沼液水培-水培植物循环制沼技术

探索沼液循环利用途径。结果表明,通过沼液水培,狐尾草、铜钱草、水葫芦、大漂在18 d的时间里生物量分别增加117.6%、212.3%、74.1%、91.3%,1 500 mL沼液水培可净生产2 000 g左右的水生植物(鲜重)用于循环制沼,35 d可获得甲烷含量70%以上的沼气约20 l,所产沼液可循环用于水培。     

水葫芦青贮饲喂羊的育肥效果

部分水生植物(水葫芦、狐尾藻、眼子菜、鱼草、扁草等)含有较高的粗蛋白、矿物质等营养素,是潜在的家畜饲料来源[1].水葫芦在中国分布广泛,生物量大,产量高,达450～750t/hm2.水葫芦对富营养化水体环境的净化能力强,又具有改善生物多样性功能.但由于过度生长,常覆盖大量水面,堵塞河道,影响航运,降低水中溶氧量,严重影响水生生物多样性[2].通过水葫芦饲料资源化利用,可大量消耗水葫芦,形成水牧生态循环体系,具有很大的潜在经济效益与环境生态效益[3-4].     

水葫芦净化沼液效果的研究

用相同生物量的水葫芦净化不同浓度的沼液,结果发现水葫芦对初始COD为760 mg/L的沼液净化效果最好,COD、BOD5、NH4 -N去除率分别为75.21%~85.79%、91.10%、76.66%~98.83%,当沼液初始COD为860 mg/L时,沼液各理化指标的去除率均有所下降。水葫芦净化5 d即可达到预期净化效果,NH4 -N和COD去除率为75%~85%,延长时间去除效果增加不明显。     

狐尾藻净化生猪养殖场沼液的研究

通过水培试验,研究狐尾藻对生猪养殖场沼液的净化能力,在此基础上分析20、40、60 d 3个不同水力停留时间对狐尾藻生物量、植株养分、水体CODCr、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解氧及pH变化的影响。结果表明:20%~30%沼液可以提高狐尾藻生物量和其体内氮磷钾含量,处理组相比空白组,生物量可以提高1.6~4.9倍、氮磷钾分别可以提高1.5~2.0、1.57~1.90、1.35~1.88倍;狐尾藻对沼液有一定净化能力,当水力停留时间为40 d时,狐尾藻对沼液的处理效果最好,沼液CODCr、氨氮及总磷去除率分别为65.99%、59.54%及90.06%。鉴于此,狐尾藻可作为猪场沼液净化的理想水生植物,具有良好的应用前景。     

水生植物对灌溉水中镉去除作用的筛选及机制研究

灌溉水中悬浮态的镉被认为是湖南省农田镉污染的主要来源，通过比较紫背浮萍、美人蕉、狐尾藻和水葫芦4种典型南方水生植物对悬浮态镉去除的效果，筛选出效果更好的水葫芦和狐尾藻，进一步收集植物根部悬浮物、体系底泥，分析其镉含量并开展机制研究。结果表明，4种水生植物中狐尾藻镉去除效果最佳，去除效率为94.42%。植物对镉的去除主要通过助沉降和吸附，其中沉降部分所占比例最高，根系复杂的水生生物在去除灌溉水中镉的方面显示出良好的性能，狐尾藻沉降部分的镉含量占81%左右。     

杂交水芹菜与几种水生挺水植物对养猪污水净化效果比较

该研究用杂交十六号水芹、香菇草、粉花狐尾藻、美人蕉、鸢尾等5种水生植物,处理养猪场污水经沼气发醇后的沼液。结果表明,5种供试植物中,水芹菜对重铬酸盐(CODcr)的净化作用最好;对总氮、总磷、氨氮的净化效果以香菇草最好,水芹菜与粉花狐尾藻相当,水芹菜与香菇草对总氮的净化作用没有差异;大田比较试验表明,水芹菜对降低污水中的氮类污染作用较好。杂交水芹菜四季常绿,四季都有净化功能,在水质净化中具有推广和应用价值。     

漂浮栽培系统净化猪场废水的研究

研究利用漂浮栽培系统栽培水葫芦、美人蕉、风车草、香根草对养猪场废水的净化效果及对水体中氨化细菌和碱性磷酸酶的影响.结果表明水葫芦、美人蕉、风车草、香根草对水体中氮的去除率分别为92.53%,91.45%,86.99%,82.05%;对磷的去除效果以美人蕉和水葫芦最好,去除率分别达98.08%和97.49%,且与风车草、香根草和对照处理有显著差异;栽培不同植物对水体中氨化细菌种群的变化影响不大,水葫芦、美人蕉、风车草、香根草和对照处理碱性磷酸酶的活性与总磷的去除没有显著的相关性,栽培美人蕉的系统碱性磷酸酶活性与正磷酸盐的浓度变化呈显著的负相关性(r=-0.97**),水葫芦、美人蕉、风车草、香根草和对照处理相关性不显著.     

