表面流湿地沉积物再悬浮及其对湿地净化效果的影响

选取典型表面流人工湿地——盐龙湖人工湿地为研究对象,通过对沉积物理化性质分析,湿地系统水动力模拟,风场与悬浮物(SS)再悬浮浓度关系的拟合及全年再悬浮对湿地净化效果的影响估算,探索表面流湿地沉积物在动力条件下的再悬浮特征及此过程中营养物质的再悬浮量.结果显示:0.3～0.5 m水深沉积物的理论起动流速在18.54～22.62cm/s之间,模拟得到湿地运行过程中水体流速最大值为1.62 cm/s,会远小于理论起动流速值,因此湿地内部流动产生的底部扰动难以形成湿地底泥的大规模再悬浮现象.但湿地内部仍存在一定的底泥再悬浮效应,风场扰动是主要影响因素,风场作用受植物影响显著,萌发期(3-4月)和收割期(11月-次年2月)再悬浮贡献量大于生长期(5-8月)与成熟期(9-10月),并且当风速4 m/s时再悬浮浓度明显增加.再悬浮浓度与运行水深也有关,0.3 m水深SS再悬浮浓度分别高出0.4 m和0.5 m水深12.48%和18.67%;高锰酸盐指数(CODMn)分别高出12.61%和19.52%;总氮(TN)分别高出248.12%和341.94%;总磷(TP)分别高出35.53%和43.48%.全年SS、CODMn、TN和TP再悬浮量分别达到2.8、0.47、0.15和0.011 kg/m2.     

光照对海菜花(Ottelia acuminata)种子萌发、幼苗生长及生理的影响

为研究滇池海菜花衰退消亡的原因,探讨其恢复的可能性,通过模拟实验研究了光照对海菜花种子萌发和幼苗生长及生理的影响.结果表明光照强度对海菜花种子萌发的影响不显著;光照强度显著影响海菜花幼苗的生长,其中71.8%和91.5%遮光条件下海菜花的平均叶片长度、叶片宽度和株高均显著高于无遮光和97.6%遮光条件下其平均叶片长度、叶片宽度和株高,平均生物量显著高于97.6%遮光条件下其平均生物量;实验中期不同光照条件下,海菜花叶片叶绿素a含量差异显著,其中71.8%遮光条件下海菜花叶片叶绿素a含量显著高于无遮光和97.6%遮光条件下其含量;光照强度对海菜花叶片过氧化物酶活性影响不显著.富营养化导致的水体透明度低、光照强度弱不影响海菜花种子萌发,但影响了海菜花的生长发育和生理特性,进而可能影响了海菜花的繁殖,这可能是滇池海菜花消亡的原因之一.因此恢复海菜花必须提高水体透明度,改善光照强度.     

原位围隔耐寒高羊茅浮床对苏州重污染河道水体的净化

过去采用美人蕉等浮床来净化水质报道较多,而采用原位围隔高羊茅草坪浮床来净化重污染河道水体,目前尚未见有报道.本文研究了不同高羊茅草坪浮床覆盖率对冬季重污染河道水体的净化能力,以期确定其最佳覆盖密度.试验结果表明,高羊茅浮床对富营养化水体中的氮、磷、COD等均具有极强的去除能力,并能有效提高水体透明度.这为冬季重污染河道水体水质改善的示范工程提供了可靠的科学依据.     

