗氧化系统在Cu~(2+)暴露下被激活,但是鳃组织器官仍然受到了氧化损伤。GPx、GST和GSH对Cu~(2+)暴露响应最为灵敏。     

锰污染土壤石灰改良对油茶生长及抗氧化酶系统的影响

采用室内盆栽的方法,研究在采矿区和恢复区锰污染土壤中分别添加0(对照)、0.05%(S1)和0.10%(S2)的石灰对油茶生长及其抗氧化酶系统的影响。结果表明,石灰的添加显著提高了油茶根际土壤的pH值,降低了土壤中可交换态锰的含量。S1处理时,采矿区和恢复区油茶根、叶中的锰含量分别比对照降低了46.84%、19.50%和35.90%、31.24%,恢复区油茶提取系数和生物累积系数分别降低了24.53%和6.30%。采矿区油茶叶片中叶绿素a、叶绿素b的含量及恢复区中叶绿素b的含量随着石灰投加量的增加而增加,且提高了采矿区油茶的株高和恢复区的株质量。在采矿区,石灰添加提高了油茶叶片中SOD、POD活性及-SH和PCs的含量,S1和S2处理时SOD活性分别是对照的1.23倍和1.40倍,POD活性分别是对照的1.47倍和1.75倍。S2处理时,-SH和PCs的含量分别是对照的1.34倍和1.45倍。研究表明,石灰的添加引起了油茶抗氧化酶活性系统的改变。     

北京水系中腐霉和疫腐霉种类调查

为研究北京地区水系中腐霉和疫腐霉种类分布,采用叶饵法从北京水系中诱集菌株,共分离到腐霉、疫腐霉182株,利用Single-strand conformation polymorphism (SSCP)进行分析,筛选出不同基因型的代表菌株,并依据形态学特征及ITS序列对这些菌株进行种类鉴定。结果共发现6个已知种和3个可能的新种,其中:湖滨疫腐霉Phytopythium litorale和果胶裂解腐霉Pythium pectinolyticum为国内新记录种;旋柄疫腐霉Pp.helicoides、异丝腐霉P.diclinum、簇囊腐霉P.torulosum和袋囊腐霉P.marsipium为北京地区新记录种。研究结果可为未来监测北京地区水系中病原菌的分布情况提供基础数据。     

Cd胁迫对类芦生长及酶活性的影响

以类芦为材料,测定不同Cd胁迫浓度下类芦相关形态生理指标,探讨类芦在Cd污染矿区正常生长的响应机制。结果表明:低Cd浓度处理对类芦分蘖数、叶片数、株高、最大叶长有一定促进作用,随Cd浓度的增加,抑制作用逐渐增强;Cd胁迫对类芦根长和表面积有显著抑制作用,但对根平均直径(Cd≤100 mg·kg~(-1))和根体积(Cd≤50 mg·kg~(-1))有显著促进作用;Cd胁迫下类芦抗氧化酶活性下降,MDA含量升高,根系和地上部分生物量等指标均逐渐减小,阻碍了类芦的生长;不同Cd浓度胁迫下类芦根系及地上部分Cd含量逐渐增加,且转运系数大于1,对Cd具有一定富集能力。研究表明,Cd胁迫会抑制抗氧化酶活性等阻碍类芦正常生长,类芦通过调整生长格局、提高根系平均直径和表面积、刺激地上部分富集转运能力来适应Cd胁迫。     

鲫(Carassius auratus)对沉水植物占优水体水质的影响

水体富营养化已成为当今世界广泛存在的水环境问题。杂食性鱼类分布广、食性杂,对水生态系统影响深远,可能会加重水体富营养化。以鲫(Carassius auratus)为对象,于室外构建了以沉水植物苦草（Vallisneria denseserrulata）为主要初级生产者的中型水生态系统,设置鲫鱼组与无鱼的对照组,通过测定水中氮、磷营养盐、浮游植物、透明度、溶解氧、pH等指标以研究杂食性鱼类对以苦草为主要初级生产者水体水质的影响。结果表明：鲫虽未显著改变水中的总氮、氨氮含量,但显著增加了总磷含量,提高了浮游植物生物量,降低了水体透明度和溶解氧浓度,从而恶化水质;因此,在以沉水植物为主要初级生产者的水体中,减少或去除鲫等杂食性鱼类,有利于降低水中总磷含量,减少浮游植物生物量,提高水体透明度、从而保护或改善水质。     

沉水植物对罗氏沼虾养殖系统的水质调控效应

为研究沉水植物对罗氏沼虾养殖系统的水质调控效应,比较了生态养殖组与传统养殖组的水质、浮游动植物和微生物群落结构特征,解析了浮游动植物、微生物优势种群与水环境因子之间的关系。结果表明:两组养殖水体水质与浮游生物群落结构均存在显著差异。生态养殖组的总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)和叶绿素a(Chl-a)浓度均低于传统养殖组。传统养殖组浮游植物与浮游动物生物量均高于生态养殖组,两组浮游植物与浮游动物多样性指数存在显著差异。微生物主要包括放线菌门、拟杆菌门、蓝细菌门和变形菌门,其中生态养殖组放线菌门的丰度最高,传统养殖组优势菌为蓝细菌门的微囊藻属、鱼腥藻属以及拟杆菌门的黄杆菌属。冗余分析结果表明TP、COD和溶解氧(DO)是影响水体浮游生物群落组成与分布的关键因子。综上所述,利用沉水植物开展罗氏沼虾养殖水环境的原位净化,可显著消减养殖水体氮、磷营养盐,降低浮游动植物生物量,提高水体微生物群落结构稳定性,改善养殖水环境。