生活污水处理场主要湿地植物吸氮纳磷的生态功能

利用原位定点观测方法,研究梭鱼草、鸢尾、美人蕉、芦苇、菖蒲和香根草6种人工湿地植物的根、茎、叶氮、磷浓度及其化学计量的季节变化.结果表明:(1)6种植物体不同部分氮、磷浓度分别介于14～51mg/g和1.4～6.2mg/g,均具有较强的氮、磷吸收能力,除香根草外,其它植物地上部分氮、磷浓度均高于地下部分(P<0.05);(2)植物体单位面积根、茎和叶的氮、磷贮量与植物生物量呈正比,且地上部分高于地下部分,故收割植物地上部分是去除生活污水氮、磷含量的有效途径;(3)鸢尾叶片N∶P比值大于16,梭鱼草在14～16,其余小于14,且芦苇、菖蒲和香根草氮、磷贮量较高,故推荐后3种植物为该生活污水处理场的优先选择物种.     

4种湿地植物对污水中氮磷的去除效能及其迁移规律

为探讨湿地植物对水体中氮、磷营养元素的去除效果,本试验选取了4种水生植物芦苇、香蒲、菖蒲和水葱作为试验材料,通过分别设置3个不同浓度梯度总氮、总磷的生活污水处理,分析不同植物对污水中总氮、总磷的吸收效果。结果表明:1）不同湿地模拟系统中,植物对总氮的吸收作用以植株地上部分为主。植物对污水中的总氮的累积量大小顺序依次为水葱、芦苇、香蒲、菖蒲。2）不同湿地模拟系统中,植物对总磷的吸收作用虽以根系为主,但受生物量的影响,各植株TP含量仍以地上部分居多。植物对总磷的累积量大小顺序依次为香蒲、菖蒲、芦苇、水葱。3）随着总氮、总磷的处理浓度的增高,污水中总氮、总磷的去除率随之增高,说明植物对氮、磷含量高的污水去除效果较好。4种湿地植物对生活污水中总氮的去除率范围为80.3%~93.6%,对总磷的去除率范围为75.7%~97.2%。     

湿地植物对富营养化水体中氮磷的吸收及去除贡献

为探明湿地植物对富营养化水体氮、磷的吸收与人工湿地脱氮除磷之间的关系,以威宁草海西海码头人工湿地为研究对象,全年监测了人工湿地氮、磷的去除效果,对4种湿地植物的生物量和体内氮、磷含量进行分析并测算4种湿地植物的氮磷吸收能力及去除贡献。结果表明:湿地植物种类不同,其吸收氮、磷能力差异较大,菖蒲、水葱对氮、磷的吸收能力较高,茭白、美人蕉的吸收能力较弱(以吸收能力综合评分评定)。按全年衡算,湿地植物TN吸收量为13.08~104.18 g/(m2·a),植株TN吸收量占湿地氮去除量的0.31%~2.49%,地上部分吸收量占湿地氮去除量的0.2%~1.51%;TP吸收量为0.90~5.55g/(m2·a),TP的吸收积累量占湿地磷去除量的0.18%~1.13%,地上部分吸收量占湿地去除量的0.12%~0.72%。湿地植物的直接吸收量对人工湿地脱氮除磷的贡献较小(小于10%),在其利用和选择上应考虑其综合作用及其生态效益。     

姜花在人工湿地中脱氮除磷研究

选取芦苇和人工湿地处理中未见应用报道的姜花,通过人工模拟湿地,采用畜禽养殖废水处理二级工艺出水进行处理,研究它们在处理过程中的脱氮除磷效果.结果表明有植物床的脱氮除磷效果好于无植物床,复合床脱氮除磷效果最好,但芦苇床、姜花床、复合床之间的差异不显著;污水处理后,湿地植物各器官中的氮磷含量及分布有变化,芦苇叶对氮、磷的积累量最大,姜花根对氮的积累量最大,而对磷积累不明显;姜花可用于人工湿地进行处理污水.     

姜花在人工湿地中脱氮除磷研究

选取芦苇和人工湿地处理中未见应用报道的姜花,通过人工模拟湿地,采用畜禽养殖废水处理二级工艺出水进行处理,研究它们在处理过程中的脱氮除磷效果。结果表明:有植物床的脱氮除磷效果好于无植物床,复合床脱氮除磷效果最好,但芦苇床、姜花床、复合床之间的差异不显著;污水处理后,湿地植物各器官中的氮磷含量及分布有变化,芦苇叶对氮、磷的积累量最大,姜花根对氮的积累量最大,而对磷积累不明显;姜花可用于人工湿地进行处理污水。     