重污染底泥对苦草（Vallisneria natans）和黑藻（Hydrilla verticillata）繁殖体萌发及幼苗生长的影响

为探究重污染底泥对沉水植物繁殖体萌发和幼苗生长影响,以苦草（Vallisneria natans）种子和黑藻（Hydrilla verticillata）冬芽为研究对象,以轻污染底泥为对照组,通过室内模拟实验研究了重污染底泥对两种繁殖体萌发和幼苗生长、生理特性的影响。实验结果表明,与轻污染底泥相比,重污染底泥对苦草种子萌发和幼苗生长无显著影响。黑藻冬芽萌发和幼苗地上部生物量在两组间没有显著差异,但重污染底泥组幼苗的地下部生物量显著高于轻污染底泥组,其地上部和地下部生物量比值由7.06±0.38下降至2.97±0.08。此外,苦草和黑藻幼苗受到重污染底泥胁迫表现出不同的生理响应。苦草幼苗叶片的类胡萝卜素含量显著减少,可溶性糖和蛋白含量分别降低11.56%、24.10%,根系活力也明显受到抑制,仅为（34.93±3.28） mg/（g·h）;黑藻幼苗生理响应与苦草略有不同,其叶片的叶绿素a、b含量显著增加,根系活力降低44.29%,可溶性糖和蛋白含量在轻污染组和重污染组之间无显著差异。由此可见,重污染底泥对苦草种子和黑藻冬芽的萌发影响不显著,但会明显影响幼苗的生长发育和生理特性,研究结果为...     

利用生物膜强化表流湿地处理农村生活污水的试验

针对农村生活污水难以集中处理的问题,提出了采用生物膜强化表流湿地工艺就地进行农村生活污水处理的方法,并对其进行试验研究.结果表明:在表流湿地表面设置生物膜载体后,系统的水质净化能力提高,处理负荷较高的条件下(COD_Cr:657.27 mg/L、TN:26.27 mg/L、TP:8.66 mg/L和SS:276 mg/L),处理效果显著提高.在效果明显的试验组中,生物膜设置后系统对TN、TP、COD_Cr的去除率分别提高了21.64%、16.24%、19.12%.另外,通过对系统中微生物的检测发现,生物膜载体的引入对湿地系统本身影响不大,系统水质净化能力的提高主要源于载体上微生物的增加.该方法在未增加系统占地面积的情况下提高了水质净化能力,为解决农村生活污水处理难的问题提供了新的思路.     

中华蚊母树(Distylium chinense)幼苗对秋、冬季淹水的生长及生理响应

为阐明三峡库区岸生植物中华蚊母树(Distylium chinense)幼苗对水淹的耐淹机理,通过设置对照组(CK)、半淹组(PF)、全淹组(CF)3个水淹处理,模拟库区消落带秋、冬季淹水情况,研究中华蚊母树幼苗在不同水淹时间和深度下的生长及生理生化特性.结果表明,淹水显著影响中华蚊母树幼苗的生物量,水淹150 d后,PF组植株和CF组植株根、茎、叶生物量均呈显著降低趋势,同时受水淹影响,植株根冠比也显著降低;中华蚊母树幼苗在水淹前90 d 2组水淹处理植株叶片丙二醛(MDA)含量均与CK组植株差异不显著,水淹120 d后,中华蚊母树幼苗叶片MDA含量显著增加,且随着水淹深度的增加而逐渐升高;可溶性蛋白在各水淹处理中的变化有所差异,水淹前60 d,淹水并没有影响CF组植株可溶性蛋白含量,但从水淹90 d开始,CF组植株可溶性蛋白含量有所上升,而PF组植株可溶性蛋白含量在整个淹水期间均与CK组植株差异不显著;2组水淹处理植株脯氨酸在水淹前期均显著上升,但自水淹90 d后逐渐下降至CK组水平;与MDA对水淹的响应一致,水淹前期PF组和CF组植株抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶)均没有出现明显影响,但水淹后期2组水淹处理植株抗氧化酶活性均显著升高;可溶性糖含量在不同水淹处理下有所差异,PF组植株叶片可溶性糖含量在整个淹水期间均与CK组植株差异不显著;而CF组植株叶片可溶性糖含量随着水淹时间的延长逐渐降低.研究证明,中华蚊母树幼苗生长及生理特性对秋、冬季水淹环境具有一定的调节能力,是中华蚊母树幼苗能够在库区消落带存活生长的一个重要原因.     

