旁路多级人工湿地对巢湖流域南淝河水的净化效果

为了削减南淝河输入巢湖的污染物,建成南淝河旁路多级人工湿地水质净化示范工程,包括预处理系统、垂直潜流湿地系统和水平潜流湿地系统3个工艺单元.2014年3月至2015年2月对人工湿地各净化单元出水进行周年监测,分析各净化单元对污染物的去除效果,并探讨季节变化对去除效果的影响.结果显示,旁路多级人工湿地体现较高的去除效果.对高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)和总磷(TP)的总去除率分别为70.9%、43.7%、43.5%和76.6%.COD_(Mn)和TP的平均出水浓度均优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅳ类水标准,而NH_4~+-N的平均出水浓度优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A类标准.各净化单元对污染物的去除差异显著,COD_(Mn)的去除主要发生在预处理单元,其对COD_(Mn)削减的净化率为65.1%;TN、NH_4~+-N和TP的去除主要发生在垂直潜流湿地单元,其对TN、NH_4~+-N和TP削减的净化率分别为23.2%、27.1%和51.1%.不同季节,旁路多级人工湿地对污染物去除具有一定差异,对COD_(Mn)和TP的去除率均表现为夏季秋季春季冬季,对TN的去除率表现为秋季春季夏季冬季,对NH_4~+-N的去除率表现为秋季夏季春季冬季.最后,建议通过增加碳源和增大水力停留时间来进一步优化该工艺,以有效提高脱氮效果.     

水生蔬菜对富营养化水体净化及资源化利用

通过采用水生蔬菜水芹和豆瓣菜作为生态浮床栽培材料,对其净化富营养化水体的效果及其处理后的品质等方面进行研究.结果表明,水生蔬菜不仅能在富营养化水体中正常生长,还对富营养化水体有较强净化能力,且净化能力随着处理时间的延长而提高.处理20d,水芹对富营养化水体中的TN、NH_4~+-N、TP、COD_(Mn)、Chl.a的去除率分别达到76.86%、69.39%、90.45%、95.03%和89.81%;豆瓣菜对富营养化水体中的TN、NH_4~+-N、TP、COD_(Mn)、Chl.a的去除率分别达到78.27%、67.95%、89.98%、95.38%和91.28%.水芹和豆瓣菜不仅能显著改善富营养化水体的水质,且没有产生硝酸盐及重金属富集,符合食用标准;还能产生一定的经济效益.     

湖泊湿地的水质净化效应——以太湖三山湿地为例

为了解湖泊湿地的水质净化效果,以太湖三山湿地为研究对象,综合利用遥感、GIS技术、现场水质监测、实验室分析和模型模拟等方法,分析三山湿地对污染物的拦截净化效果,进而探讨湖泊湿地对水体氮、磷污染物的削减渠道及其贡献率.结果表明三山湿地对太湖水体和三山岛生活污水均有明显净化效果.2014年三山湿地的总氮(TN)、总磷(TP)输入通量分别为549.45和19.4 t,通过水草打捞/收割分别去除20.99和4.52 t,湿地水体内TN、TP变化量分别为528.46和14.88 t,这部分营养盐输出途径包括沉积到底泥、降解转化、水体交换等.湿地的TN、TP拦截能力分别为2723.56和102.48 kg/(hm2·a).水生植物收割打捞与底泥疏浚是提高湿地水质净化能力的有效措施.水动力模拟结果显示,三山湿地建成后使附近水域水体流向发生变化,流速减小,对湿地内水质产生多方面的作用.     

