全尺度人工湿地中植物多样性对基质无机磷季节动态的影响

测定了4个季节的全尺度人工湿地中基质无机磷含量,研究植物组成与多样性对基质无机磷季节动态的影响。方差分析表明,4个季节中,除冬季物种丰富度与无机磷呈正相关之外,其他3个季都没有显著的相关性,植物组成对无机磷有显著的影响。基质无机磷夏季(2008年7月植物生长最快的季节)最高,平均值为(12.36±0.43)mg/kg,而秋季(植物收割后采集的基质样品)最低,平均值为(9.16±0.40)mg/kg;表明基质营养(如无机磷)的季节动态变化趋势与植物的生长规律相一致。研究表明,在大型人工湿地中,衡量植物多样性对基质营养季节动态的影响效应时,植物组成要比植物多样性更有说服力。     

人工湿地植物的抗寒性研究进展

湿地植物是人工湿地的重要组成部分,具有吸收降解污染物、传输氧气、增强水力传输能力、美化景观等功能,但是到了寒冷的冬季,植物进入休眠期甚至枯萎死亡,从而降低人工湿地的净化效率。本文介绍了湿地植物在抗寒性上的相关研究进展,并为今后湿地植物的抗寒性研究上提供思路及参考。     

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。     

新型人工湿地植物种类筛选研究

为筛选适应畜禽废水处理中人工湿地的新物种,增加人工湿地系统的经济效益,特选择马蹄莲、花叶万年青、滴水观音、绿萝、白掌等5种观赏植物进行水培实验,并从耐污力、植物生长量、根系、经济性、易管理等5个指标分别给予综合评定。筛选结果表明,各种植物在MW下对TP、TN的净化率较好,TP、TN的净化率均在90%以上。从耐污力、地上部生物量、根系、经济性、易管理等5方面综合评定,滴水观音、马蹄莲为可适于用作处理畜禽废水的人工湿地植物,尤其是滴水观音适应污水环境的能力强,生长状况良好,生物量较大,是一种值得推荐的湿地修复植物。     

密度和收割对水蕹菜净水效果的影响

通过在水桶试验中设置2种不同处理方式(密度和收割),研究水蕹菜(Ipomoea aquatic Forsk)对富营养水质的净化特性及效果。结果表明:室外培养12 d,高密度组(10 g/L)对NO2-、NO3-、PO32-、TN、TP和Chl-a的平均去除率最高,分别为90.88%、93.98%、98.96%、82.36%、88.89%和89.33%,显著高于对照组(0 g/L);收割有助于刺激植物加速分蘖、促进植物对N、P元素的吸收固定,并改善水体的DO;水蕹菜组织N、P含量在试验前后发生变化,并与生长水体中的N、P浓度呈正相关关系;植物固定对水体中N、P去除的贡献率与植菜密度呈正相关关系,占高密度组水体中TN、TP去除总量的52.05%和40.41%,为试验组水体中N、P去除的主要途径。     

人工湿地基质氧化还原酶与净水效果的相关性

为研究氧化还原酶活性对人工湿地中污染物去除率的影响,探讨将基质酶活性作为评判人工湿地整体去除效能的指标,本研究以生物陶粒和鹅卵石为基质并搭配种植再力花(Thalia dealbata)、美人蕉(Canna indica)和梭鱼草(Pontederia cordata)的复合垂直流人工湿地为研究对象,2016年6月至11月每月采样1次,对基质中4种氧化还原酶(脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和硝酸还原酶)的酶活性进行测定,并从酶学的角度探讨这4种氧化还原酶的活性与养殖尾水中总氮(TN)、硝态氮(NO_3~–-N)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO_4~(3–)-P)、COD_(Mn)去除率之间的关系。结果表明,氧化还原酶活性在整个实验过程中发生了显著变化,脱氢酶和过氧化物酶活性先上升后下降,酶活性分别在植物生长高峰期的8月和9月达到最高;多酚氧化酶和硝酸还原酶活性夏季(6—8月)变化不大,植物生长末期达到最高。空间分布上,脱氢酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性沿垂直方向分布表现出相同趋势,即表层最高,中层次之,底层最低。硝酸还原酶活性则表现出相反的趋势。脱氢酶活性与COD_(Mn)的去除率显著正相关(R~2=0.6783,P0.05);硝酸还原酶活性与NO3–-N的去除率显著正相关(R~2=0.6768,P0.05);多酚氧化酶和过氧化物酶活性与TN、NO_3~–-N、TP、PO_4~(3–)-P以及COD_(Mn)的去除率无显著相关性(P0.05)。结论认为,脱氢酶可作为人工湿地中去除COD_(Mn)的效能指标,硝酸还原酶可作为人工湿地中去除NO_3~–-N的效能指标。     