3种人工载体净化富营养化水体能力的比较

通过野外模拟实验,对比3种不同理化性状人工载体(立体填料、生物绳和尼龙纱网)净化太湖梅梁湾富营养化水体的能力,并探讨影响人工载体水质净化能力的生物与非生物因素.结果表明:(1)所选择的3种人工载体均能显著降低水体的浊度,其中尼龙纱网处理组中水体浊度下降了94.2％,其单位质量载体净化量最高(36.18NTU/g);(2)与对照组相比,各人工载体处理组中,水体中藻类的生长都受到极显著抑制;(3)3种人工载体对水体中TN、TP的去除效果差异极显著,其对TN累积去除率分别为25.55％、10.21％、51.54％,对TP累积去除率分别为38.93％、38.33％、62.98％;(4)载体理化性状、附着藻类与细菌的生物量和活性、挂载量以及载体上溶解态营养盐的释放是影响人工载体水质净化能力的重要因素.综上,尼龙纱网因具备单位质量附着生物的生物量与活性高、自身滞留溶解态营养盐少以及质量轻且价格经济等优势成为净化富营养化水体较为理想的人工载体.     

湿地植物固体碳源养分释放动态及其对人工湿地水体脱氮效率的影响

污水低碳氮比(C/N)是影响人工湿地氮去除效果限制因素,传统的碳源添加及利用存在成本较高、补充困难的局限性. 本研究契合“就地取材,原位处理”的废物利用原则,选择人工湿地常见的水生植物和农业废弃物(玉米芯、稻草)作为对照,对比了挺水植物(香蒲、美人蕉)、浮叶植物(莲)、沉水植物(菹草)、湿生植物(南荻、短尖苔草)的释碳能力,初步确定了以香蒲、美人蕉、南荻为代表的植物具有较好的释放碳能力,在中国湿地中分布广泛,且均对水体二次污染较小. 以南荻、美人蕉、玉米芯作为碳源添加的模拟人工湿地实验验证表明,在低碳氮比的模拟表流人工湿地投入植物碳源,能有效提高系统的脱氮效率,对照组、南荻组、美人蕉组和玉米芯组的出水总氮浓度分别为(5.24±0.07)、(4.50±0.10)、(3.75±0.17)和(2.97±0.18)mg/L,对应的去除率分别为58%、64%、70%和76%,确定南荻和美人蕉植物残体以及改性材料均残体和改性材料适合作为人工湿地中原位利用的外加碳源. 本研究探索了通过湿地植物配置解决人工湿地水体低C/N比的问题,为提高湿地脱氮效果提供了有意义的新途径.     

固定化土著氮循环细菌在城市湖泊水体净化中的应用

从镇江金山湖天然水体中筛选分离出土著氨化、亚硝化、硝化和反硝化细菌,对氮循环细菌固定化后在镇江金山湖示范工程区进行水体净化应用.结果表明,运行一段时间后水质得到明显改善,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮以及总氮浓度处于动态变化中,有降低的趋势;氨氮含量已经达到Ⅱ类指标,总氮和COD分别达到Ⅴ类、Ⅲ类指标;分析结果还显示硝酸盐氮是金山湖水体中总氮的主要存在形式,与水体荒漠化状态有关;固定化氮循环细菌通过扩散,可以增加水体及植物根区的微生物数量,高出对比组1-3个数量级;固定化氮循环细菌技术对荒漠化水体氨氮、总氮和COD去除具有重要意义.     

不同生态处理方法对黑臭河道底泥细菌多样性与群落结构的影响

底泥细菌代谢是城市河道底泥代谢物的主要来源,最终决定城市河道的生态状况.本文研究了黑臭河道底泥经添加硝酸钙、生物促生剂和种植沉水植物处理后底泥中细菌群落结构的响应,以期为城市黑臭河道细菌群落的改善和综合治理提供理论依据.实验结果表明:经过不同生态处理后,上覆水中,添加硝酸钙组总氮(TN)含量显著高于对照组,添加生物促生剂组溶解氧浓度显著高于对照组.沉积物中,所有处理组的氧化还原电位值(ORP)均显著高于对照组,种植沉水植物组和添加硝酸钙组TN含量均显著低于对照组,沉积物理化性质得到一定改善.对不同生态处理组底泥细菌群落的研究发现,处理组底泥细菌群落产生了较大变化,且不同处理组细菌群落变化不同,生物促生剂组底泥中细菌的Sobs指数和Chao 1指数显著高于对照组和硝酸钙组,且生物促生剂组Shannon指数和PD指数显著高于硝酸钙组.Proteobacteria(Deltaproteobacteria、Betaproteobacteria、Gammaproteobacteria)、Chloroflexi、Firmicutes、Bacteroidetes和Spirochaetae是各实验组的主要优势菌门;非度量多维尺度分析表明:硝酸钙和生物促生剂的投加可明显改变底泥细菌群落结构组成.在属水平上,uncultured_Anaerolineaceae、Ferribacterium、uncultured_Xanthomonadales_Incertae_Sedis是导致底泥细菌群落发生变化的主要菌属.冗余分析结果表明,底泥ORP的变化是驱动细菌群落结构变化的关键环境因素.     

