种植4种植物的模拟人工湿地对污水中4种重金属的去除效果北大核心CSCD

利用黑龙江三江国家级自然保护区中4种常见植物——臌囊薹草(Carex schmidtii)、芦苇(Phragmites australis)、水葱(Scirpus validus)和香蒲(Typha orientalis),构建模拟人工湿地,研究种植了4种植物的人工湿地对当地稻田废水和被污染河水中Cr、Pb、Cu和Zn的去除效果。研究结果表明,在28 d的实验期内,随着实验时间推移,两种污水中的Cr、Pb、Cu、Zn含量都在减小,延长污水在人工湿地中的停留时间,Cr、Pb、Cu、Zn的累积去除率持续增大;实验结束后,种植了4种植物的人工湿地对稻田废水中Cr、Pb、Cu和Zn的平均累积去除率分别为89.56%、55.15%、12.57%和68.17%,对被污染河水中Cr、Pb、Cu和Zn的平均累积去除率分别为86.62%、54.50%、2.74%和44.21%。对稻田废水中的4种重金属,种植臌囊薹草的人工湿地对Cr的去除率(95.45%)最大,种植芦苇的人工湿地对Pb和Cu的去除率(Pb:67.75%;Cu:15.81%)最大,种植水葱的人工湿地对Zn的去除率(75.86%)最大;对被污染河水中的4种重金属,种植芦苇的人工湿地对Cr的去除率(95.48%)最大,种植水葱的人工湿地对Pb的去除率(69.49%)最大,种植香蒲的人工湿地对Cu的去除率(3.46%)最大,种植臌囊薹草的人工湿地对Zn的去除率(64.98%)最大。     

潜流人工湿地对模拟污水中β-HCH的去除效果

为了研究潜流人工湿地对污水中六氯环己烷(HCHs)的异构体β-HCH的去除效果,构建了 4种潜流人工湿地装置,分别为未添加基质且未种植菖蒲(Acorus calamus)、添加基质未种植菖蒲、添加基质且种植菖蒲并添加氨苄青霉素、添加基质且种植菖蒲的人工湿地,在各人工湿地中,加入配制的β-HCH模拟污水;采用气相色谱法,...     

人工湿地植物去除废水中重金属的作用机制研究进展

综述了近20 a在国内外建造的人工湿地中的植物去除废水中的重金属研究的报道,总结、分析了对重金属富集能力强的湿地植物种类及其去除废水重金属的机制,介绍了人工湿地中的植物净化含重金属废水的作用和效果。湿地植物通过根系分泌物影响根际环境,可以直接或间接地改变废水中重金属的物理、化学形态。植物可以通过吸收、转运和积累去除废水中的重金属,而在植物吸收、转运和积累重金属的过程中,存在一系列起关键作用的转运蛋白和基因。为了增强人工湿地系统去除废水中重金属的整体功能,可以在优势植物筛选的基础上,采用基因工程和分子生物学技术提高植物的吸收、转运废水中重金属的能力。另外,可以通过基质选择、抗性微生物菌种引种,进一步优化植物、微生物和基质的配置,也将是提高人工湿地处理含重金属废水的效率的重要途径。     

人工湿地中植物对污染物去除机理研究进展

人工湿地系统具有处理效果好、成本低等优点,被广泛应用于污水处理中,其中水生植物在处理过程中起着不可替代的重要作用。综述了人工湿地水生植物类别、污染物去除一般机理以及典型污染物和重金属的去除机理,分析了植物转化机理、根系分泌物及其环境响应机理、叶片挥发机理、污染物储存机理以及生物膜过滤机理的适用条件和去除效果。最后,对应用湿地植物去除水体污染物过程中存在的问题进行了探讨,以期为人工湿地植物生态修复技术的发展和应用提供参考。     