微曝气生态浮床净化入湖河口污染河水原位模型实验

针对污染河水黑臭缺氧、NH_4~+-N含量高等问题,研发了一种"漂浮载体悬挂弹性生物膜填料+水生植物并辅以人工微曝气系统"的微曝气生态浮床系统.通过原位模型实验,研究了其在大清河入湖河口对污染河水的净化效果,当水力负荷为1500mm/d时,对TN和NH_4~+-N的平均去除率分别为81.1%、91.3%,对TP的平均去除率为72.7%,对PO_4~(3-)-p的平均去除率为92.5%,对有机物亦有较强的去除能力;处理1m~3水需要的曝气费用约为0.007元.微曝气生态浮床系统整体运行稳定、去除效率高、能耗低,适合流水环境,可直接在污染河道和人湖河口区对污染河水进行自流净化.     

复合型前置库系统去除面源主要污染物的研究

以江苏省溧阳市塘马水库水源地水质安全保障工程为背景,针对水库型水源地面源污染存在的主要问题,构建以沉淀区、浅水区、深水区、潜流人工湿地及生物填料组成强化净化区的复合型前置库分区净化系统,研究面源主要污染物去除规律,为工程示范提供技术参数.结果表明,系统滞水时间为1 d时,去除氮、磷、COD_Cr均有良好效果,分别达到了67.2%、68.2%及89.3%,滞水时间为2~3 d时各污染物去除率增加较少并趋于稳定.引入潜流湿地及强化净化区明显提高了SS、氮、磷、有机物的去除效果,特别是提升了对小颗粒(粒径小于15μm)的去除效果,基于上述研究结果,建议工程示范中滞水时间为2~3 d,并适当优化系统分区结构,提高复合型前置库的净化效率及面积利用率.     

改良型生物稳定塘对滇池流域受污染河流净化效果

对滇池流域大清河生物稳定塘系统中的水质净化效果进行了分析,同时对各塘中的浮游藻类种类组成、细胞密度和多样性进行了调查。结果表明,当污水流经预处理塘、好氧塘、水生植物塘、养殖塘的过程中,pH、DO、叶绿素a浓度呈逐渐上升趋势,TN、TP、NH_4~+-N、BOD_5和COD浓度呈逐渐下降趋势,生物稳定塘系统对TN、TP、NH_4~+-N、BOD_5和COD的去除率分别达29.29%,48.68%,33.68%,68.14%和71.25%。叶绿素a浓度和pH(r=0.955,P0.05)、DO(r=0.992,P0.01)显著正相关,而和TN(r=-0.936,P0.05)、TP(r=-0.925,P0.05)以及NH_4~+-N(r=-0.927,P0.05)等显著负相关。在塘系统中,共出现浮游藻类53种,藻类种类数和生物多样性呈增加趋势,总细胞密度呈下降趋势;塘系统中共出现6种藻类优势种,其中绿色微囊藻和惠氏微囊藻细胞密度呈现出逐渐下降的趋势,梅尼小环藻、啮蚀隐藻、美丽网球藻和球囊藻细胞密度呈现出逐渐上升的趋势。     

不同混养模式下中华鲟养殖池透明度变化及其影响因素

中华鲟与背角无齿蚌和鲢鳙混养的池水透明度(SD)对比试验表明,1#池(对照)、2#池(挂养背角无齿蚌)、3#池(混养鲢鳙)透明度平均值分别为11.92、16.45、17.45 cm,分别较试验本底值依次提高26.69%、56.67%、66.19%.2#、3#池的透明度显著大于1#池,最高可达1倍.3个池透明度与各水质指标关系的Panel Data模型分别为:SD1=-0.0072 TSS+0.8353 NH 4+-N-2.1711 TN+0.6195 TP-0.0405 COD+16.7815,SD2=0.0030 TSS+3.8864 NH 4+-N+0.1893 TN-12.4585 TP***-0.0104 COD+24.5306,SD3=0.0381 TSS*+3.7821 NH 4+-N+0.6003 TN-15.0444TP***-0.4078 COD**+34.2992(*、**、***分别表示显著、较显著、极显著相关).TP是影响中华鲟养殖池透明度的主要指标,NH 4+-N、TN、COD是影响透明度的间接指标,而TSS是影响透明度的直接指标.在悬浮物浓度较高、水体浑浊的中华鲟养殖池水体中,鲢鳙的放养对透明度的提高效果显著优于背角无齿蚌.     

