植物对不同类型湿地污染物的去除机制

植物在湿地水质净化过程中起到了重要作用,尤其是植物根际为污染物的去除提供了非常有利的环境。主要论述了湿地植物对不同类型的污染物包括过量氮磷、重金属以及有机污染物的去除机制。虽然去除机制不尽相同,但主要通过植物的主动吸收和被动吸收等直接作用将各类污染物运输至植物体内,并通过迁移转化等过程最终被植物所固定。植物的生物量尤其是根系生物量、植物种类和其凋落物均对植物的吸收作用有显著影响。此外植物还通过根际环境影响微生物的数量和活性间接去除污染物,微生物可通过自身的代谢包括分解、转化和螯合作用实现污染物的去除。微生物的活性受水力停留时间、土壤基质类型、植物根际氧浓度、根系分泌物、p H等诸多环境因子的影响。未来应该深入研究植物-微生物联合修复技术,进一步提高人工湿地对污染物的净化效果。     

植物修复技术及其在污水处理中的应用

植物修复技术(phytoremed iation)是指利用绿色植物及其根际微生物共同作用,以清除环境污染物的一种新型原位治理技术,其机理主要是利用植物及其根际土著微生物的代谢活动来吸收、积累或降解和转化环境中的污染物。与物理、化学方法相比,植物修复具有操作简单、投资少和不易造成二次污染等特点;与微生物法相比,植物修复可以用于处理多种复合型污染物,尤其适合于大面积低浓度的污染物处理。根据污染物的不同形态、特性和存在方式,植物修复的方式包括有根际过滤(Rhizofiltration)、植物固定(Phytostabilization)、根区降解(Rhizodegra-datio…     

人工湿地植物的功能与选择

植物在人工湿地中起着非常重要的作用,它可以拦截大颗粒污染物,吸收降解营养物质;能够稳固湿地床表面基质,降低冰雪在湿地表面的凝结速率;可以改善处理系统景观,为野生生物及微生物的生长提供适宜的环境,具有生态美学和经济价值。选择植物应考虑植物的适应性、净化能力、抗逆性、经济和观赏价值以及物种间的合理搭配。本文阐述了植物在人工湿地中的作用和选择人工湿地植物的一些基本原则,提出了植物在人工湿地实际运用时仍存在的一些问题,对其应用前景做了展望与讨论。     

组合生态浮床的水体净化效果与作用机理探讨

通过在美人蕉(Canna glauca)底部悬挂生物陶粒基质构建组合生态浮床,与仅有生物陶粒的基质组和空白组比较了对室内配制富营养化污水的净化效果,分析了各组水体中的微生物数量和活性,研究组合浮床中植物、基质和微生物对水体净化的贡献率及其相互间协同作用.结果表明,经过48 d的运行,组合浮床对总氮、总磷和氨氮的去除率依次为64.03％、95.82％和96.43％,美人蕉对氮、磷的去除贡献率分别为36.03％、37.96％.组合浮床组水中的细菌总量、基质上附着的生物膜脱氢酶活性和耗氧速率均高于基质组,说明植物吸收不是组合浮床去除氮磷的主要机制,但植物对微生物的数量和活性有积极作用;组合浮床对水中污染物的去除存在着植物、基质及微生物之间的协同作用.与基质组和空白组相比,组合浮床可以有效提高对富营养化水体的净化效果.     

复合垂直流人工湿地植物与基质层微生物群落特征比较分析

为了解复合垂直流人工湿地系统对海水养殖尾水中各形态氮的处理效果, 以及植物与不同基质层微生物群落特征的相似性和差异性, 以互花米草(Spartina alterniflora)-细砂-煤渣-碎石构建的复合垂直流人工湿地系统为研究对象, 研究了该系统对海水石斑鱼养殖尾水中 COD、NO₃ ^– -N、NO₂ ^– -N、NH₄ ⁺ -N 和总氮(TN)的去除效果, 并采用高通量测序技术分析了植物根际和不同基质层微生物群落特征。结果表明, 复合垂直流人工湿地系统对污染物有较好的去除效果, 出水中 COD、NO₃ ^– -N、NO₂ ^– -N、NH₄ ⁺ -N 和 TN 的平均浓度分别为 4.00 mg/L, 0.15 mg/L, 0.16 mg/L, 0.04 mg/L, 0.64 mg/L。植物根际样品和细砂层样品的微生物群落丰富度和多样性较高, 与其他基质层样品具有明显差异; 在门分类水平上优势菌以变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为主, 相对丰度分别为 53.7%、11.5%、11.9%、6.4%、3.7%; 在纲分类水平优势菌以 α-变形菌纲、γ-变形菌纲、放线菌纲和拟杆菌纲为主, 相对丰度分别为 30.1%、20.9%、11.9%、10.3%; 人工湿地中丰度最高的脱氮功能菌包括亚硝化单胞菌属、硝化螺菌属、 芽孢杆菌属、假单胞菌属和不动杆菌属; 系统中微生物代谢功能丰富, 且所有样品功能组成相似; 相同基质层样品的微生物群落组成差异较小, 二级湿地单元各基质层样品微生物群落的差异程度与一级湿地单元相比较小。     