农田汇水河道水生植物原位净化工程处理效果分析

为了研究水生植物原位净化工程处理效果,于2017年5—11月,在江苏省泗洪县四河乡的农田汇水河道,利用水葫芦和绿狐尾藻构建组合生态浮床,沿着水流方向设置4个水质采样点,每月监测水体基本理化指标,主要包括水温(T)、酸碱度(pH)、溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、悬浮物(SS),分析河段水质沿程变化;在试验开始时、每次采收时监测单位面积植物生物量,干物质含量与氮磷含量,计算植物氮磷富集量。结果显示:植物种养后,沿程各采样点数据对比,水体pH值逐渐趋于中性;各采样时间数据对比,水体DO浓度呈升高趋势。在植物旺盛生长期(7—10月),组合生态浮床对河段水体TN、TP、COD和SS的沿程总消减率分别为50.41%～78.00%、44.62%～73.33%、46.15%～57.82%和33.33%～52.38%,其中最高值出现在8月。按照有效试验周期180 d(5—10月)计算,水葫芦的氮、磷去除量分别约为0.76 g·m~(-2)·d~(-1)和0.09 g·m~(-2)·d~(-1);绿狐尾藻的氮、磷去除量分别约为1.17 g·m~(-2)·d~(-1)和0.08 g·m~(-2)·d~(-1)。除了植物自身的吸收作用,根系微生物降解作用在污染物净化过程中也发挥了重要作用。在农田汇水河道原位净化工程中,水葫芦与绿狐尾藻组合生态浮床大幅消减水体氮磷浓度,有效降解有机物及拦截颗粒物,对于缓解下游水域富营养化问题具有积极的意义。     

草-溞生物组合对农田周边富营养化水体中浮游植物的影响

为研究草-溞生物组合对农田周边富营养化水体中浮游植物的影响,以大型溞(Daphnia magna)作为滤食性动物代表,狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)作为沉水植物代表,考察单一生物及2种生物组合对农田周边富营养化水体的修复作用。结果表明,大型溞对浮游植物密度、蓝藻门密度、叶绿素a浓度及微囊藻毒素抑制显著,且低密度(25 ind/L)抑制作用较强,试验后期(15～20 d)抑制作用减弱,试验结束(20 d)时,高密度(100 ind/L)处理中微囊藻毒素含量与对照无显著差异。狐尾藻和金鱼藻均能抑制浮游植物密度、蓝藻门密度和叶绿素a浓度的上升,且狐尾藻抑制效果更优,而金鱼藻对微囊藻毒素含量无显著抑制作用。试验结束时,在相同溞密度和植物种类条件下,草-溞联合较单一大型溞和单一植物抑制效果更优,且以低密度大型溞+狐尾藻最优。草-溞联合相比单一溞处理,可有效改善其在处理中产生的微囊藻毒素含量后期反升现象。     

立体生态模块处理杭州市玉皇山南基金小镇水体氮的效果

杭州市玉皇山南基金小镇水体存在总氮超标问题,对小镇内景观环境造成不利影响。构建以挺水植物（香蒲Typha orientalis,美人蕉Canna indica和千屈菜Lythrum salicaria）,沉水植物（狐尾藻Myriophyllum verticillatum,竹叶眼子菜Potamogeton malaianus和伊乐藻Elodea nuttallii）与生物填料（碳纤维草和立体超细纤维草）复合成的立体生态模块,分析其在景观水系中的除氮能力和机制,植物种类、生物填料类型对除氮的影响及立体生态模块最佳长度。结果表明:复合立体生态模块具有较好的除氮效果,总氮平均去除率为73.58%~97.61%,均高于空白（30.87%）,除狐尾藻、竹叶眼子菜外的不同植物和生物填料类型复合成的立体生态模块对氮去除效果影响显著（P＜0.05）。平均总氮出水质量浓度,18个立体生态模块均达GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水水质标准（1.50 mg·L-1）。在总氮去除率为85.00%时,不同立体生态模块最佳长度不同,对氮去除最好的3个模块为香蒲-伊乐藻-碳纤维草（1.34 m）,美人蕉-伊乐藻-碳纤维草（1.44 m）和香蒲-伊乐藻-立体超细纤维草（1.64 m）。     