不同耐盐植物人工湿地净化养殖外排水效果

为了探究不同耐盐植物对海水养殖外排水的去污效果,选取了芦苇(Phragmites australis)与互花米草(Spartina alterniflora)为湿地植物,细沙、蛭石和珊瑚石为基质,构建了2套复合垂直流人工湿地系统。对比分析了2种挺水植物的耐盐性及对海水养殖外排水中氨氮(NH_4-N)、亚硝态氮(NO_2-N)、硝态氮(NO_3-N)、高锰酸钾指数(COD_(Mn))和磷的净化效果。结果显示,芦苇耐盐度最高为20,而互花米草在盐度35以下均能正常生长,芦苇和互花米草湿地系统对NH_4-N的平均去除率分别为(85.48±0.50)%和(95.01±1.18)%,对COD_(Mn)平均去除率分别为(57.74±4.40)%和(72.84±2.64)%。互花米草湿地系统对NH_4-N和COD_(Mn)的平均去除率高于芦苇湿地,分别高9.53%和15.01%,差异性显著(P0.05)。互花米草和芦苇湿地系统对磷酸盐和总磷(TP)的去除率为40.00%~50.00%,差异性不显著(P0.05)。研究表明,在高盐胁迫下,互花米草生长状况和对无机氮(DIN)和COD_(Mn)的去除效果均优于芦苇,2种植物对磷酸盐和TP的去除率差异不明显。     

人工湿地净化鳜鱼养殖水体

人工湿地(constructed wetland)以其优良的处理性能被广泛应用于工农业的污水处理.本试验采用潜流型人工湿地系统循环净化处理饲养鳜鱼鱼苗的养殖废水,通过记录鳜鱼生长常规指标,研究其对鳜鱼生长的影响.试验表明人工湿地净化处理养殖水体能提高养殖水体的溶氧量,降低浑浊度.鱼体生长表明试验池与对照池平均体重增长差异性显著(p＜0.05),鳜鱼最后测量的平均体重达131.620g,比放养初31.850g增加了99.770g;对照池最后一次测量的平均体重比放养初增加了62.370g,且前期鳜鱼平均体重增长没有后期快.试验池与对照池平均体长增长在试验期间前、后期差异显著,中期不显著(p＞0.05).试验池鳜鱼最后测量平均体长为20.040cm,比放苗时增加了11.022cm;对照池最后一次测量时平均体长为18.300cm,比放苗时增加了9.282cm;试验池平均增长值高出对照池19.29%.此外,试验池鳜鱼成活率(70.15%)高于对照池(50.75%);饵料系数试验池6.3低于对照池6.7.     

不同植物配植人工湿地对废水中镉的去除和富集效应

重金属对水体的污染程度日益加重。人工湿地是一种人工建造的安全高效的生态处理技术,植物和基质都是其重要组成部分,其中的植物可以吸收污水中的营养物质、重金属及其他有毒、有害物质。为了研究植物对含Cd废水的处理效果,检验植物丰富度对人工湿地Cd去除能力的影响,探讨湿地植物对Cd的富集特性,本研究选用3种湿地植物灯心草（Juncaceae）、水葫芦（Eichhornia crassipes）和水芹菜（Oenanthe javanica）,按2种或3种混合方式,构建小型模拟人工湿地,测定分析其对低浓度（5 mg/L）含Cd废水中Cd的去除率、溶解氧（DO）浓度的影响及3种植物富集Cd含量、Cd在植物体内的亚细胞分布和化学形态。结果表明：水芹菜、灯芯草、水葫芦共同配植的湿地系统中,植物间发生协同作用,废水中DO浓度、Cd的去除率及3种植物对Cd的总富集量均最高;水芹菜的地下部分（根）富集量显著高于另外2种植物,灯芯草对Cd的抗性最强且转运系数最高,这2种植物属于优势湿地植物;Cd主要富集在3种植物细胞壁部分,以减轻对其它细胞器的毒害作用;植物体内的Cd以游离态为主,与有机配体结合较少,以减轻植物受害程度。在低浓度Cd污染下,水芹菜+灯芯草+水葫芦的组合对废水的净化效果最好,Cd去除率达到68.14%。     

人工湿地在工厂化鱼类养殖系统中的应用

人工湿地就是人工设计的、模拟自然湿地结构和功能的生态复合体，它由水、处于水饱和状态的基质、挺水植物、沉水植物和动物组成，它通过其中一系列生物、物理、化学过程实现污水净化，换句话说，人工湿地就是为处理污水需要，采用湿地理论，模拟湿地构造人为筑造的湿地工程。2003～2005年我们在工厂化鱼类养殖车间养殖污水处理实践中，对人工湿地构成与效果作了研究，现将研究隋况报告如下：     

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。     

基于CNKI数据库的人工湿地文献计量分析

人工湿地是污水处理过程中重要的生态技术之一。了解人工湿地的发展过程和研究热点对于今后人工湿地的研究工作具有重要意义。使用文献计量学方法,自CNKI数据库采集数据,通过Citespace软件,从刊文数量、机构、主要作者、研究热点等方面对人工湿地研究进行可视化分析。结果表明：1987-2019年我国人工湿地的研究可以分为3个阶段,分别为起步阶段1987-2000年、快速发展阶段2001-2010年、稳定发展阶段2011-2019年。国家自然科学基金委是人工湿地研究的主要基金提供者,同济大学、东南大学和中国科学院水生生物研究所是发文量最多的学术机构,吴振斌等10名学者发表文章数占总发文量的5.5%,国内各机构及学者之间均有较为紧密的联系,研究热点体现在处理河流和污水处理厂尾水、工艺组合、植物耐寒和根系研究、发掘新兴基质等。今后应关注的研究方向为人工湿地生物膜理论的研究、人工湿地堵塞和冬季高效运行技术的工程化应用、人工湿地设计和运行管理维护的标准化等。     

