净水厂污泥覆盖控制底泥氮磷释放效果

室内静态模拟净水厂污泥与沙、沸石、锁磷剂(镧改性膨润土Phoslock^?)等4种覆盖材料控制底泥氮磷的释放效果.结果表明:在覆盖强度为2 kg·m^-2条件下,与对照组相比,沸石覆盖对氨氮的平均削减率为42.04%,沙覆盖和锁磷剂覆盖对氨氮均没有削减效果,净水厂污泥覆盖不仅对氨氮没有削减效果,而且还会向水体释放氨氮;锁磷剂、净水厂污泥、沸石和沙的覆盖对正磷酸盐的平均削减率分别为75.98%,53.73%,28.09%和10.69%.最后,分析几种覆盖材料     

不同水体沉水植物叶面微生物群落特征

以沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potamogeton crispus L)为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA基因高通量测序技术,探究不同生境中沉水植物叶面附着微生物群落结构及影响因素。结果表明：沉水植物叶面附着藻类组成与环境水体的藻类组成具有明显差异;不同沉水植物叶面附着微生物密度不同,且河流样品中高于湖泊样品;α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌纲是沉水植物叶面附着生物膜上的主要细菌纲,这些纲具有降解污染物质、净化水体的功能;水体营养盐浓度对沉水植物叶面附着微生物群落结构有很大影响。     

氧纳米气泡改性活性炭在河道底泥氨氮治理中的应用

氧纳米气泡改性颗粒物被广泛应用于对污染水体的界面增氧.为研究其对底泥-水界面增氧效果和底泥氨氮污染的修复能力,以活性炭作为负载材料制备氧纳米气泡,采用柱芯培养实验研究氧纳米气泡改性活性炭对河道底泥氨氮去除效果.结果表明:氧纳米气泡改性活性炭的加入将沉积物-水界面(sediment-water interface,SWI)的溶解氧(dissolved oxygen,DO)浓度由0.48 mg/L增加至6.10 mg/L,氧化还原电位(oxidation-reducation potential,ORP)由-34 mV增加至19 mV.利用薄膜梯度扩散技术监测实验期间SWI处氨氮和硝态氮的垂直浓度,上覆水中氨氮的浓度由1.65 mg/L降至0.54 mg/L,去除率为67.3％.沉积物中氨氮浓度由2.75 mg/L降至0.73 mg/L,去除率为37.5％.氨氮的释放通量降低了82.0％.氧纳米气泡改性活性炭既通过界面增氧促进硝化反应,降低了水体中氨氮浓度,也作为覆盖层隔绝沉积物中氨氮与上覆水的接触,降低沉积物中氨氮的释放.研究结果可为覆盖技术和曝气技术联合应用于削减河道底泥氮负荷提供基础数据支持.     

广西河池沉水植物多样性及分布初步调查

对广西河池地区沉水植物进行了调查,利用布朗-布朗喀(Braun-Blanquet)的多度等级划分标准、Simpson物种多样性指数和Shan-non-Wiener物种多样性指数进行数据处理.共采集到沉水植物12种,隶属5科、7属.其优势种为苦草、黑藻、菹草、尖叶眼子菜.根据优势种及组成特征,将沉水植物群丛分为19个类型.群丛物种多样性指数最高的是黑藻 苦草群落,其次是苦草 黑藻 狐尾藻 菹草 微赤眼子菜群落和菹草群落,以篦赤眼子菜指数最小.     