姜花在人工湿地中脱氮除磷研究

选取芦苇和人工湿地处理中未见应用报道的姜花,通过人工模拟湿地,采用畜禽养殖废水处理二级工艺出水进行处理,研究它们在处理过程中的脱氮除磷效果。结果表明:有植物床的脱氮除磷效果好于无植物床,复合床脱氮除磷效果最好,但芦苇床、姜花床、复合床之间的差异不显著;污水处理后,湿地植物各器官中的氮磷含量及分布有变化,芦苇叶对氮、磷的积累量最大,姜花根对氮的积累量最大,而对磷积累不明显;姜花可用于人工湿地进行处理污水。     

4种湿地植物的生理性状对人工湿地床设计的影响

野外调查分析了4种常见湿地植物的最长根长,根系体积,植物密度,植株的氮、磷和锌含量等对人工湿地去除污染物、人工湿地设计和人工湿地使用寿命的影响.结果表明,最长根长以美人蕉为最长(43.73 cm),芦苇其次(32.50 cm),黄花鸢尾最短(12.57 cm);根系体积以美人蕉最大(66.72 cm3),芦苇其次(17.42 cm3),黄花鸢尾最低(4.70 cm3);密度以芦苇最高(257株·m-2),美人蕉其次(61株·m-2),茭白最低(54株·m-2);单位面积上芦苇、美人蕉、茭白和黄花鸢尾地上部分生物量分别是4.27、2.12、0.94和O.78 kg·m-2.相应地,单位面积上植物地上部分对氮、磷和锌的吸收量以芦苇最高,美人蕉其次.黄花鸢尾最低.不同植物对人工湿地的使用寿命没有显著影响,但植物的最长根长和密度可作为人工湿地基质深度设计和植物数量配置的依据.     

三种湿地植物在高负荷养猪废水脱氮过程中的根际效应

为了探究不同湿地植物在处理高负荷养猪废水时的根际效应,本研究通过野外小区控制试验,以3种常见的挺水植物美人蕉(Canna indica)、梭鱼草(Pontederia cordata)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)为研究对象构建表流人工湿地,研究人工湿地植物根系分泌物与根际氮循环微生物之间的关系。结果显示,梭鱼草对养猪废水的处理效果最好,氨氮、硝氮和总氮的去除率分别为78.3%、93.4%和81.2%。与试验前相比,梭鱼草和黄菖蒲根系可溶性有机碳(DOC)分泌速率在试验后分别增加了44.9%和13.5%;根系总有机酸(TOA)分泌速率分别增加了125.1%和147.5%。在处理养猪废水后,3种植物根际硝化过程氨氧化细菌(AOB)占主导地位,AOB-amoA基因丰度在黄菖蒲根际土中最高,为2.6×10⁸ copies·g^-1;反硝化过程nirK基因占主导地位,nirK基因丰度在梭鱼草根际土中最高,为4.3×10⁸ copies·g^-1。同时,3种植物根际均存在较明显的厌氧氨氧化过程,hz...     

生态沟渠中4种水生植物的氮磷积累效应

为探明水生植物的氮磷积累规律,以贵州某生态沟渠中4种优势水生植物(菖蒲、黄菖蒲、水葱、美人蕉)为试验对象,研究各植物生物量及不同器官氮、磷积累量的变化。结果表明:随着生长时期的推进,4种植物生物量逐渐增加,尤其是夏季过后地上部生物量增加明显,秋季达最大值,至冬季后又逐步降低。4种植物总氮、总磷含量差异明显,菖蒲总氮与总磷含量最高,分别为41.26g/kg和11.22g/kg,美人蕉最低,分别为21.22g/kg和7.14g/kg;随着时间的推移,4种植物的地上部分(茎叶)和地下部分(根)氮、磷积累量均逐步增加,至秋季达最大值;10月是多数水生植物生物量和体内氮、磷含量最高的时段,可通过收割去除这部分氮、磷;4种植物中,菖蒲的氮、磷回收量最大(氮10.79kg、磷2.34kg),美人蕉最少(氮0.32kg、磷0.11kg),通过收割4种优势植物,2km河段总共可回收氮22.87kg和磷4.98kg。     

湿地植物根表铁膜在污水磷去除中的作用

通过室内小型人工湿地装置,研究湿地植物根表铁膜在2种磷进水质量浓度条件下对磷去除效率的影响,并通过对铁膜上磷含量、植株根系和地上部吸磷等的研究,阐明根表铁膜在污水磷去除中的主要作用机制.结果表明:在小型人工湿地的整个运行过程中,根表富集铁膜的植物系统和无铁膜植物系统在低磷质量浓度进水时,磷平均去除效率分别为85%和55%;在高磷质量浓度进水时,前12 d内磷去除效率分别为76%和1.7%,富集铁膜的植物系统对磷的去除效率高于无铁膜植物系统;运行结束后,铁膜上磷含量比运行前铁膜上磷含量少,低磷、高磷质量浓度进水的铁膜上磷含量沿水流方向依次减少51%、55%和23%、27%;同时,运行结束后低磷和高磷质量浓度进水的植物根系和地上部磷累积量均比运行前高,沿水流方向根系磷累积量依次增加31%、16%和28%、25%,地上部磷累积量依次增加65%、65%和73%、73%.根表铁膜增加了植物根系磷累积量和植物地上部的磷累积量,这表明富集在湿地植物根表的铁膜在湿地植物对磷的吸收和污水磷的去除中起到了重要作用.     