不同湿地植物对三江平原农田退水重金属的去除效果

选取黑龙江三江国家级自然保护区4种常见的湿地植物臌囊苔草Carex schmidtii、芦苇Phragmites australis、水葱Scirpus validus、香蒲Typha orientalis,设置15种不同的人工湿地,研究不同处理对当地农田退水Cr、Pb、Cu、Zn的去除效果。结果表明:随着时间的延长,水体中Cr、Pb、Cu、Zn的含量都在降低。实验结束时,15种人工湿地对Cr、Pb、Cu、Zn的平均累积去除率分别为91.82%、54.33%、12.92%、72.61%,对Cr、Pb、Cu、Zn的累积去除率最高的人工湿地分别为:臌囊苔草+芦苇+水葱(95.45%)、臌囊苔草+芦苇+香蒲(68.39%)、臌囊苔草+芦苇+水葱+香蒲(22.22%)、臌囊苔草+香蒲(81.63%)。Cr、Cu的平均累积去除率与植物数量呈线性关系,即植物为1~4种时,湿地植物种类组成数量越多,Cr、Cu的平均累积去除率越高。     

博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中重金属离子的去除效果

2019年4~10月,以博斯腾湖西岸表面流人工湿地为研究对象,测定该人工湿地的进水口、出水口采样点水体中的重金属离子含量,利用进水口和出水口水体中Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Ni、As和Cd离子含量,计算人工湿地对这些水体中重金属离子的去除率。研究结果表明,博斯腾湖西岸表面流人工湿地对水体中Fe离子、Mn离子、Cu离子、Zn离子、Ni离子、Cr离子、As离子和Cd离子的去除率分别为84.63%、57.24%、52.82%、47.44%、44.74%、42.42%、41.94%和33.33%;夏季人工湿地对水体中重金属离子的去除率大于春季和秋季。     

曝气对人工湿地氮去除效果的影响

选择不同的植物组合,分别在6组复合垂直流人工湿地的下行池、上行池种植金边石菖蒲(Acorus gramineus)、宽叶泽苔(Caldesia renif ormis);慈姑(Sagittaria sagittif olia)、水葱(Scirpus validus);灯芯草(Juncus effuses)、梭鱼草(Po...     

添加锰砂和PHBV颗粒的垂直流人工湿地对污水中氮的去除模拟研究

为了强化人工湿地去除水中氮的作用,在构建的模拟垂直流人工湿地中,添加锰砂和PHBV(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物)颗粒,在不同的模拟污水进水条件下,比较添加锰砂和PHBV颗粒的垂直流人工湿地与仅添加PHBV颗粒的垂直流人工湿地去除水中氮的效果.研究结果表明,当进水中氨氮质量浓度为5 mg/L、10 mg/L和1...     

多介质人工湿地对生活污水中氮和磷的去除效率研究

分别以芦苇(Phragmites australis)、东方香蒲(Typha orientalis)、碗莲(Nelumbo nucifera)、水生美人蕉(Canna glauca)、睡莲(Nymphaea alba)—金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、凤眼莲(Eichhornia crassipes—金鱼藻为人工湿地净化植物,以沸石和无烟煤作为基质,构建6种多介质人工湿地单元,分别对3种浓度生活污水中的总氮(TN)、氨氮(NH4+—N)、硝态氮(NO3-—N)和总磷(TP)的净化效果进行研究.结果表明,污水停留时间为5d时,4种有沸石和无烟煤作为基质的人工湿地单元,对TN、NH4+—N和TP的去除效率显著高于无基质的两种湿地单元(p＜0.05),其中香蒲、碗莲和美人蕉湿地单元对3种浓度污水的TN、NH4+—N、NO3-—N和TP的净化效率都达到90％以上,以美人蕉湿地单元的净化效率为最高.睡莲—金鱼藻湿地单元对氮和磷的净化效率总体上优于凤眼莲—金鱼藻湿地单元;但是,在凤眼莲—金鱼藻湿地单元处理后的污水中,溶解氧(DO)含量较高,出水清澈、透明.为此,在构建多级人工湿地时,美人蕉宜作为先锋种首先承载高浓度污水,香蒲、碗莲和芦苇次之,凤眼莲—金鱼藻适宜多级人工湿地的最后一级.     