冷季不同植物人工湿地处理生活污水的工程实例分析

本实验以亚热带地区福建省永春县农村生活污水作为处理对象,选取10种湿地植物,构建具有不同植物类型的表面流人工湿地的实例工程,比较不同植物配置人工湿地的处理能力,以及湿地植物的生物量和植物体内氮、磷累积能力.研究结果表明,水龙和美人蕉人工湿地具有较高的铵态氮去除能力,去除率可分别达到76.7%和87.7%;两者同时也对总氮表现出较好的去除效果,尤其是美人蕉人工湿地在冬季节对总氮的去除率可维持在80.3%以上;2014年初冬季节实验结果表明,水龙还具有一定的总磷去除能力,去除率可达到69.0%.水龙和美人蕉具有较大的生物量,其单位面积干重可分别达到0.46和0.30 kg/m~2,又能较好地积累氮、磷元素,其体内氮含量可分别达到6.43和4.60 g/m~2,磷含量可分别达到0.50和1.01 g/m~2.综上所述,种植水龙和美人蕉的人工湿地总体处理效果较好,同时又能更多地积累氮、磷元素,且具有更大的生物量,可选为相对适宜用于处理生活污水的适合亚热带地区应用的人工湿地植物.     

内蒙古河套灌区3种沉水植物种子休眠及萌发特性

沉水植物在湖泊生态系统中具有重要作用,它不仅是湖泊生态系统食物链中重要的生产者,同时还对湖泊的营养物沉积和循环有着重要的意义,并由此影响着湖泊的富营养化进程.本文以黄河内蒙古段河套灌区湖泊中常见的3种沉水植物篦齿眼子菜(Potamogeton pectinatus)、穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)为研究对象,对其种子休眠及萌发特性进行了初步研究.结果表明:狐尾藻种子休眠率较高但休眠易破除,通过切破种皮、低温层积、硝酸钾和赤霉素处理均可显著提高萌发率;篦齿眼子菜种子休眠性较强,低温层积及赤霉素浸泡处理能够显著提高其萌发率;穿叶眼子菜有较深的休眠特性,破除硬实、硝酸钾、赤霉素及低温层积处理均不能有效解除其休眠.     

生物质炭对苦草(Vallisneria spiralis)种子萌发与生长的影响

为了探究生物质炭作为生长基质对水生植物种子萌发和生长的影响,选用典型沉水植物苦草(Vallisneria spiralis)作为受试植物,测定不同氮、磷营养盐浓度和不同粒径的生物质炭作用下对苦草种子萌发率、幼苗形态与生物量,同时分析水体中硝态氮、亚硝态氮、氨氮和正磷酸盐磷浓度变化过程.结果表明:生物质炭存在使水体中亚硝态氮浓度低于检测限,使水体正磷酸盐磷浓度上升至1.28~2.43 mg/L,为最高添加磷浓度的3.2~6.1倍,从而改变了苦草生长环境.小粒径生物质炭(0.25~0.5 mm)组中水体最终氨氮浓度(0.05 mg/L)远远低于大粒径生物质炭(1~2 mm)组中水体最终氨氮浓度(0.39~0.85 mg/L),即生物质炭粒径大小会影响水体最终营养盐浓度和氮素赋存形态.与大粒径生物质炭组和石英砂对照相比,小粒径组苦草种子萌发率明显升高,可达80%以上,并促进苦草幼苗生长.因此,小粒径生物质炭能提高苦草种子萌发和幼苗生长,在大型水生植物恢复工程中具有一定的应用前景.     