短期高盐胁迫对脆江蓠抗氧化酶活性及光合酶活性的影响

采用实验生态学方法,研究了脆江蓠(Gracilaria chouae)相关酶活性对短期高盐胁迫的响应,旨在为提高脆江蓠规模化养殖夹苗效率提供理论依据。实验设置5个盐度梯度(40、45、50、55和60),自然海水作为对照组,研究了高盐处理0.5 h及自然海水恢复12和24 h对脆江蓠抗氧化酶和光合酶活性的影响。结果显示,高盐胁迫0.5 h后,随盐度的升高,脆江蓠的抗氧化酶中,超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐升高(P<0.05),过氧化物酶(POD)活性呈波动变化(P<0.05),过氧化氢酶(CAT)活性逐渐降低但差异不显著(P>0.05),丙二醛(MDA)含量随盐度升高显著升高(P<0.01),上述抗氧化酶活性均在盐度50~55时出现极值;脆江蓠光合作用关键酶Rubisco活性随盐度升高逐渐降低(P<0.01),碳酸酐酶(CA)含量随盐度增加略有增加(P<0.05)。随恢复时间的增加,脆江蓠SOD、POD和CAT活性逐渐升高(P<0.05),MDA含量显著降低(P<0.05);Rubisco活性逐渐升高(P<0.05),CA含量呈波动变化。研究表明,短期高盐胁迫显著影响脆江蓠藻体抗氧化酶和光合酶活性,藻体通过提高抗氧化酶活性以及加强对无机碳的吸收利用来应对高盐胁迫,胁迫去除后逐渐恢复至正常水平。     

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。     

饲料蛋白水平对瓦氏黄颡鱼消化酶活性的影响

为了探讨饲料营养与鱼类消化酶之间的相互作用,以优质秘鲁鱼粉为饲料蛋白原,研究了5种蛋白水平(31.1%、35.5%、40.9%、46.5%、50.3%)的饲料对平均体重为(12.13±0.25) g的瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)胃、肠和肝胰脏消化酶活性的影响.经过35 d的养殖试验,结果表明:(1)随着饲料蛋白水平的增加,鱼的蛋白酶活性均有所增加,其中胃和肠组织的40.9%组酶活性与各实验组显著差异(P<0.05),肝胰脏的各实验组间蛋白酶活性差异不显著(P>0.05);(2)各实验组的脂肪酶活性均随饲料蛋白水平的增加而略有下降,但变化趋势不明显,各实验组间胃、肠、肝胰脏的酶活性无显著差异(P>0 05);(3)饲料蛋白水平对瓦氏黄颡鱼肠淀粉酶有一定的影响,其活性随着饲料蛋白水平的升高略显下降,但对胃和肝胰脏淀粉酶活性无显著影响 (P>0 05),随着饲料蛋白水平的升高,其淀粉酶活性变化无明显规律.     

氨氮胁迫对锦绣龙虾代谢酶和抗氧化酶活力的影响

为了研究急性氨氮胁迫对锦绣龙虾(Panulirus ornatus)抗氧化系统及氨氮代谢机制的影响,通过设置对照[(0.24±0.07)mg/L]、低浓度[(1.04±0.08)mg/L]、中浓度[(9.75±0.21)mg/L]和高浓度[(19.87±0.46)mg/L]氨氮胁迫方法对锦绣龙虾进行48 h急性实验,测...     

饲料蛋白水平对瓦氏黄颡鱼消化酶活性的影响

为了探讨饲料营养与鱼类消化酶之间的相互作用,以优质秘鲁鱼粉为饲料蛋白原,研究了5种蛋白水平(31.1%、35.5%、40.9%、46.5%、50.3%)的饲料对平均体重为(12.13±0.25)g的瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrus vachelli)胃、肠和肝胰脏消化酶活性的影响。经过35d的养殖试验,结果表明:(1)随着饲料蛋白水平的增加,鱼的蛋白酶活性均有所增加,其中胃和肠组织的40.9%组酶活性与各实验组显著差异(P<0.05),肝胰脏的各实验组间蛋白酶活性差异不显著(P>0.05);(2)各实验组的脂肪酶活性均随饲料蛋白水平的增加而略有下降,但变化趋势不明显,各实验组间胃、肠、肝胰脏的酶活性无显著差异(P>0.05);(3)饲料蛋白水平对瓦氏黄颡鱼肠淀粉酶有一定的影响,其活性随着饲料蛋白水平的升高略显下降,但对胃和肝胰脏淀粉酶活性无显著影响(P>0.05),随着饲料蛋白水平的升高,其淀粉酶活性变化无明显规律。