人工湿地净化海水养殖外排水效果与微生物群落分析

利用实验室规模的复合垂直流人工湿地系统来处理海水养殖外排水,探讨了人工湿地对外排水中主要污染物指标氨氮、磷酸盐和COD的去除效果,并利用变形梯度凝胶电泳技术(DGGE)分析了人工湿地内部微生物的群落组成和结构特点。结果显示,人工湿地对海水养殖外排水中的氨氮、磷酸盐和COD去除效果显著,平均去除率分别为(92.82±3.27)%、(72.53±2.31)%、(66.04±8.23)%;人工湿地系统内微生物组成较为丰富,且不同位置存在着种属相同、数量不同的生态幅广泛的优势种;人工湿地下行流池微生物多样性指数(H′)比上行流池高,且沿水流方向呈下降趋势;人工湿地系统中距离越远相似性系数越小;海水养殖外排水人工湿地处理系统微生物种群包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和厚壁菌门(Firmicutes),其中,主要的优势菌群属于变形菌门和拟杆菌门。     

湿地水环境生态恢复及研究展望

水环境退化是全球面临的重要问题,为了恢复受损的水生态系统,促进良性的生态演替,保证人类可持续发展的需要,湿地水环境生态恢复技术已成为当前各国关注的焦点。湿地水环境恢复主要有生态拦截技术、湿地植物净化技术、水生动物净化技术、基于水环境处理的人工浮岛技术和人工湿地净化技术等。在这些技术的研究与应用中,湿地植物对污染物的耐受...     

海水人工湿地脱氮效果与系统内基质酶、微生物分析

利用人工湿地系统探讨了海水养殖外排水中不同形态氮的去除效果,分析了系统内部微生物空间分布、基质酶活性对氮去除效率的影响,深入研究了系统内部各微生物间相互作用、基质酶活性与微生物空间分布关系。选择互花米草为人工湿地植物,种植密度为64株/m2;基质填料选择细纱、高炉矿渣和珊瑚石。在3种不同工况条件下,研究人工湿地系统中氮的去除效果、微生物数量和基质酶活性。结果显示,系统对 TN、NH4-N 平均去除率分别为(25.02±12.69)%、(82.91±17.51)%;系统中不同基质层次的微生物数量和脲酶、脱氢酶活性不同,基质中、上层好氧微生物数量和脲酶、脱氢酶活性显著大于下层,系统下行池中、上层硝化细菌、亚硝化细菌显著高于下层,中、上层反硝化细菌数量明显低于下层;细菌总数与 TN(R2=0.50)和 NH4-N(R2=0.61)去除率存在一定正相关性,基质脲酶与 TN 去除率存在显著正相关性(R2=0.86)。研究结果将有助于理解海水人工湿地处理系统中氮的迁移转化机制。     

海水对虾养殖塘排放废水生态处理设计

针对海水对虾养殖废水中主要污染物悬浮颗粒物和氨氮的去除,构建了排水沟中沉淀及大型海藻吸附、贝藻协同净化和人工红树林湿地深度净化的生态处理工艺路线,并在相关研究基础上对各处理单元的关键设计参数进行了总结,得到一组相对较切合实际的设计参数和计算公式。     

凤眼莲对污染水环境的生态修复作用

凤眼莲是重要的污染水体修复水生植物．在修复污染水体过程中根际微生物等植物修复功能性微生物发挥了重要作用。本文介绍了植物修复功能性微生物在凤眼莲生态修复中的作用并展望了凤眼莲的应用前景。指出．植物修复功能性微生物是凤眼莲进行有效生态修复的重要组成部分．进一步加强植物修复功能性策生物研究是今后凤眼莲生态修复工作取得进展的重要因素;对凤眼莲进行生物调控是解决凤眼莲生物入侵这一不利因素的有效途径;凤眼莲的克藻作用在富营养化水域生态修复中将发挥越来越重要的作用。     