太湖磷转化细菌与水体磷形态关系

太湖水体中不同形态磷含量与磷转化细菌的关系研究结果显示:太湖水体中总磷和活性磷的含量分别为0.113mg,L和O.O11mg/L;无机磷和有机磷分解菌在底泥中达6.73x103cells/g,而在水体中仅为71cells/m1,且存在明显的时间和空间差异;根据菌落形态特征,分离筛选了3株有代表性的无机磷转化菌和7株占优势的有机磷分解菌.3tt无机磷转化菌经鉴定分别与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、假单孢菌(Pseudomonas sp.)和类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)比较接近.而7株有机磷分解菌则分别与为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thurigiensts)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、芽孢杆菌(Bacillus SP.)、无芽孢杆菌(Bacterium sp.)、氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)腊状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、简单芽孢杆菌(Bacillus simples)接近;太湖水体中磷分解细菌主要归属于芽孢杆菌属(Bacillus)和假单孢菌属(Pseudomonas),对细菌降解性能进行研究的结果显示:无机磷分解细菌对太湖水体活性磷的贡献显著大于有机磷分解细菌的贡献率.     

一株新型鱼腥藻溶藻细菌的分离鉴定及其溶藻特性

蓝藻水华在全球范围频繁暴发,鱼腥藻(Anabaena)水华出现频度仅次于微囊藻(Microcystis)水华,其中的一些鱼腥藻种类能产生多样的藻毒素或异味物质,鱼腥藻水华去除技术的研发备受关注.本研究以从武汉市新洲区土壤中分离筛选到的一株细菌WP为材料,通过分析其生理生化特征及16S r DNA序列对其进行分类地位鉴定,考察了该菌株对真紧密鱼腥藻(Anabaena eucompacta)CHAB 1799的溶藻特性.结果表明,菌株WP与Lysinibacillus fusiformis NRS-350的同源性达到了99.6%,故鉴定WP属于Lysinibacillus属.菌株WP对真紧密鱼腥藻CHAB 1799发生溶藻作用的细菌阈值为6×10~3cfu/ml,其生理状态不会明显影响溶藻效果,且对不同生长时期的藻液均有较强的溶藻作用.该菌株的溶藻方式为间接溶藻.本研究结果丰富了溶藻细菌的资源库,也为治理鱼腥藻水华提供了更多的技术支持.     

洞庭湖洲滩土壤种子库对土壤水分变化的响应

由于三峡大坝及上游水库群的运行,长江中下游水域水文节律随之发生了改变,导致洞庭湖枯水期提前,进而影响洞庭湖洲滩植被及其土壤种子库的分布格局.本研究在洞庭湖4个自然保护区内选取共11个典型洲滩湿地,沿由水到陆方向根据植被类型将洲滩分为泥沙洲滩、泥沙—湖草洲滩过渡带、湖草洲滩、湖草—南荻洲滩过渡带、南荻洲滩5种洲滩类型.通过样带—样方法调查和采样,并结合湿润和水淹两种条件下的土壤种子库萌发实验,分析了土壤水分变化对洲滩种子库萌发特征的影响及土壤种子库与地表植被的关系.结果显示:①土壤含水量沿水到陆方向由泥沙洲滩向南荻洲滩递减;②不同类型洲滩土壤种子库密度没有显著差异;③温室萌发实验中,水淹条件下土壤种子库物种丰富度和种子库密度显著降低,东洞庭湖自然保护区土壤种子库物种丰富度和种子库密度较高;④地表植被物种丰富度高于土壤种子库,泥沙洲滩土壤种子库与地表植被物种组成的Jaccard相似性指数最低.此外,虉草(Phalaris arundinacea)、芦苇(Phragmites communis)、南荻(Miscanthus sacchariflorus)等只在地表植被中存在,而陌上菜(Lindernia procumbens)、通泉草(Mazus japonicus)等只在种子库中存在.结果表明,在进行湿地植被恢复时,不能仅依靠种子库移植技术,还要考虑湖区季节性的水位变化以及个别物种的特异性,配合有针对性的水文调控机制及相关的人工措施恢复其原有植被.     