黑藻与苦草在不同水深下光合作用的比较研究

以沉水植物较为丰富的洪湖凹沟子作为采样区域,利用水下调制荧光仪研究洪湖常见的2种高耐污、高吸污水鳖科沉水植物黑藻（ Hydrilla verticillata（ L. f.）Royle）与苦草（ vallisneria natans（ Lour.）Hara）分别在100 cm及50 cm水深条件下光合作用的差异.结果表明:在100 cm水深条件下,当PAr值稳定为342μmol·m-2·s-1时,黑藻（Hydrilla verticillata）的ETr值趋近25.10μmol·m-2·s-1,而苦草（vallis-neria natans）的ETr值趋近10.10μmol·m-2·s-1;当PAR渐强时,黑藻在PAr值为219μmol·m-2· s-1时其ETr达到峰值21.76μmol·m-2·s-1,苦草在PAr值为515μmol·m-2·s-1时其ETR达到峰值12.65μmol·m-2·s-1;在50 cm水深条件下,当PAr值稳定为342μmol·m-2·s-1时,黑藻的ETr值趋近26.20μmol·m-2·s-1,而苦草的ETr值趋近11.90μmol·m-2·s-1;当PAr渐强时,黑藻在PAr值为219μmol·m-2·s-1时其ETr达到峰值25.27μmol·m-2·s-1,苦草在PAr值为1042μmol· m-2·s-1时其ETr达到峰值4.80μmol·m-2·s-1.综上所述,在100 cm或50 cm水深条件下,黑藻的光合作用强度皆强于苦草.     

有机改性沸石覆盖抑制底泥氮磷释放的效果

制备了十六烷基三甲基铵(HDTMA)有机改性沸石,研究了该改性沸石覆盖底泥对底泥中氮磷释放的影响及机理,结果表明:①当HDTMA负载量为沸石外部阳离子交换容量(ECEC)的207%时,有机改性沸石吸附磷酸盐的效果最佳;最佳负载量条件下的有机改性沸石,对磷酸盐的吸附能较好地符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为0.644 mg.g-1,常数K为0.295 L.mg-1;pH值对有机改性沸石吸附磷酸盐的性能有显著影响,随着pH值的增加对磷酸盐的吸附能力逐渐增强;共存阴离子(NO3-,HCO3-和SO42-)的存在会抑制有机改性沸石对磷酸盐的吸附.②最佳HDTMA负载量条件下有机改性沸石对氨氮的吸附作用符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为13.0 mg.g-1,常数K为0.011 9 L.mg-1,且与天然沸石相比单位质量改性沸石的吸附量降低了20%左右.③有机改性沸石覆盖可以有效地抑制底泥氨氮的释放,但有效抑制底泥氨氮释放的持续时间与天然沸石相比缩短了1/5;有机改性沸石覆盖抑制底泥磷释放的效率与天然沸石相比大大加强,且投加的有机改性沸石越多,对底泥磷释放的抑制效果越好.     

原位覆盖对异龙湖底泥氮磷释放抑制效果的实验研究

底泥中埋藏的氮磷等营养物质二次释放作用是导致浅水湖泊富营养化难以根治的主要过程,因此,抑制底泥氮磷释放控制技术对于湖泊生态修复具有重要的现实意义.本研究以重度富营养高原浅水湖泊异龙湖为对象,通过开展为期36 d的底泥覆盖抑制氮磷释放试验,对比了生石灰+石膏(2∶1)、生石灰+石膏+红壤(2∶1∶1)、三氯化铁改性高岭土(1∶4)、无覆盖4种覆盖处理对氮磷释放的抑制效果,以期筛选出有效削减异龙湖内源负荷的覆盖材料与最优方案.试验结果表明：与无覆盖组相比,3种材料覆盖都可抑制底泥磷的释放,加入生石灰处理组的水体pH大幅上升,会破坏湖泊自然生境,不宜用于湖泊底泥生态修复;三氯化铁改性高岭土覆盖处理的抑磷效果达75.9%,可作为抑磷释放覆盖材料.同时相比无覆盖组,只有三氯化铁改性高岭土覆盖能抑制氮的释放,抑氮效果达64.1%,而其它两组处理对氮释放的抑制效果均不明显.因此,从抑制氮磷释放效果及其生态环境效应角度综合考虑,三氯化铁改性高岭土是最佳的覆盖材料,可为高原浅水富营养化湖泊的氮磷内源控制提供工程修复技术参考.     