人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研究进展

人工湿地系统具有强大的净化污水功能。植物是人工湿地系统中的核心部分,在净化污水过程中起着至关重要的作用。介绍了为人工湿地选择植物时需要考虑的因素和基本原则;总结、评述了植物在人工湿地净化污水中的作用及其影响因素方面的研究;针对目前相关研究中存在的问题,展望了未来研究的方向。     

四种植物对模拟的城市景观污水的净化效果

于2016年7月15日~8月14日,以梭鱼草(Pontederia cordata)、箭叶梭鱼草(Pontederia lanceolata)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)和路易斯安娜鸢尾(Iris hybrids‘Louisiana’)作为供试材料,进行植物净化模拟城市污水的实验,分析各种植物对污水中污染物的去除效果;利用主成分分析法和隶属函数法,对植物净化污水的效果进行综合评价。研究结果表明,净化处理的长短对植物的修复效果存在一定影响,在实验的第12天至第18天,植物对污水的处理效果最佳。4种植物都具有较强的净化污水效果,对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的平均抑制率都大于47.10%,对总氮、总磷和高锰酸盐指数(CODMn)的平均去除率分别大于77.47%、80.34%和21.94%。4种植物对不同污染程度污水中的各种污染物的去除效率有一定差异,箭叶梭鱼草对各种污染物的平均去除效率最高。4种植物中,箭叶梭鱼草适用于不同浓度污水的净化,黄菖蒲适用于重度污染污水的净化,路易斯安娜鸢尾净化能力稍差,但优势是常绿,可以四季使用,梭鱼草适合短期净化污水。     

种植多枝柽柳的模拟人工湿地对模拟污水中氮、磷、铅和镉的去除率研究

2020年6月30日至9月1日,采用16种模拟污水方案、4级污染水平、5种污染指标的正交实验方法,配制模拟含盐污水,将其作为进水,注入种植多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的模拟人工湿地中,每隔16d监测一次水样中的总溶解性固体、总氮、总磷、铅元素和镉元素的含量,研究种植多枝柽柳的模拟人工湿地对污水中总...     

杭州人工湿地与西溪湿地4种植物光合生理生态比较

比较了夏季杭州植物园观鱼池人工湿地和西溪湿地的4种植物,鸢尾(Iris tectorum)、菖蒲(Acorus cala-mus)、美人蕉(Canna indica)和旱柳(Salix matsudana)的生理生态差异。测定了植物的光饱和曲线,蒸腾速率(Tr),计算了表观光量子效率(AQY)、水分利用效率(WUE)和呼吸速率(Rd)等生理参数。研究发现,夏季人工湿地植物的生长状态优于西溪湿地的植物,最大光合速率和蒸腾速率都是人工湿地大于西溪湿地,而呼吸速率则是西溪湿地大于人工湿地。人工湿地为净化鱼池水的沙基质结构以及间歇式供水条件在净化富营养化水的同时也为其中生长的植物创造了好于自然湿地的生长环境。     

人工湿地中植物的作用

近20 a来,人工湿地系统由于具有独特的净化机理和功能而越来越多地被用于处理生活污水、工业废水和农业污水。人工湿地系统之所以受到国际上广泛的关注,这是由于它具有低能耗,低成本,运行费用少和操作简便等优势。湿地植物在人工湿地中起着非常重要的作用,不但可以直接摄取和利用污水中的营养物质、吸收富集污水中的重金属等有毒有害物质;而且还能输送氧气到根区,提供根区微生物生长、繁殖和降解过程中对氧的需求。通过详细阐述植物对水中营养元素的吸收作用,说明了植物在人工湿地处理污水中的重要性,并提出了一些改进人工湿地处理污水能力的设想以及人工湿地系统水生植物有待进一步研究的问题,研究结果可以为进一步优化人工湿地系统的设计提供参考。     

垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除效果研究

构建了种植皇竹草(Pennisetum sinese)、象草(Pennisetum purpureum)和无植物的垂直流人工湿地系统,于2014年10月15日~2015年2月7日期间,研究此人工湿地对投加质量比为10 mg/kg的有机污染物邻苯二甲酸二甲酯的去除效果。结果表明,实验初期,无植物人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除率最大,其次为种植皇竹草的人工湿地,种植象草的人工湿地的去除率最小。这些垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除率都大于80%,说明垂直流人工湿地对邻苯二甲酸二甲酯的去除效果较好。实验结束时,这些垂直流人工湿地基质中的有机质含量、全氮含量、全磷含量和酶活性都显著高于实验前,人工湿地基质对水中的有机质、氮和磷污染物仍然有很好的截留、吸附作用,尤其对磷和有机质污染物的去除效果更好,基质中酶活性的增强说明这些人工湿地有长期去除水中邻苯二甲酸二甲酯的潜力。     

人工湿地系统不同流段中氮的去除效果研究

2015年8月13~19日,通过模拟实验,在植物生长期,设置不同初始进水总氮浓度,研究不同流段人工湿地中氮的去除效果,并探讨了其作用机理。设置2组由表面流段—垂直流段—水平流段组成的模拟装置,其有效长度为3.6 m,宽度为0.5 m,深度为0.85 m,炉渣基质填充高度为0.65 m,种植美人蕉(Canna indica),采集3个流段15~20 cm、30~35 cm和45~50 cm(以距离基质表层以下深度)深度以及表面流段上覆水的水样,分析测定水中铵态氮和硝态氮等指标的含量。研究结果表明,各流段人工湿地系统中,初始进水浓度影响铵态氮的去除率和去除负荷,而由于充足的碳源,初始进水浓度对硝态氮的去除率影响较小,去除率都达到95%以上。水中有机碳源充足且易分解,可以有效提高湿地系统的反硝化速率和脱氮效果。在各流段人工湿地系统中,延长水体在湿地系统中的停留时间,有利于铵态氮的去除。因此,延长停留时间和拥有充足且易分解的碳源,有利于不同流段人工湿地中氮的去除。在低初始进水浓度(总氮质量浓度为85.4 mg/L)条件下,表面流段对铵态氮去除率最高,其次为垂直流段,水平流段对铵态氮的去除率最低。在高初始进水浓度(总氮质量浓度为148.3mg/L)条件下,3个流段对铵态氮的去除效果差别不大。湿地植物吸收及其代谢、微生物代谢、基质物理化学作用,以及进水负荷等共同引起水中p H的变化;进水方式和湿地植物代谢是引起湿地系统中氧化还原电位变化的主要原因。     

种植不同植物及其组合的人工浮岛对水中氮、磷的去除效果比较

于2017年6月1日~7月20日,选取水葱(Scirpus validus)、千屈菜(Lythrum salicaria)、黄花鸢尾(Iris wilsonii)、小香蒲(Typha minima)和狐尾藻(Myriophyllum verticillatum),配置成10种植物组合,种植在北京林业大学八家实验室中,将其种植在10个人工浮岛上,监测这些植物的生长状况,测定并比较种植不同植物的人工浮岛对取自北京市昌平区东沙河的河水中硝态氮、总氮、磷酸盐和总磷的去除效果,最终筛选出最优的水生植物组合。研究结果表明,多种植物组合的人工浮岛对水中氮、磷污染物的去除效果都优于种植单一植物的人工浮岛。在实验结束时,种植各种植物及其组合的人工浮岛对水中的硝态氮的去除率都接近100%;种植水葱+狐尾藻的人工浮岛对水中磷酸盐的去除率最高,为94.07%;种植水葱+黄花鸢尾+狐尾藻的人工浮岛对水中总氮和总磷的去除率最高,分别为74.38%和89.73%;种植黄花鸢尾的浮岛上的其它植物生长较差,在其它浮岛上的植物都可以正常生长,根系长度增长幅度最大的是小香蒲+狐尾藻组合,其增长量为(10.15±1.98)cm;植株高度增加幅度最大的是水葱+狐尾藻组合,其增长量为(78.25±11.28)cm;在组合种植模式下,水葱和小香蒲根系和植株高度增长量都高于单一种植模式下的增长量。因此,在实际应用中,可以选择种植水葱+黄花鸢尾+狐尾藻的人工浮岛,来达到有效去除富营养化水中氮、磷的目的。     

