低温条件下人工湿地中微生物脱氮的强化措施

人工湿地是一种可持续发展的污水深度处理技术,但是,在低温条件下,人工湿地的脱氮效果并不理想,因此限制了其在中国北方寒冷地区的应用与推广。研究表明,微生物活性受到抑制、溶解氧和碳源含量减小是人工湿地微生物低温脱氮的主要挑战;在低温条件下,人工湿地微生物脱氮的主要强化措施包括保温、调控人工湿地内溶解氧水平及分布、人工增加电子供体、优化进水碳氮比和筛选耐低温微生物等。     

沼泽湿地垦殖对土壤碳动态的影响

在中国科学院三江平原湿地生态试验站选取相邻的、土壤类型相同的小叶章沼泽化草甸以及不同开垦殖年限的已垦湿地农田,综合运用多种微生物指标,全面地评价沼泽湿地垦殖后土壤有机碳的动态。结果表明,沼泽湿地垦殖初期(1~3年),土壤微生物量碳(MBC)、微生物商以及基础呼吸(BR)都迅速降低,而代谢商(qCO₂)、PR/BR和PR/MBC比值却不断升高。表明湿地垦殖后,有机碳的可利用性下降,微生物对碳源的利用效率降低,造成土壤有机碳的大量损失。各种微生物指标之间有密切的相关关系,综合这些微生物指标能够全面地、准确地评价沼泽湿地垦殖后土壤有机碳的动态。     

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.     

人工湿地中典型基质和关键微生物的脱氮作用研究进展

人工湿地具有高效、低能耗、低投入、绿色和环境友好等优点,其被广泛应用在污水处理工艺中。人工湿地中的基质和微生物是人工湿地系统的重要组成部分,其在人工湿地脱氮过程中起着关键作用。从人工湿地处理污水的角度,概述了人工湿地中生物炭、纳米零价铁、生物炭负载纳米零价铁等典型基质(填料)和氨氧化、反硝化、厌氧氨氧化、厌氧铁氨氧化微生物在脱氮中的作用研究进展,提出了未来相关研究的方向。     

人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展

人工湿地作为一种低耗高效的污水处理系统正在被广泛应用于各种类型的污水处理,不仅对有机污染物有较强的降解能力,而且对传统的二级处理难以去除的氮磷也有较好的去除效果。人工湿地污水处理系统是一个复合生态工程系统,其对污染的去除机理是一个错综复杂的过程,基质、水生植物和微生物共同发挥着重要作用。综述了人工湿地脱氮除磷的效果与机理,讨论了基质、水生植物、微生物及其他外界因素对系统处理效果的影响及氮磷去除的预测模型,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的对策。     

人工湿地污水处理技术的应用初探

人工构建湿地是在自然湿地净化污水基础上建立新型污水处理技术,因其独特的优势在国内外得到广泛应用.介绍了湿地污水处理系统的概念;分析了人工湿地按照水流特征可以分为表面流湿地、水平流湿地、垂直流及各种湿地类型的优缺点;阐述了污水在湿地中的净化机理主要分为基质滤过、水生植物净化和微生物降解等主要去除过程;最后介绍了当前中国的主要应用及其尚存在的主要问题和解决的途径,并展望了人工湿地污水处理技术良好应用前景.     

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。     

表面流——潜流——潜流串联人工湿地对排入星月水库污水的处理效果

采用表面流—潜流—潜流串联人工湿地模式,对排入长沙市青竹湖星月水库的污水进行处理。分别在2015年7月和11月,研究该人工湿地的水质和植物根际微生物数量。研究结果表明,在7月采样日,该人工湿地对污水中的化学需氧量、总氮、总磷和氨氮的去除率分别为81.9%、97.1%、96.0%和99.8%;在11月采样日,其去除率分别为85.7%、97.8%、96.4%和98.5%。在7月和11月采样日,各污染物含量大致上随着实验进程逐渐减小,在AII单元和AIII单元,污染物含量升高,原因是这两个单元兼顾溢洪的功能。在7月采样日,人工湿地对氨氮的去除率大于11月采样日,而在11月采样日,人工湿地对总氮、化学需氧量和总磷的去除率大于7月采样日。在人工湿地系统中,微生物数量沿程递减,且在11月采样日各单元的微生物数量明显大于7月采样日。在人工湿地系统的两个潜流单元中,前端的潜流单元有利于去除污水中的化学需氧量、总磷和氨氮,后端的潜流单元有利于去除污水中的总氮。     