生态浮岛植物在富营养化养殖水体中去磷途径的初步分析

植物修复富营养化养殖水体过程中磷(P)的去除途径主要包括植物吸收、植物根系吸附、底泥吸附和还原状态下的磷挥发。为了深入探讨植物修复去磷机理,阐明植物修复富营养化养殖水体过程中磷的去向问题,分别以夏秋季(高温)和冬春季(低温)的高效除磷植物大漂和冬牧70组成的生态浮岛为研究对象,通过研究模拟条件下的富营养养殖水体生态修复系统,研究不同温度季节下生态浮岛植物在富营养养殖水体中各去磷途径对水体总磷(TP)去除量的贡献率大小。结果表明:经过20 d处理后,生态浮岛植物大漂和冬牧70对富营养化养殖水体中总磷的去除效率都较高 ,均达50%以上;在生态浮岛植物修复富营养养殖水体过程中最主要的磷去除途径都为植物吸收作用和底泥吸附作用,分别占水体中总磷去除量的23%~58%和27%~51%;其次是植物根系吸附作用,占水体中总磷去除量的13%~28%;贡献率最低的是还原状态下的磷挥发,一般低于1.5%,几乎可忽略不计。     

鳗草根际固氮菌的分离鉴定及培养条件的筛选

为了解鳗草(Zostera marina)根际微生物的共生固氮功能,并分离得到对海草有潜在促生效果的功能微生物,以山东荣城天鹅湖鳗草为研究对象,采用选择性固氮培养基从其根际分离得到了两株具较高固氮酶活性的菌株(3A和4G),从形态学、生理生化特性、16S rDNA和固氮基因nifH等方面对菌株进行筛选和鉴定,探讨菌株的最佳培养条件并获得了菌株典型生长曲线。结果表明,菌株3A为海旋菌(Thalassospira),革兰氏阳性菌,菌落圆形桔黄色,可利用的碳源:D-甘露糖,D-松三糖,L-鼠李糖等,最佳培养条件:盐度2.585%,pH 8.18,温度31.49℃;菌株4G为芽孢杆菌(Bacillus),革兰氏阴性菌,菌落圆形乳白色,可利用的碳源:D-纤维二糖,D-葡萄糖,D-麦芽糖,蔗糖,D-甘露醇,D-海藻糖等,最佳培养条件:盐度2.920%,pH 7.99,温度37.27℃。利用乙炔还原法测定二者的固氮酶活性,分别为252.21 nmol C_2H_4/(mL·h)和196.31 nmol C_2H_4/(mL·h)。研究证实两株菌株具有良好的固氮性能,可用于海草固氮肥的研制,在海草床生态系统恢复研究领域具有潜在的应用前景。     

环境变化对湿地植物根系的影响研究

湿地生态系统具有独特的水文特征和潜育化土壤环境,湿地植物在生长过程中往往表现出独特的环境适应机制。根系作为植物重要的功能器官,是湿地植物群落与周围环境实现物质循环与能量流动的关键纽带,在发挥植物的生态功能及维持生态平衡中具有重要作用。因此,近年来植物根系生理生态研究越来越受到关注。从湿地植物根系在植物生长及湿地生态系统中的作用出发,综合论述环境因子对湿地植物根系的影响及作用机制,着重评述近年来水分条件、土壤盐分、土壤养分、有毒有害物质以及其他因子对湿地植物根系生理生态特征的影响等方面的研究进展和亟待解决的问题,指出湿地植物根系研究将是湿地生态学的重要研究方向。     

养殖鳖的引入对稻田土壤细菌群落结构的影响

农业—水产复合生产体系(integrated agri-aquaculture system,IAAS)因其具有良好的生态环境效应及能生产满足市场对食品安全需求的绿色稻米而成为了农业可持续发展的主要方向之一。了解这种农水复合系统中土壤细菌群落结构特征对于种养工艺的改进和生态调控的实现具有重要意义。实验采用高通量测序技术比较稻鳖共作(R-T)和稻田单作(R-M)2种模式下稻田表层和根系土壤微生物的群落结构,旨在为稻鳖种养生态学积累资料和为稻鳖综合种养的生产技术优化提供理论依据。高通量测序结果显示,两种模式下稻田表层及根系土壤中主要细菌门类为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和绿弯菌门。与R-M相比,R-T表层土壤中绿弯菌门、硝化螺旋菌门和酸杆菌门的相对丰度增加,变形菌门和拟杆菌门的相对丰度减少;而其根系土壤硝化螺旋菌门、拟杆菌门和变形菌门的相对丰度增加,绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度减少。主要优势菌属为酸杆菌属、亚硝化单胞菌属、硝化螺旋菌属、地杆菌属、芽单胞菌属、黄单胞菌属6类。其中亚硝化单胞菌属、硝化螺旋菌属、芽单胞菌属和酸杆菌属在两种模式的表层土壤中的相对丰度存在显著差异;硝化螺旋菌属和地杆菌属在根系土壤中的相对丰度存在显著差异。引入养殖鳖(R-T)后,稻田根系和表层土壤的细菌Chao指数及Shannon指数均增加。PCA以及聚类分析结果显示,养殖鳖引入后,稻田表层土壤的细菌群落结构产生明显变化,同时也在一定程度上对水稻根系的菌群产生了影响。研究初步揭示了稻鳖共作复合生态系统优于稻田单作系统的微生物生态基础。     