5种水生植物脱氮除磷能力比较

采用室内静态水培的方法测试了5种高等水生植物对人工配置污水的净化能力,旨在筛选适宜的湿地植物。结果表明:有植物处理系统总氮和总磷的去除效果明显高于无植物对照,植物本身的氮、磷累积作用对氮的去除贡献为23%～81%,磷的去除贡献为56%～88%。多数测试植物对氮、磷的富集量以茎叶高于根系。不同植物的净化能力具较大差异,从强到弱的顺序依次为千屈菜>菖蒲>雨久花>泽泻>慈姑。     

美人蕉（Canna indica Linn.）和芦苇（Phragmites australisL.）人工湿地对含铬生活污水的净化效果及植物的生理生态变化

选取美人蕉(Canna indica Linn.)、芦苇(Phragmites australis L.)为植物材料.以不同浓度K2Cr2O7(分别含0、1、20、50 mg·-1Cr6+)的生活污水作为Cr6+染源,研究了不同浓度Cr6+及处理时间下两种湿地对污水净化效果、植物体Cr6+积累量及根系活力(TTC)、叶片超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、净光合速率(Pn)和丙二醛(MDA)等生理指标的影响.结果表明:(1)在试验的初期30 d内,随处理时间的延长,两种人工湿地COD、氨氮去除率均呈逐渐上升的趋势,30 d后,随着Cr6+处理时间的延长及Cr6+浓度的逐渐升高,两种湿地系统对COD、氨氮去除率均逐渐下降.在20、50 mg·L-1Cr6+处理条件下,两种湿地对COD、氨氮的净化效果显著低于对照及1 mg·L-1Cr6+处理,对照与1 mg·L-1Cr6+处理条件下差异不显著.(2)在不同Cr6+浓度处理下,两种人工湿地对TP净化效果的能力较为稳定,同时随处理时间的延长,美人蕉、芦苇体内Cr6+积累量逐渐加大.(3)1 mg·L-1Cr6+处理可提高美人蕉和芦苇的TTC、叶片的SOD、POD、Pn,而20、50mg·L-1Cr6+处理对以上指标均有不同程度的抑制作用,且抑制效果与处理浓度、时间呈正相关.(4)MDA含量随处理时间的延长和浓度升高呈逐渐增加趋势.可见,低浓度Cr6+能有效促进美人蕉、芦苇生长,使之能够维持正常的净化功能,因此,利用它们作为人工湿地植物来修复Cr6+亏染具有一定的实用价值.     

8种湿地植物根部泌氧速率的研究

为了更好地利用人工湿地净化污水,对8种湿地植物美人蕉、马蹄莲、茭草、菖蒲、香蒲、旱芦苇、矮茨菇和水芹菜进行了缺氧营养液培养,并对其根系泌氧速率进行了测定。结果表明,在光照强度为30μmol/(m2.s),温度为25℃,湿度为50%时,缺氧营养液培养的湿地植物中,菖蒲的根系泌氧速率最大,为6.736μmol/(h.g.root),旱芦苇根系泌氧速率最小,为1.208μmol/(h.g.root),泌氧速率大小为:菖蒲矮茨菇马蹄莲茭草香蒲水芹菜美人蕉旱芦苇。相同光照条件下,在黑暗中植物根部泌氧速率有不同程度的减少,矮茨菇、菖蒲、马蹄莲和水芹菜变幅较大,其根系泌氧速率降低0.9~4.8μmol/(h.g.root),其他4种湿地植物根系泌氧速率降低0.01~0.26μmol/(h.g.root)。     

芦苇菖蒲和水葱对水体中Cd富集能力的研究

通过对芦苇、菖蒲和水葱在6种Cd浓度(0.5、1.0、5.0、15.0、30.0、60.0mg·L-1)处理条件下的水培实验,测定分析了3种湿地植物及其不同生长部位对于Cd的富集能力.结果表明,3种湿地植物在不同cd处理浓度条件F的Cd的富集能力表现出明显的差异性.植株地上和地下部分富集的Cd含量均随着水培溶液中Cd处理浓度的增加而增加,呈现出显著的正相关关系.菖蒲对水体中的Cd具有最强的富集能力,而芦苇对Cd的富集能力最弱.高浓度的Cd处理会显著促进3种湿地植物对Cd的吸收和富集,低浓度条件对植物的Cd富集能力没有明显影响.3种湿地植物地下部分对水体中Cd的富集能力显著大于地上部分,均达到1倍以上.水葱、菖蒲、芦苇均能够有效吸收水体中的Cd,对Cd的去除最高分别可达10 074.17、14 759.33 mg·k-1和4 620.00 mg·kg-1,均可作为植物修复重金属污染水体的遴选物种,用于重金属Cd污染水体的生物修复.     