东巢湖沉积物水界面氮、磷、氧迁移特征及意义

以东巢湖近城市湖湾沉积物为研究对象,在沉积物氮、磷营养盐分析的基础上,采用沉积物柱状芯样静态释放模拟法定量评估研究区域沉积物—水界面氨氮、溶解性活性磷酸盐营养盐释放潜力,利用微电极非损伤测定技术获得沉积物—水微界面溶解氧(DO)剖面分布及微界面DO消耗和扩散特征.结果表明:东巢湖近城市湖湾沉积物氮、磷污染物蓄积量较高,受TN、TP污染程度较重.沉积物内源氨氮、磷酸盐释放明显,平均释放速率分别达到32.44 mg/(m~2·d)和1.25mg/(m~2·d),区域内沉积物已成为水柱中氮、磷营养盐的污染源.研究区域上覆水体处于好氧状态,沉积物—水微界面平均DO穿透深度(OPD)达到5.3 mm,平均DO扩散通量为4.56 mmol/(m~2·d),表现出良好的DO扩散能力.沉积物内源氨氮和磷酸盐释放能力与表层沉积物TN/TP物质含量及沉积物—水微界面DO穿透深度有关,在沉积物氮、磷污染较重的情况下,DO穿透深度越低越有利于氮、磷污染物从沉积物向上覆水体释放.     

亚热带地区典型水库流域氮、磷湿沉降及入湖贡献率估算

为了探究汤浦水库流域氮、磷湿沉降对水库水体营养的贡献率,本研究对2014 2015年的汤浦水库流域4个采样点的雨水及3条溪流进行样品收集,测定其中磷和不同形态氮的质量浓度,分析汤浦水库流域大气湿沉降中氮、磷营养盐的分布特征,并估算氮、磷营养盐湿沉降对汤浦水库入库负荷的贡献率.结果表明:湿沉降中总氮(TN)平均浓度为1.02±0.58 mg/L,氨氮、硝态氮和有机氮浓度占TN浓度的比例分别为60.65%、34.07%和5.28%;总磷(TP)平均浓度为0.033±0.028 mg/L.4个采样点湿沉降中氮、磷浓度均表现为冬春季(少雨季)高、夏秋季(多雨季)低.空间上,王化点位的各形态氮和总磷浓度显著高于其他3个采样点.TN和TP年均湿沉降通量约为18.15和0.62 kg/(hm~2·a),年均沉降总量为834.94和28.39 t;库区TN和TP水面湿沉降量为24.14和0.82 t,直接贡献率占河流输入的1.77%和3.07%.湿沉降来源的氮、磷营养盐随河流输入的间接贡献率为8.3%和4.6%.综上所述,氮、磷湿沉降是水库外源营养的重要输入部分,深入掌握其时空分布特征及入库贡献率是进一步加强流域管理和减轻水库外源营养输入的重要前提.     

组合型浮床生态系统的构建及其改善湖泊水源地水质的效果

研究开发了一种由水生植物、水生动物及微生物膜构建的组合型浮床生态系统.在野外条件下,考察了该浮床对富营养化湖泊水在静态条件下的净化效果.结果表明,20 d内TN、TP的去除率分别为83.7%和90.7%,透明度也有大幅提高.而且,组合型浮床系统对有机物尤其是难降解有机物的去除能力较强,在25 d内,对r-BHC、HE、DDE、DDD、DDT的去除率分别为25.2%、63.8%、42.1%、71.6%和27.6%,氯苯、阿特拉津的去除率达55.9%和72.1%.水生动物的代谢活动提高了有机物的生物可降解性和氮磷的植物可利用性.该新型浮床可用于水源地水质改善、污水净化生态工程、富营养水体的生态恢复等.     