人工湿地处理水体中抗生素的研究进展

针对中国水环境抗生素污染问题,概述了中国水环境中主要抗生素的种类、来源和危害;比较分析了现有污水处理技术在抗生素污染水体治理中的应用状况,阐述了人工湿地在抗生素污染净化中的应用进展。目前,在中国地表水体中,常见的抗生素为磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SMZ)、磺胺甲恶唑(SMX)、罗红霉素(RTM)、环丙沙星(CFX)和四环素(TC)等,其主要来源于养殖废水、医疗废水及人类和动物的排泄物。人工湿地主要依靠基质吸附、植物吸收和微生物降解的协同作用,去除抗生素。其中,植物通过直接吸收、植物根系分泌和植物根区环境改善等途径,直接或间接地去除抗生素,去除效果因抗生素种类和植物种类不同而差别较大。基质的物理吸附、化学反应、微生物的种类、微生物群落多样性和酶活性等因素也影响人工湿地对抗生素类污水的净化效果。除了人工湿地植物、基质和微生物等内在因素外,金属阳离子、p H、溶解氧、温度和光照等环境因素都会影响人工湿地对污水中抗生素的去除作用。关于人工湿地对污水中抗生素的去除,在净化机理、应用创新、种类拓展和应用推广等方面有必要进一步研究。     

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。     

人工湿地去除非持久性农药研究进展

非持久性农药是一类能够在环境中快速降解的农药,但是其被大量使用,将导致其在土壤环境中聚积,经由雨水冲刷或者以灌溉尾水的形式进入地表径流,破坏水生生态系统结构和功能,威胁饮用水安全和公众健康,造成严重的经济损失和社会问题。综述了人工湿地去除非持久性农药的机制,总结了影响去除非持久性农药效率的因素,认为人工湿地是接纳污染水体、截留其中污染物质、促使污染物质转化和去除污染物质的最佳方法。人工湿地主要通过化学水解、物理沉降、基质吸附、植物吸附吸收和微生物降解等机制去除非持久性农药。农药的理化性质、基质性质、植物作用和人工湿地不同运行参数等都会影响非持久性农药的去除效率。以往相关研究未深入阐释人工湿地去除农药的机制;忽视了垂直流人工湿地的应用研究;加强和完善以上方面的研究,对利用人工湿地去除非持久性农药污染具有重要意义。     

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。     

环境因素对湿地土壤微生物群落影响研究进展

湿地生态系统具有水陆过渡带的重要特征,在养分循环、能量流动、环境净化、维持生态平衡等方面有着重要的生态环境功能。土壤微生物是湿地生态系统的重要组成部分,对于深入探讨湿地生态系统结构和功能具有非常重要的作用。总结了湿地生态系统土壤微生物组成与多样性的相关研究,综述了植被、盐度、水分、污染物等环境因素对微生物的影响,并对其未来的研究方向进行展望,提出加强分子生物学技术在湿地土壤微生物领域的应用、扩大环境因素的研究范围、采用多因素综合分析方法的研究方向。     

湿地生态系统土壤微生物研究进展

微生物是湿地生态系统不可缺少的成员,对湿地生态系统中物质转化、能量流动起着重要作用.综述了国内外湿地土壤微生物研究的现状,总结了湿地土壤微生物研究主要的几个方面,包括土壤微生物的群落结构研究、代谢活性研究和生态学功能的研究.对天然湿地土壤微生物群落、功能以及多样性研究提出了展望.     

石油污染湿地土壤生物修复研究进展

从石油污染湿地土壤生物修复的植物修复、微生物修复和植物—微生物联合修复3方面综合阐述了国内外该领域的研究现状。在采用植物进行石油污染湿地修复时,选择湿地环境下典型植物或者能适应湿地特殊环境的植物品种是常用的也是有效的方法之一。在采用微生物进行石油污染湿地修复时,主要通过投加外源微生物和改变环境因素或施加营养元素刺激土著微生物等方式。植物—微生物联合修复石油污染湿地的方法,则是利用微生物自身作用促进植物生长,从而增加植物吸收、降解污染物的能力。由于植物或微生物的生长对污染物浓度有一个耐受极限,植物和微生物修复的效果主要取决于石油污染物浓度。为此,将湿地的石油污染浓度降到植物—微生物可降解范围内,并提高联合修复的降解效率,将是今后石油污染湿地土壤生物修复研究的重点。     