用于人工景观水体污染治理的净水植物筛选

为了筛选出适应于本地区人工景观水体栽培、净化效果好、观赏价值高的净水植物,通过温室静态实验研究了白掌、吊兰、铜钱草和鸭掌木四种观赏植物在富营养化水体环境下的生长状况及对水中总氮、总磷、氨态氮、浊度和色度的去除能力。结果表明:鸭掌木、白掌、吊兰和铜钱草对水中总氮均具有较好的去除效果;白掌、吊兰、铜钱草对总磷的去除效果较好,鸭掌木对总磷的去除效果较差。铜钱草、吊兰对氨态氮的去除效果显著优于鸭掌木和白掌。四种植物对水质浊度、色度均具有较好的去除效果。在水体中生长过程中,鸭掌木的叶绿素相对含量增长率最高,而吊兰的叶绿素相对含量增长率最低;四种植物叶片含氮量增长率差异不显著;鸭掌木的生物量增长率最大,吊兰的最小。实验中四种供试植物在实验周期内均能较好地适应人工景观水体的水生环境,且处理后水中总氮、总磷和氨态氮三项水质指标均达到了地表水Ⅲ类标准,由此可见这四种供试植物均可作为用于本地区景观水体污染修复的备选净水植物。     

植物塘+人工湿地系统对灌溉水净化及稻米镉的阻控效果

为了降低灌溉水中Cd向农田中输入,减轻农田重金属Cd污染,降低稻米中Cd含量。本试验选取梭鱼草、狐尾藻、轮叶黑藻为材料,构建3级植物塘+人工湿地系统,研究其对湖南典型矿区Cd超标灌溉水(全量Cd浓度均值≈6.65μg·L~(-1))净化效果及稻米Cd阻控效果,并分析灌溉水进出水浓度与干湿沉降通量对系统净化效果的影响及净化系统中湿地植物的吸附能力。结果表明:梭鱼草、狐尾藻、轮叶黑藻3种水生植物对灌溉水中Cd具有较好的去除能力,经系统净化后灌溉水中全量和可溶态Cd平均去除率分别高达70%和91%,可有效降低湿地系统中重金属Cd浓度并阻止灌溉水中Cd向稻田迁移。湿地进水Cd浓度易随降雨产生波动,但湿地系统对Cd的去除效果不受影响。降雨量与Cd湿沉降通量呈线性正相关,与Cd干沉降通量呈线性负相关。监测期间(2017年4月16日—2017年9月17日)该3级净化系统Cd输入总量为428.46 g,其中干沉降沉降量为20.52 g,湿沉降沉降量为57.60 g,系统有效截留Cd占输入总量的87.94%,干湿沉降作为外源Cd输入源之一,对净化系统的运行效果影响不显著。在湿地正常运行情况下,净化后灌溉区水稻根部、茎鞘、叶片、谷壳和糙米中的Cd含量与未净化灌溉区水稻相比分别下降了5.96、3.83、2.42、0.40 mg·kg~(-1)和0.12 mg·kg~(-1)。研究结果可为典型矿区Cd污染灌溉水净化、降低农田重金属输入量与粮食安全生产提供科学参考和数据支持。     

三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性及产物稳定性研究

为研究湿地植物能源化利用潜力,采用全自动甲烷潜力测试系统对不同温度下三种湿地植物厌氧发酵产甲烷特性进行评价,并对产甲烷过程及发酵产物稳定性进行模拟和分析。结果表明:在30 d发酵周期内,中温(37℃)下三种湿地植物巨菌草、狐尾藻和水葫芦累积甲烷产量分别达166.5、159.4、236.9 m L·g~(-1)VS,分别比常温(25℃)提高了29.6%、18.3%和39.9%(P0.01),且中温发酵产气速度更快,发酵周期更短,挥发性固体(VS)去除率更高;采用热重-示差扫描量热法(TG-DSC)对发酵产物稳定性进行分析,TG曲线呈现三个明显失重过程(100℃,250~350℃及400~600℃),全发酵周期总失重率逐渐降低,DSC曲线有两个明显的放热峰,低温区(300℃)放热强度逐渐降低,高温区(400~550℃)狐尾藻峰强度逐渐降低,巨菌草和水葫芦逐渐增加,且峰值右移,表明有机物逐步降解,发酵产物稳定性增加;采用Cheynoweth方程对巨菌草、狐尾藻和水葫芦中温发酵产气过程进行拟合,模型相关系数均大于0.95,产气预测值和实测值差异比分别为1.98%、0.82%和0.32%(P0.05)。研究表明厌氧发酵制甲烷是湿地植物资源化利用的有效途径,有利于解决人工湿地技术二次污染问题。     