太湖五里湖生态重建示范工程—大型围隔试验

五里湖是太湖北部富营养化程度最为严重的一湖湾．从2004年1月起,为了改善水质,重建五里湖生态环境,在五里湖南岸建立了一个面积为10×104m2示范工程试验区,采用多技术措施集成应用,开展湖泊生态重建技术研究．经过近2年的生态重建研究与实践,在示范工程试验区内建立了挺水植物、浮叶植物和沉水植物群丛23个,水生植物种类从生态重建前的零上升至15科、22属、32种,水生植物的多样性指数(Shannon-Wieher index)达到2．33,覆盖度达到40％- 55％．水质监测结果表明,示范工程区内水体的TN、TP、NH4-N、NO3-N、NO2-N及PO4-P的平均值分别比示范工程区外下降了20．7％、23．8％、35．2％、21．1％、45．6％和54．0％,TN、TP分别下降至2．50mg／L、0．080mg/L以下,水质得到明显改善,达到或低于“浅水湖泊稳态转换理论”指出的向“稳定清水态”转换的临界值,水体透明度(SD)平均值也有较大幅度提高,平均从0．39m提高至0．70m;初步实现湖泊水体从藻类占优势浊水态向大型水生植物占优势的清水态转变．因此重建与恢复湖泊生态系统要从沿岸带着手,首先重建湖滨带结构与功能,通过湖滨带水生生物一系列反馈机制, 逐步改善湖泊水质,最终实现沉水植被恢复;湖泊敞水区应主要采用生物操纵技术措施来实现湖泊生态恢复．     

城市湖泊不同水生植被区水体温室气体溶存浓度及其影响因素

为了解城市湖泊不同水生植被区水体温室气体的溶存浓度及其影响因素,于2015年4-11月按每月2次的频率采用顶空平衡法对聊城市铃铛湖典型植被区——菹草区、莲藕区和睡莲区表层水中CO₂、CH₄和N₂O的溶存浓度进行监测,计算水中温室气体的饱和度和排放通量,并测定水温（T）、pH、溶解氧（DO）、叶绿素a及营养盐浓度等理化指标,以探究水体环境因子对温室气体溶存浓度的影响.结果表明,铃铛湖各植被区水体温室气体均处于过饱和状态,是大气温室气体的"源";莲藕区CH₄浓度、饱和度和排放通量均显著高于菹草区,而各植被区N₂O和CO₂均无显著性差异;不同植被区湖水中DO、总氮（TN）、总磷（TP）和硝态氮（NO₃^--N）浓度具有显著差异,其中DO、TN和NO₃^--N浓度均表现为菹草区最高,莲藕区最低,而TP浓度则正好相反;各植被区温室气体浓度和水环境参数间的相关分析和多元回归分析的结果表明,水生植物可通过影响水体的理化性质对温室气体的产生和排放产生显著差异影响,在菹草区亚硝态氮（NO₂^--N）、NO₃^--N、T和DO是控制水体温室气体浓度的主要因子;睡莲区为TP和pH;莲藕区则为pH、NO₂^--N和DO.     