东北屯人工湿地污水处理系统的设计与应用

从人工湿地规划设计的角度出发,依据地表水环境质量标准,以现有废弃渠道、坑塘为基础,通过开挖回填、调坡整治、基础压实等措施,建立了衡水市故城县郑口镇东北屯人工湿地污水处理系统。该系统包括前池、沉淀池、垂直流湿地、生态塘湿地、表面流湿地和蓄水池。探讨了人工湿地渗滤处理系统的主要设计参数;采用Freundlich公式、Kikuth公式和有关经验公式,分析了渗滤系统对污水生化需氧量、总氮、总磷的处理效果;研究了处理系统中垂直流、生态塘渗流和表面流的污染物去除率;针对水质、水量和环境温度3个主要因素进行了敏感性分析,给出了渗滤系统敏感性分析结果,并与湿地去污实验结果进行了比较,变化趋势基本一致。研究结果表明:①人工湿地规划设计应进行敏感性分析,以便更好地制定系统的控制运行预案;②湿地出水口高度应能够调节,以便控制湿地床体的"饱和"状态,充分发挥湿地渗滤、微生物的作用;③北方人工湿地的去污效果,受季节性影响较大,应采取塑料大棚或秸秆覆盖进行保温,在冬季,塑料大棚能够使湿地温度维持在13.3℃以上,日照时间基本不减少,湿地植物可正常生长;④当进水的生化需氧量浓度超过75mg/L时,应减小进水负荷,控制污染物总量在湿地高效处理范围内;⑤当日污水处理量超过3000m3/d时,应提高集污渠、前池、沉淀池的临时蓄存水位。     

奥运龙形水系人工生态系统建设与管理

北京奥运的重点工程——龙形水系的人工生态系统,从底泥的活性处理、微生物的引种固化、水生动、植物系统的三方面进行建设,建设方案注重水系的防污及景观功能。滨水带采用人工湿地技术,龙形水系水体配置了水生植物、水生动物及微生物。最后提出了龙形水系人工生态系统的管理和维护措施。     

人工湿地水力学特性研究及进展

人工湿地水力学特性研究的意义在于揭示湿地处理污水的内在机理,了解人工湿地水流流态和污染物降解行为等错综复杂的反应过程,可对湿地的设计、运行和出水水质预测做出完全准确的计算和评价。人工湿地水力学特性研究内容包括水力停留时间、水力传导率、容水量、水量流态等因素,研究方法为采取示踪剂试验,常用的示踪剂为NaCl、红色玫瑰精染料(RWT)及同位素。研究植物对湿地水力学特性的影响是当前的研究热点之一。     

采煤沉陷湖人工湿地对周边土地价格的溢出效应研究——以徐州市九里湖湿地为例

采煤沉陷湖由采煤地表沉陷经常年积水而形成,把采煤沉陷湖改造为人工湿地是近年来中国尝试的一种生态修复途径。由于采煤沉陷湖人工湿地对区域微观环境改良作用明显,从而对周边土地价格产生溢出效应。以平原高潜水位地区采煤沉陷湖人工湿地——九里湖湿地为研究案例,以商业和住宅用地为研究对象,分别采集九里湖湿地生态修复前后相同评估基准日的区域地价样点数据,通过Kriging空间插值生成价格曲面,以地统计和GIS栅格计算的方法测度了九里湖湿地对周边土地价格的溢出效应。研究表明,越接近九里湖湿地,土地价格涨幅越高,且明显高于九里湖湿地所在区域土地价格的平均涨幅,显示出九里湖湿地对周边土地价格产生了明显的溢出效应。经进一步测算得出,九里湖湿地对周边商业、住宅用地价格的溢出效应影响范围分别为21.07 km²和20.76 km²,影响强度分别为135.76元/m²、182.39元/m²。把溢出效应影响范围和城市规划用地进行套合,通过栅格计算得出,研究期间九里湖湿地对周边商业、住宅用地价格的溢出效应价值分别为20 225.64万元、20 507.09万元,其溢出效应的价值总量（ΔSE）为40 732.73万元。     

生态恢复下湿地土壤微生物研究进展

随着社会经济的发展,湿地破坏日趋严重,退化湿地生态恢复成为当前科学研究的热点。土壤微生物在调控湿地生物地球化学过程和维持生态系统功能等方面均起着十分重要的作用。探讨湿地土壤微生物在生态恢复下变化及响应机制,有利于认识湿地生态系统恢复过程。通过对湿地生态恢复下土壤微生物群落结构、土壤微生物量、土壤酶活性和微生物降解功能等几个方面进行研究综述,提出了当前利用土壤微生物在恢复湿地方面存在的问题,并对湿地生态恢复后土壤微生物的进一步研究提出几个需要注意的方面,对今后土壤微生物湿地修复方面的研究具有一定的参考价值。