多用植物—水葫芦

水葫芦又叫风眼兰,雨久花科多年生草本水生植物。江南水乡的池塘、湖面、缓流水域都是它安营下寨的好地方。正常情况下,一亩水面一年可收割鲜草2.5—5万公斤,最高可达10万公斤。水葫芦是宝草,能净水,能养畜,又是农田的好肥料,也是制造沼气的好原料。净化污水的能手在多年生水草中,水葫芦有净水“能手”和“吸毒草”之称。据测定,每公斤水葫芦24小时,可以从排放污水中吸收12毫克的酚、15毫克汞,17.6毫克铅、50毫克镍、54毫克锶、56毫克铀、66毫克镉。按照一亩水面一年生产水葫芦2.5万公斤计算,半年就可以从水中吸收酚、汞、铅等毒害性物质10.8—150公斤。另据报道,一亩水葫芦4天就能从废矿水中吸收75克银;一公顷水葫芦一年可以吸收净化污水中4吨氮和一吨磷。水葫芦虽吸收了大量     

绿狐尾藻和空心菜对模拟池塘养殖尾水的净化效果分析

【目的】探究绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides Gaudich）和空心菜（Ipomoea aquatica Forsk）在漂浮环境培养条件下对不同氮磷水平养殖尾水的适应性及对氮磷营养的吸收和去除效果,为促进2种植物在池塘养殖尾水处理中的推广应用提供参考。【方法】以绿狐尾藻和空心菜为供试植物,设总氮（TN）和总磷（TP）浓度分别为5、10、15 mg/L和1、2、3 mg/L的低（A）、中（B）、高（C）3组模拟养殖尾水,比较2种植物在培养42 d时的生物量、氮磷累积量,以及对水体氮磷的去除能力。【结果】绿狐尾藻在A、B、C组持续生长42 d,其42 d净增生物量和氮磷累积量随生长时间延长、水体氮磷浓度增加而增加,最大值出现在C组;空心菜在A、B、C组正常生长28 d,其42 d净增生物量和氮、磷累积量随水体氮磷浓度增加而下降,最大值出现在A组。在42 d的试验期内,绿狐尾藻对水体氨氮（NH₄+-N）、TN、活性磷（SRP）和TP的去除率最高,氮磷去除效果随水体氮磷浓度增加而上升且去除氨氮能力最强,最大值出现在C组;空心菜的氮磷去除效果随水体氮磷浓度增加而降低,且28 d后植株生长和去除能力下降。植物氮磷吸收贡献率结果显示,3组模拟养殖尾水中,绿狐尾藻植物吸收的氮磷贡献率介于33.65%~99.82%,高于空心菜的2.34%~62.21%。绿狐尾藻对低、中、高氮磷水平模拟养殖尾水的适应性优于空心菜;植物吸收是绿狐尾藻去除水体氮磷的主要途径。【结论】绿狐尾藻对水体氮磷的适应范围较广,表现为喜高氮磷,对水体氮磷水平的适应能力、生长和水体净化能力优于空心菜,可用于南方池塘养殖尾水的长期净化,应用潜力优于空心菜。空心菜的生长和对水体氮磷的去除效果随水体氮磷浓度增加而降低,应用于夏秋季池塘养殖尾水处理时宜定期收割以保证净化效果。     

铜钱草对不同污染负荷模拟污水的净化效果初探

通过池塘用水配置不同浓度梯度的模拟污水,以生态浮床为载体培养铜钱草49 d,探讨铜钱草作为浮床植物对养殖污水的处理效果。结果表明:铜钱草对不同污染负荷养殖模拟污水的TN去除率均在91%以上,TP去除率均在96%以上,NH4+-N去除率均在50%以上;试验过程中,不同模拟污水水体的NH4+-N、NO3--N、CODMn含量均随时间的延长呈先上升后下降趋势,pH和DO含量整体呈下降趋势,电导率呈上升趋势; Pearson相关系数分析表明,pH和DO与其他水体理化指标之间存在直接或间接的显著相关性。综上所述,铜钱草对养殖污水具有较好的净化效果,建议对养殖水体pH和DO含量进行定期监测,便于水体的修复管理。     