三峡大坝上下游水质时空变化特征

为探索三峡大坝上下游（坝上99.9 km、坝下63.0 km、全长162.9 km）水质时空变化特征,运用主成分分析和方差分析对2016年近坝段水质时空变化特征进行了分析.主成分分析表明,水文因子流量（Q）、气温（T）、水位（Z）和水质因子（水温（WT）、pH、电导率（EC）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、高锰酸盐指数（COD_Mn）、硫酸盐（SO₄^2-）、氟化物（F^-）、总硬度（T-Hard）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）和硒（Se））的变化主导着研究区域水质变化;各采样点主成分得分和双因素方差分析结果显示研究区域水质因子时间变化主要呈现出季节和不同水库运行时期的差异.消落期（2-5月）,T-Hard、F^-、SO₄^2-和EC是影响河流水质变化的主导因子;汛期（7-8月）,Q、SS、COD_Mn、NO₃^--N、TN和Se是影响河流水质变化的主导因子;T和WT主导着汛末（9月）河流水质变化,并引起了DO等理化特性的变化;高水位运行期（12月）,Cl^-是影响河流水质变化的主导因子.现阶段,DO、有机污染物（COD_Mn）、无机盐（SO₄^2-和F^-）、营养盐类（NO₃^--N和TN）、类金属元素（Se）和水体的矿化程度（T-Hard）的变化主导着区域水质的变化,是三峡大坝近坝段水域水质的控制因子.方差分析表明,河流的理化特性（DO、pH和SS）、营养盐组分构成（NH₃-N和NO₃^--N）、无机盐类（EC和Cl^-）、石油类有机污染物及粪大肠菌群（FC）等指标在坝上与坝下断面存在显著性差异.气温、水温、降雨、含沙量的季节性影响因素和水库调度运行模式是影响近坝段水质时间差异的主要因子;空间差异主要受城区污染排放和三峡水库调度引起的坝上和坝下水文和水动力学条件差异影响.因此控制研究区域因人类活动等造成的外源性污染,并针对不同类污染物质的季节变化特征实施合理的水库运行方式是近坝段水质提升的关键.     

Changes in the patterns of inorganic nitrogen and TN/TP ratio and the associated mechanism of biological regulation in the shallow lakes of the middle and lower reaches of the Yangtze River

The changes of NH₃-N, NO₃-N, NO₂-N and TN/TP were studied during growth and non-growth season in 33 subtropical shallow lakes in the middle and lower reaches of the Yangtze River. There were significant positive correlations among all nutrient concentrations, and the correlations were better in growth season than in non-growth season. When TP>0.1 mgL^?1, NH₃-N increased sharply in non-growth season with increasing TP, and NO₃-N increased in growth season but decreased in non-growth season with TP. These might be attributed to lower dissolved oxygen and low temperature in non-growth season of the hypereutrophic lakes, since nitrification is more sensitive to dissolved oxygen and temperature than antinitrification. When 0.1 mgL^?1>TP>0.035 mgL^?1, TN and all kinds of inorganic nitrogen were lower in growth season than in non-growth season, and phytoplankton might be the vital regulating factor. When TP<0.035 mgL^?1, inorganic nitrogen concentrations were relatively low and NH₃-N, NO₂-N had significant correlations with phytoplankton, indicating that NH₃-N and NO₂-N might be limiting factors to phytoplankton. In addition, TN/TP went down with decline in TP concentration, and TN and inorganic nitrogen concentrations were obviously lower in growth season than in non-growth season, suggesting that decreasing nitrogen (especially NH₃-N and NO₃-N) was an important reason for the decreasing TN/TP in growth season. The ranges of TN/TP were closely related to trophic level in both growth and non-growth seasons, and it is apparent that in the eutrophic and hypertrophic state the TN/TP ratio was obviously lower in growth season than in non-growth season. The changes of the TN/TP ratio were closely correlated with trophic levels, and both declines of TN in the water column and TP release from the sediment were important factors for the decline of the TN/TP ratio in growth season.     

高效净化氮磷污水的湿地水生植物筛选与组合

抚仙湖流域未进行生态修复的磷矿废弃地面积142&#215;10^4m^2,对磷矿废弃地污染物流失量和区域内径流污染物含量进行调查观测,并提出磷矿废弃地水污染防治对策．富磷矿石剖面和堆土场在风化作用和降雨淋溶作用下,大量氟、磷等元素释放,造成磷矿区内地表径流和地下渗流污染结合实测的磷矿废弃地面积和土柱淋溶实验得到的污染物淋溶量,估算得到磷矿废弃地每年F和TP的淋溶流失量为60．65t／a和2734t／a,随地表径流迁移进入抚仙湖的F和TP分别为22．58t／a和7．27t／a由此可见,磷矿开采是抚仙湖的一个持久污染源,对湖泊营养化演变进程起了推动作用。     