磷营养水平对新几内亚凤仙根系生长发育及养分吸收影响的研究

为了探讨磷营养对新几内亚凤仙根系生长发育及对氮、磷、钾吸收的影响,以新几内亚凤仙"红色河谷"品种为试材,采用磷素单因子六水平完全随机试验,测定了各水平磷处理下根长、根表面积、根系体积、根平均直径的变化以及对氮、磷、钾的吸收。结果表明,供磷浓度为120 mg/L时,根长、根表面积、根系体积及根平均直径均达到最大值;供磷浓度>120 mg/L时,根系生长受到抑制,磷水平与根表面积、根系体积、根平均直径呈极显著正相关;与此相应,地下及地上部分的干物质重、全磷百分含量及磷吸收量均在供磷浓度为120 mg/L时达到最大值。研究认为,供磷浓度为120 mg/L有利于该品种根系生长发育和氮、磷、钾养分吸收。     

鄱阳湖湿地景观恢复的物种选择及其对环境因子的响应

湿地是重要的生态系统,对人类和野生生物都具有极其重要的价值。由于自然因素的变化和人类活动的干扰,湿地退化严重。近年来,湿地恢复已成为世界环境问题改善的重要工具之一。选择适用的湿地植物是退化湿地恢复的关键途径。本文以鄱阳湖湿地为研究对象,通过专家赋值、野外调查、定位观测等方法,筛选了苦草、野菱、芦苇、苔草等25种鄱阳湖常见植物作为湿地景观恢复的优先物种。对苦草、黑藻、菹草、菖蒲、芦苇等5种植物对环境因子的响应进行观测。结果表明,苦草在清水环境130-140cm处的生长最好;黑藻在清水环境中100-110cm处的生长最好;菹草在不同水深(50-160cm)下都能够生长,菹草高度随水深增加而增加;菖蒲具有一定的耐淹能力(< 80cm),但完全淹水(水深100-120cm)明显影响到菖蒲根状茎萌发、幼苗生长和生物量的积累;芦苇根状茎萌发对水深要求严格,土壤要湿润且透气性良好才是芦苇萌发的最好条件,芦苇根状茎萌发前淹水超过20 cm其萌发将会受到明显抑制,淹水超过30 cm则无法萌发。通过对沉水植物的透明度研究表明,植物对水质的透明度都有一定的要求,透明度较好更利于湿地植物的生长发育。     

梦清园人工湿地芦苇的氮磷和生物量动态及其适宜收割期的研究

通过自由水面人工湿地的中试,研究了上海梦清园人工湿地芦苇的不同器官氮、磷含量的季节动态与分配及其地上部分生物量季节动态,并探讨了芦苇的最佳收割期。结果表明,梦清园人工湿地芦苇的不同器官氮、磷含量都随季节波动,且在一个生育周期内,芦苇叶、茎、须根及其地上部分的氮、磷含量曲线呈典型的单峰式。叶和地上部分的氮磷含量峰谷在秋季10月底11月初,茎的峰谷在进入严冬前12月初。早春3月下旬芦苇返青后,芦苇生长曲线呈典型的单峰式,生物量极大值出现在10月底11月初,其中10月21日达6624g.m-2。芦苇地上部氮、磷积累量也在10月底11月初达到最高,10月21日氮、磷积累量分别为151.7g.m-2和32.5g.m-2,说明此时收割芦苇能最好地发挥湿地芦苇的去除氮、磷功能。     

6种水生植物在人工湿地中特性的比较

[目的]比较6种水生植物在人工湿地中的特性,为选出耐低温、脱除有机质好的优势品种提供依据。[方法]用黄菖蒲、水莎草、香蒲等6种水生植物构建垂直流人工湿地,比较其在秋季处理城市污水的效果。[结果]黄菖蒲湿地CODcr去除效果最好,去除率为60.73%,大红草去除效果最差,去除率为33.72%;黄菖蒲、水莎草和芦苇对TN去除效果相似,达30%以上;对照试验除P率达65.46%,植物湿地对TP去除率比对照试验仅提高4.78%～11.06%。[结论]植物在人工湿地中对COD的去除效果较明显;填料对P的吸附是湿地除P的主要因素,而植物除P效果不明显;黄菖蒲、芦苇及水莎草是低温环境中较佳的湿地植物。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6d和NH4＋-N去除率以HRT为5d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7 d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6 d和NH4＋-N去除率以HRT为5 d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6 d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。