莱州湾近岸海域有机污染物种类分析

１９９８年４月、１０月两次对莱州湾内小清河、虞河、潍河入海口及近海水域进行了有机污染物色－质联机定性分析,共检出有机污染物１６类１０６种,其中优先控制污染物９种,在这些优先控制污染物中以酚类物质较多,结果表明莱州湾有机污染仍十分严重。     

A novel combined recirculating treatment system for intensive marine aquaculture

This study established a pilot‐scale recirculating treatment system that coupled an ecological process with a biological process to achieve adequate water quality and to minimize the water consumption for intensive marine culture. The recirculating treatment system consisted of a settling cell, a biofilter tank, a bivalve tank and gravel beds. The toxic pollutants, threatening the growth of bivalves, were reduced by the settling cell and the biofilter tank, so that the polyculture of shrimp and bivalves could be achieved. The living bivalve tank could function well as a remover of remaining small suspended solids (SS), and other pollutants. As the SS was reduced to a very low level by bivalve tank before the water flowing into the gravel beds, the risk of clogging was prevented. The studies suggested that the system maintained high removal efficiencies of SS, ammonium nitrogen () and nitrite nitrogen () and could contribute to the increase in shrimp yield.     

海洋主要污染物对贝类及其环境的影响

为给海水贝类健康养殖提供依据,本文总结了近年国内外的报道,从氮、磷、重金属、石油类、有机氯农药等海洋污染物对贝类及其环境影响进行了归纳综述,发现由于特殊的取食方式,贝类体内的污染物含量较其它生物高,此外,同种污染物在不同种类贝类体内的积累也存在显著差异。因此,贝类养殖区的选择要比其他养殖区的选择更加谨慎,另外,也可以针对不同养殖海域的具体情况因地制宜地选择不同的养殖种类。     

生物海绵铁复合填料曝气生物滤器处理养殖海水脱氮条件优化研究

为了提高海水循环养殖系统(RAS)中曝气生物滤器(BAF)系统脱氮效率,减少亚硝态氮(NO^2--N)积累和曝气量,将铁基复合生物填料引入BAF系统,以间歇式曝气营造BAF系统好氧、缺氧和厌氧的循环环境,采用扫描电子显微镜考察了填料表面形态,研究了不同复合填料配比及曝气运行方式下的氮污染物的处理效果,并利用单因素实验对生物滤器的各重要运行参数进行优化。结果显示,添加铁基填料可以提高约10%的脱氮效率,降低25%的NO^2--N积累并节省50%的曝气量;海水BAF系统在如下运行参数条件下有更优的去除性能,间歇曝气时长为12 h,聚碳酸亚丙酯(PPC)凝胶亲水填料与海绵铁复合配比为3∶1,温度为30℃,水力负荷率(HLR)为1.2 m^3/(m^2·d),进水氨氮(NH4^+-N)负荷为1 mg/L。研究表明,在RAS中引入铁基填料并以间歇曝气方式运行,能提高BAF系统处理氮污染物效率,明显降低NO^2--N积累和运行耗电量,为BAF在RAS中的生产应用提供理论依据。     

Effluent volume and pollutant loads at an inland,low-salinity,shrimp farm in Alabama

An inland, low-salinity shrimp farm in Alabama released 50–60% of stored water during harvests in 2008 and 2010. Maximum concentrations of potential pollutants occurred in the final 5% of water discharged from ponds during harvest. Average, weighted concentrations of variables were lower than maximum values, but greater than concentrations in the receiving stream upstream of the farm outfall. Nevertheless, chloride was the only variable for which the concentration found downstream of the farm outfall exceeded the permissible concentration limit of the Alabama stream classification system. Pollutant loads per tonne of shrimp for the 2 years averaged were 444.9 kg total suspended solids, 51.3 kg 5-day biochemical oxygen demand, 15.2 kg total nitrogen, 1.33 kg total phosphorus, and 4402 kg chloride. Concentrations and loads of most potential pollutants could be lessened by passing farm discharge through a settling basin before final discharge, releasing less water during harvest, and improving the feed conversion ratio.