东南丘陵山区深水水库两种浮床植物脱氮效率对比研究

为探究东南丘陵山区深水水库中生态浮床技术深度脱氮的效率及管理措施,以大型山谷型深水水库千岛湖为例,选取湿生植物空心菜(Ipomoea aquatica)和水生植物粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum),采用生态浮床技术,开展了原位模拟实验对比研究,探究不同营养盐浓度和光强下两种植物的生长状况与氮素去除效率。结果发现:(1)空心菜长势受营养盐和光照条件影响明显,添加氮磷后(TN=2.37 mg/L,TP=0.046 mg/L)的空心菜生物量是原位水体(TN=0.66 mg/L,TP=0.028 mg/L)的1.6倍,适当遮光有助于浮床植物生长,40%遮光条件下空心菜的生物量是不遮光条件下的1.5倍;而粉绿狐尾藻生长受营养盐和光照条件影响均较小。(2)空心菜对于水体氮素净化能力显著高于粉绿狐尾藻,在最佳条件下空心菜和粉绿狐尾藻对氮素的去除效率分别达到213.30和44.23 mg/(m²·d)。(3)空心菜去除氮主要以植物同化作用为主,占70%以上TN去除量,40%遮光环境通过明显提升空心菜同化吸收氮量和根系反硝化速率增强了氮的去除能力;粉绿狐尾藻同化吸收和反硝化脱氮作用各占50%左右,以遮光75%下脱氮效果最好。本研究表明,采用生态浮床技术能够强化深水水库的脱氮能力,空心菜更适合在氮浓度较高的水体生长,夏季为空心菜和粉绿狐尾藻浮床分别进行40%和75%的遮光处理将有更好的水质净化效果。因此,在滨岸湿地匮乏的深水水库实施多种植物搭配的生态浮床技术强化水体脱氮作用是一种行之有效的水质改善方法。     

金沙江下游梯级水库对氮、磷营养盐的滞留效应

氮、磷是水域重要的营养或污染物质,大型水库修建将对江河氮、磷物质的输运产生重要影响.以金沙江华弹、向家坝水文站2006-2016年实测水质资料为依据,通过建立污染物浓度与流量比值（TN/Q、TP/Q）与含沙量（S）的关系式,对金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库蓄水前后进出库总氮（TN）、总磷（TP）浓度及通量的变化特征进行研究.结果表明：（1）华弹站不受蓄水影响,TN和TP浓度在0.38~1.41和0.01~0.73 mg/L之间变化,向家坝站蓄水前TN和TP浓度在0.32~1.33和0.03~0.42 mg/L之间变化,蓄水后在0.35~1.29和0.01~0.05 mg/L之间变化,蓄水后TN浓度较蓄水前略有升高,但TP浓度较蓄水前约降低75%;（2）蓄水前华弹站TN浓度与向家坝站基本接近,TP浓度总体低于向家坝站,蓄水后华弹站TN浓度低于向家坝站,TP浓度明显高于向家坝站;（3）金沙江TN以硝态氮（NO₃^--N）为主,占TN浓度的67.3%~91.8%;（4）两站的TN浓度随流量和含沙量变化较小,TP浓度与流量和含沙量均呈正相关关系;（5）华弹站TN、TP年通量在48357~135827和4720~14163 t之间变化,年均值分别为90337和8932 t,向家坝站蓄水前后TN年通量在64232~130966和71675~149647 t之间变化,蓄水后通量总体高于蓄水前,TP年通量在8851~18624和3131~7300 t之间变化,蓄水后通量远低于蓄水前;（6）水库蓄水对出库TN浓度与通量无明显影响,但TP浓度与通量较蓄水前明显降低,其中通量年均滞留率约为67.0%.