6种观赏植物对水体的净化作用研究

在富营养化水体中,以旱伞草(Cyperus alternifolius)、石菖蒲(Acorus gramineus)、水生鸢尾(Iris pseudoacorus)、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris)、美人蕉(Canna indica)和金边黄杨(Euonymus Japonicus cv.Aureo-ma)6种具有一定观赏价值的花卉植物作为试验材料,跟踪水体TN、TP、COD、EC变化,研究水上栽培花卉对污水水体的净化效果。结果表明:混合栽培各种花卉对水体净化作用明显,60 d后TN、TP、COD、EC降低率分别为88.0%、84.0%、73.0%、40.2%;比较各植物单位面积中的N、P、K吸收量,N吸收量最大的是石菖蒲,P吸收量最大的是旱伞草,K吸收量最大的是水生鸢尾。综合各因素,表明旱伞草、石菖蒲、铜钱草和美人蕉是较好的净化植物,对污水水体的净化作用较明显,可进行合理利用。     

15种水生景观植物对磷的去除能力

【目的】明确景观植物对富营养化水体中有机物磷的净化能力,为有效解决水体富营养化问题和筛选具有一定净化能力又能营造良好景观效果的湿地水生植物提供参考依据。【方法】采用室内水培法模拟水体富营养化条件,以不种植物为对照(CK),研究华中地区常见的6种挺水植物、6种沉水植物及3种浮水植物的生物量变化和TP、PO_4~(3-)-P的去除能力。【结果】在夏季高温条件下,狐尾藻和金鱼藻的植株有腐烂,紫叶美人蕉、路易斯安娜鸢尾和黄菖蒲的叶片有枯黄,其余11种植物表现较好,粉绿狐尾藻和凤眼蓝长势最好,生物量较试验开始时增加130g以上。栽植植物各处理水体中TP、PO_4~(3-)-P的去除率均高于CK;TP去除效果以金鱼藻最好,去除率为86.59%,其次为紫叶美人蕉、千屈菜和狐尾藻,去除率分别为85.92%、79.88%和77.20%;对PO_4~(3-)-P的去除率以黄菖蒲最高,为99.86%,金鱼藻其次,为97.20%。综合看,金鱼藻去除磷的效果最佳,紫叶美人蕉和千屈菜去除磷素的能力较好;3种生活型的植物对TP和PO_4~(3-)-P去除效果无显著差异。【结论】在水体富营养化修复中,沉水植物对水体中有机物磷的去除效果最佳。     

原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂对水葫芦的影响和安全性评估

【目的】水葫芦是我国重大外来入侵生物之一,其综合防治研究具有十分重要的意义。期望通过考察不同类型的原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂对水葫芦不同部位的影响,筛选合适的水葫芦抑制剂,并对该类抑制剂进行水体安全性评估,为水葫芦的化学防治提供理论基础和数据支撑。【方法】通过盆栽实验分别考察氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺对水葫芦鲜质量、分蘖、叶面、叶柄、根长和新根的影响,考察其对水葫芦的综合防效;分别考察这4种抑制剂对四尾栅藻生长速率的影响,根据其应急毒性和半抑制浓度评估对抑制剂进行安全性评估。【结果】首先,草胺类PPO抑制剂丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺对水葫芦的鲜质量、分蘖、根长、新根、叶面和叶柄的防效均强于二苯醚类抑制剂氟磺胺草醚和乙氧氟草醚;其次,施加氟磺胺草醚后30 d,水葫芦的枯叶指数和枯柄指数分别只有65.4%和44.0%,反而低于第20天的77.6%和48.9%,表现出一定的返青现象;再次,施加乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺30 d后对水葫芦枯叶和枯柄防效均达到了100%;最后,当抑制剂浓度为3.0 mg/L时,氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺对四尾栅藻的生长抑制率分别为73.0%、75.7%、27.0%和16.2%。【结果】结果显示,相比二苯醚类PPO抑制剂,草胺类抑制剂对水葫芦的防效更好,毒性更低。     

新型生态浮岛对改善水质的效果

设计一种微生物与水生植物耦合,同时添加生物膜载体的新型生态浮岛,并探索其对水质改善的作用。结果表明,生态浮岛试验区水体氨氮、总氮和总磷去除率分别为22.7%、19.2%和18.0%,但对水体硝态氮去除效果不佳,浮岛内不同植物浮岛单元硝态氮浓度增幅4%~18%。不同植物对水体净化效果不同:刺果泽泻、紫芋、千屈菜、芦竹、风车草、菰、菖蒲对氨氮去除率达到20%以上;刺果泽泻、紫芋、梭鱼草、风车草、千屈菜、菰、芦竹和水葱对总氮去除率达10%以上;刺果泽泻、菰、水葱、紫芋对总磷去除率达15%以上。添加微纳米固定化净水菌剂(W13)可促进水体总氮、总磷的去除,但对总磷去除率的促进效果(-0.2百分点~8.5百分点)不及总氮(4百分点~15百分点)。