Germination strategies of two halophytes in Salt Desert of northwestern China

The effects of temperatures and salinities on germination of two halophytes, Kalidium capsicum and Suaeda physophora in northwestern China, were tested, and their seed size and seed production were compared. It was found that seed of Suaeda physophora germinate under 10°C, even about 0°C, and at a wide temperature range of 10–30°C. It showed about 50% germination in the concentration up to 0.7 mol/L NaCl; optimum germination temperature of Kalidium capsicum was between 20°C and 30°C. The concentration of less than 0.3 mol/L NaCl inhibited absolutely its germination. Germination recovery was observed when salinities were reduced and total germination percentage exceeded 90%. Seeds of Kalidium capsicum showed no loss of viability while Suaeda physophora an annual loss of viability of 75% at room temperature. Mean weight of seeds of Suaeda physophora was about 8.5 times of Kalidium capsicum, whereas the number of seeds of the latter was more than 20 times of the former. Suaeda physophora was observed to be dependent on periodic precipitation in germination and seedling growth. It suggests the evident trace of the species with zonation pattern. On the other hand, the germination of Kalidium capsicum was affected by unpredictable rain and inundation. This species might be a type without zonation patterns in halophytes. It was concluded that both species are halophytes, but they are established successfully by different adaptation strategies in the early stage of life history.     

Soil seed bank composition and distribution on eroded slopes in the hill‐gully Loess Plateau region (China): influence on natural vegetation colonization

On the Chinese Loess Plateau, serious slope and gully erosion have caused a decrease in soil water capacity and fertility, which has resulted in vegetation degradation and a reduction in agricultural productivity. Great efforts have been made to restore vegetation to control soil erosion, but the efficiency of artificial revegetation is not satisfactory. Natural revegetation is an alternative. However, while soil seed banks are an essential source for natural revegetation, their composition and distribution on eroded slopes remains unknown. In addition, whether or not seed loss during soil erosion limits vegetation colonization is also unknown. In this work, soil seed bank composition and distribution were studied in three situations. Specifically, three main microsites were selected as sampling plots: fish‐scale pits, as artificial deposited micro‐topography; under tussocks, as trap microsites; and open areas, as eroded areas. Soil samples were collected at depths of 0–2 cm, 2–5 cm and 5–10 cm. The soil seed bank was identified using germination experiments, and a total of 34 species were identified. The dominant species in the soil seed bank were annual/biennial herbs with an average proportion more than 90% and density reaching 19,000 seeds m^‐2. The pioneer species Artemisia scoparia was especially abundant. The dominant later successional species, such as Lespedeza davurica, Artemisia giraldii, Artemisia gmelinii, Stipa bungeana and Bothriochloa ischcemum, were present in the soil at a density that ranged from 38 to 1355 seeds m^‐2. Compared with the eroded open areas, the fish‐scale pits retained a higher density of seeds, and the tussocks retained a larger number of species. However, there was no serious reduction of the soil seed bank in the erosion areas. The present study indicates that, on these eroded slopes, the soil seed bank is not the key factor limiting the colonization of natural vegetation. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

金鱼藻(Ceratophyllum demersum)调控浮游植物捕获磷与生长的策略

水体浮游植物具有捕获利用磷的能力以及沉水植物能够显著抑制水体中藻类生长已得到国内外广泛共识,但相应的潜在机制尚缺乏深入了解.本研究选取金鱼藻(Ceratophyllum demersum)为研究对象,基于室内模拟实验,探讨了沉水植物调控浮游植物捕获磷与过度生长的机制.结果显示,尽管未种植金鱼藻的对照组上覆水中总磷、总溶解态磷和可溶性活性磷的平均浓度均显著高于种植金鱼藻的实验组(约4倍),但是两个系统中这3种磷浓度随时间的变化趋势均符合S形的对数曲线.实验组藻类密度、有效光量子产量、总碱性磷酸酶活性(TAPA)以及细颗粒碱性磷酸酶活性(细颗粒APA)也远低于对照组.此外,对照组中粗颗粒碱性磷酸酶活性(粗颗粒APA)占TAPA的44.7%,显著高于细颗粒APA.结构方程模型结果表明,对照组水体藻类密度对TAPA具有直接的正向作用,而金鱼藻的生长显著弱化了不同形态磷与APA、藻类密度、细菌动力以及光量子产量之间的相互作用.这说明沉水植物对水体浮游植物生长的调控具有多种策略.