人工湿地的植物选择和净化效果评价

为优化人工湿地植物的水体净化功能和景观生态效果,构建了表流人工湿地不同植物组合的评价体系,分析了湿地植物组合的应用潜力。评价体系选用一级、二级评价指标,一级指标包括植物特性、净化能力、社会经济功能和景观功能;二级指标包括耐污性、耐寒性、氮、磷、COD的去除率和植物维护管理等15项指标。通过计算每种植物组合的指标分数,判断在不同情况下最适合的植物组合。结果表明:在处理污染严重的污水时,芦苇—浮萍—穗状狐尾藻为最优组合,得分为0.80,属于“优”级;在处理污染较轻的水体时,芦苇—凤眼莲—穗状狐尾藻为最优组合,得分为0.74,属于“良”级。湿地植物评价需更加详细并符合当地环境条件的评价指标。     

三江平原沼泽湿地典型湿地植物对重金属的富集效应

筛选适合三江平原土壤污染特点且具有较广适应性的重金属超富集湿地植物。以黑龙江三江国家级自然保护区沼泽湿地中典型湿地植物小叶章、臌囊苔草和柳叶绣线菊为研究对象,测定植物体及土壤中铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)的含量,利用富集系数和转移系数对3种植物吸收重金属的能力进行评价。结果表明:小叶章沼泽土壤Cu、Pb、Zn和Cr含量均高于其他两个样地,其中土壤Cu和Pb含量差异显著(P<0.05)。臌囊苔草沼泽土壤Mn含量显著高于其他两个样地(P<0.05)。3种植物对Cu、Zn和Cr的富集系数大于1,3种植物均显示出对Zn良好的富集能力,臌囊苔草-小叶章沼泽中的小叶章富集系数达144.03。在重金属的转移过程中,所有样地小叶章Cr的转移系数均小于1,而小叶章其他重金属的转移系数均大于1。臌囊苔草在臌囊苔草沼泽中Cu、Mn转移系数大于1,在臌囊苔草-小叶章沼泽中Mn的转移系数大于1。柳叶绣线菊仅有Cu的转移系数大于1。小叶章对Cu、Zn、Cr的富集效应强于柳叶绣线菊和臌囊苔草。     

人工湿地中微生物数量与污染物去除的关系

为了探讨处理微污染河水的人工湿地中微生物数量及其对污染物净化效果的影响,在野外构建芦竹(Arundo donax)、菖蒲(Acorus calamus)水平潜流人工湿地,并设置空白湿地为参照.研究结果表明,栽种植物对人工湿地中氨氮(NH4+—N)和总氮(TN)的去除具有一定作用,但对总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)去除影响较小.实验人工湿地中,下层基质中的微生物数量低于上层基质.芦竹湿地中,上层基质和下层基质微生物数量的典型变量具有线性关系(R2＞0.9).人工湿地中微生物数量与水温具有显著正相关关系,栽种植物能够增加人工湿地的微生物数量.人工湿地微生物数量与NH4+—N、TP和CODMn的去除率不相关,但与TN去除率显著正相关.栽种植物能够改善人工湿地微生物数量与TN去除率之间的关系,但植物种类对微生物脱氮作用影响不明显.