梯级生态浮床净化城市黑臭河水中氮污染物的试验研究

以上海市某黑臭河道为研究对象,模拟水生植物在天然水体中的生态位,采用香菇草、睡莲和轮叶狐尾藻3种水生植物,并采用逐级下沉的运行方式,构建立体生态系统--梯级生态浮床.试验结果表明:梯级生态浮床系统对氨氮的去除率平均可达71.9%,挺水(香菇草)、浮叶(睡莲)和沉水植物(轮叶狐尾藻)各单元对氨氮的去除率分别为36.1%,...     

种植不同植物的生态浮床对浮游藻类的化感作用

以香根草Vetiveria zizanioides、黄菖蒲Iris pseudacorus、西芹Apium graveolens及其不同组合等密度种植构建生态浮床,研究种植不同植物浮床的水体对6种浮游藻类的化感作用,结果表明:香根草大幅抑制藻类的细胞生长及叶绿素a(Chl.a)含量,而黄菖蒲则对一些藻类的生长及Chl.a含量具有一定的促进作用,西芹对Chl.a含量无显著影响。但是香根草+黄菖蒲+西芹混种浮床对藻类的抑制效率与香根草单种浮床接近,高于种植香根草+黄菖蒲及香根草+西芹的浮床,显示这3种植物共同种植于浮床上产生了某种种间协同作用。香根草浮床和香根草+黄菖蒲+西芹浮床对藻类产生明显的氧化胁迫,导致其膜脂过氧化程度大幅上升,而黄菖蒲和西芹则对MDA含量影响不显著。     

广东河网地带的水生植被

本地区的水生维管束植物种类相当丰富。现已知有131种,隶属于81属,44科,其中挺水植物70种、沉水植物33种、浮水及浮叶植物28种。这些植物对外界环境各有不同的选择,现将它们分为:(一)流动河涌申的植物群落,包括:(1)密齿苦草+竹叶眼予菜+穗花狐尾藻群丛,(2)竹叶眼子菜+穗花狐尾藻群丛。(二)农田灌溉水渠植物群落,包括有:(1)喜旱莲子草+水蓑衣+田字萍群丛。(2)黑藻+水龙群丛。(3)野芋+菰群丛。(4)箭叶雨久花+喜旱莲子草群丛。(三)静水植物群落(低洼水(土朗)、人工湖、荒废池塘),包括有:(1)野荸荠+木贼状荸荠群丛。(2)金银莲花+竹叶眼子菜+密齿苦草群丛。(3)石龙尾+圆叶节节菜群丛。(四)珠江口海滩植物群落,包括有:(1)桐花树+秋茄树+木榄群丛。(2)老鼠簕+桐花树群丛。(3)短叶茳芏+菰群丛。生活在同一水体的各种植物,往往为争夺生活地盘和其他的生态因子而展开剧烈的竞争,不仅种间有竞争,种群内的不同个体也有生存竞争。     

生物炭对沉积物氨氮释放影响的现场实验研究

为了验证清淤后生物炭对氨氮释放的抑制效果,于2018年2月在白洋淀北田庄附近进行场地围隔实验。主要测定指标为围隔内上覆水的氨氮(NH4+-N)和总氮(TN),为了更好的确定不同深度NH4+-N和TN浓度,取样分为上中下三层。将覆盖技术常用的活性炭材料引入与生物炭的对比中来。通过短期和长期的效果来看,6-8cm生物炭覆盖组对上覆水的TN和NH4+-N在48d的时间尺度上都有较好的降低效果。3d内的短期效果对于生物炭组和活性炭组效果都不明显。对比生物炭与活性炭,在清淤期间抑制沉积物NH4+-N释放方面,生物炭覆盖技术是更好的选择。根据现场围隔实验,覆盖层6-8cm的效果好于2-4cm的效果。     

人造沸石吸附解吸NH4+特征

为寻求具有直接吸附缓释效应的环境材料,首先通过对比三种沸石对氨氮的吸附动力学行为,研究沸石吸附解吸机理,然后应用等温吸附研究沸石等温吸附特征,再结合电镜扫描、比表面积和孔径分析,采用动力吸附和等温吸附实验,研究人造沸石吸附氨氮机理以及沸石结构对其吸附性能的影响.结果表明,沸石对NH_4~+的吸附动力学行为符合伪二级动力学方程,NH_4~+浓度为400 mg·L~(-1)时,三种沸石吸附量相差倍数最大,AZ吸附量分别是MO和CL的2.83倍和4.07倍;Freundlich方程能很好地模拟人造沸石对氨氮的吸附过程,吸附强度值大于天然沸石.     

沸石复合颗粒材料的制备方法优选及其脱氮除磷性能研究

开发一种具备氮、磷双重吸附能力的富营养化水体修复材料,以沸石为原料,将天然沸石碱洗后与Ca(OH)₂、膨润土进行混合,再通过调整混料比例、煅烧温度、煅烧时间、升温速率等过程,筛选出既具有脱氮、除磷能力,又具有一定机械强度的复合颗粒材料. 结果表明:复合颗粒材料最佳制备条件为沸石、Ca(OH)₂、膨润土混料质量比20︰1︰2,煅烧温度504 ℃,煅烧时间1.2 h,升温速率5.6 ℃·min?1. 通过单因素实验和相关性分析表明,各因素对材料磷酸盐吸附量、氨氮吸附量、散失率均有不同程度的影响,其中Ca(OH)₂与磷酸盐、氨氮吸附量均具有显著相关性. 当初始氮、磷质量浓度为25 mg·L?1时,新型复合材料对磷酸盐和氨氮理论吸附量分别为4.39、4.01 mg·g?1,去除率分别可达到87.7%和80.1%,散失率为11.4%.      

底泥对藻源型局部黑臭水体形成的影响

在太湖局部黑臭水体易发区域竺山湾采集太湖原水、蓝藻及底泥,通过配置"底泥+湖水+蓝藻,湖水+蓝藻,底泥+湖水"三不同的试验系,监测试验过程中水体物化环境指标、致臭致黑物质及水体常规指标的变化特性,分析底泥对局部黑臭水体发生的作用.结果表明,在静态条件下,藻密度为1.0×108 cells/L的藻水中,底泥会使得黑臭水体提前发生.在致臭物质产生方面,底泥促进了典型致臭物二甲基三硫醚(DMTS)的形成及进一步转化.在致黑物质产生方面,底泥促进了硫化物的形成,增加了上覆水中硫化物及Fe2+的浓度,使得水体提前发黑,且发黑程度加重.水体发黑期间,有底泥的藻水较无底泥的藻水中硫化物与Fe2+浓度分别增加0.63mg/L和0.10mg/L.高密度蓝藻堆积消亡使得水体形成的厌氧强还原环境,诱使底泥中的营养盐等向上覆水体释放,使得水体环境急剧恶化.     

矿物对黑臭水体氮磷释放抑制及流场仿真模拟

利用片状闽东南麦饭石作为覆盖材料,对受污染底泥进行覆盖并研究其对氮磷缓释的影响,探究不同覆盖量与流速对底泥氮磷污染物的抑制效果.结果表明,当麦饭石的覆盖量达到8 kg·m^-2以上,流速不超过0.1 m·s^-1时,对底泥原位覆盖488 h后上覆水满足Ⅳ类水质标准.研究结果表明麦饭石对氮和磷的吸附过程分别符合Langmuir和Freundlich等温模型;吸附类型分别为单分子层化学吸附和多分子层物理吸附.最后根据污染物的扩散迁移规律建立一种流场-浓度场耦合模型,模型预测的氮磷释放量与实验数据的平均相对误差分别为0.235和0.010,表明该模型对氮磷释放的计算与预测是准确可靠的.     

碳纤维生态草技术协同曝气对黑臭水体的修复

为解决强化混凝法原位修复黑臭水体中易形成的二次污染和底泥负荷问题,通过模拟试验研究了新型碳素纤维(carbon fiber,CF)生态草填料协同曝气技术对强化混凝处理后的黑臭水体的净化效果。试验原水采自某流动性差的小型封闭黑臭水体,经高锰酸钾强化聚合氯化铝混凝沉淀处理后的出水作为试验用水,分别研究了空白处理、单独曝气处理、单独CF生态草修复和CF生态草协同曝气处理后水体中的浊度、氨氮、COD (chemical oxygen demand)和UV254(ultraviolet absorption)的净化效果。结果表明:CF生态草具有良好的亲水性、吸附性和生物亲和性,10 d后即可形成成熟较厚的活性生物膜。CF生态草协同曝气技术修复黑臭水体的效果显著高于其他三种处理方式,水体中的浊度、氨氮、COD和UV254的最高去除率分别达到95. 37%、80. 78%、77. 27%和77. 50%。可见CF生态草与强化混凝技术联用修复黑臭水体,可解决混凝沉淀技术易产生的二次污染和底泥负荷问题;强化混凝、曝气和CF草生态修复三种技术相组合的新型黑臭水体修复工艺,在黑臭水体的整治和修复中具有良好的发展前景。     

氯化铁改性沸石联合沉水植物修复富营养化水体模拟研究

湖泊富营养化和蓝藻水华仍是未来相当长一段时间内的水生态环境问题，研发相应的防控技术必不可少.氯化铁改性沸石联合沉水植物修复技术对水体富营养化具有一定的改善作用.研究发现，添加氯化铁改性沸石后水体总磷、叶绿素a、浊度等指标均下降显著(p<0.05),对水质改善明显.总磷和可溶性磷分别自0.66和0.51 mg/L降至0.13和0.11 mg/L.叶绿素a自106.06μg/L降至52.50μg/L,之后对照组叶绿素a升至573.60μg/L,而2个处理组均保持较低水平；藻类组成也发生改变，自蓝藻门种类为优势转变为绿藻门种类为优势.对照组浊度最高为126.40 NTU,而2个处理组始终保持在32.94 NTU以下.试验后期温度下降可能导藻细胞生长受限，引起对照组叶绿素a、浊度、氮磷营养盐的下降.通过联合沉水植物处理后各水质指标比单独使用氯化铁改性沸石更低，说明沉水植物和氯化铁改性沸石具有协同作用，联合使用能够弥补单一材料的不足.     

基于光谱特征的沉水植物种类识别研究

沉水植物种类的光谱特征识别可为大尺度遥感监测沉水植被提供种类识别的有效参数.本研究利用高光谱地物光谱仪获取上海市郊最大的天然淡水湖泊淀山湖6种典型沉水植物狐尾藻、竹叶眼子菜、金鱼藻、大茨藻、黑藻和苦草群落冠层的反射光谱,分析不同种类沉水植物的原始光谱和一阶导数光谱特征,通过主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)筛选对沉水植物光谱种间差异敏感的植被指数和光谱指数,探寻能够有效识别不同种类水生植物的光谱识别方法.研究结果表明:①不同种类沉水植物的光谱曲线形状在可见光和近红外波段近似,但光谱反射率值差异较大;②光谱指数NAV、REP和NGP是识别6种沉水植物最敏感的特征指数,这些指数综合体现和放大了不同种类沉水植物在形态结构、叶绿素含量、光合和保护色素等方面的特征及所栖居的水体环境特征的种间差异.研究结果可为高光谱遥感影像准确解译与提取沉水植物群落组成、分布和生物多样性的动态变化信息提供理论依据和技术支持.     

苦草对沉积物-水界面不同形态砷的削减

以富营养化底泥为研究对象,从环境微界面的角度出发,采用室内培养试验研究了常见沉水植物苦草对沉积物间隙水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的迁移转化影响及环境微界面行为,并评估了苦草对沉积物-水界面中As的去除效果。试验结果表明：苦草增加了沉积物中溶解氧的渗透深度,降低了pH值、有机质(UV₂₅₄)以及溶解态As、As(Ⅴ)、As(Ⅲ)、溶解态Fe(Ⅱ)和溶解态Mn的质量浓度;3种形态的As(溶解态As、As(Ⅴ)、As(Ⅲ))与溶解态Mn和UV₂₅₄显著相关,与溶解态Fe(Ⅱ)相关性较差;苦草对As(Ⅲ)的去除效果(69.5%)优于其对As(Ⅴ)的去除效果(64.6%)。     

铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.