植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响

为了综合评估植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响,笔者调查研究了杭州西溪湿地常见物种香菇草(Hydrocotyle vulgaris)和粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)的单种及混种系统的氨挥发、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放、氮浓度及植物生物量.研究结果表明:混种系统比单种系统降低了87%的氨挥发通量;混种系统比单种系统降低了67%的N2O通量;混种系统的植物生物量比单种系统增加了84%;物种特性对湿地氨挥发和温室气体排放等生态系统功能无显著影响.这些结果表明在湿地生态系统中,混种系统可以有效减少氨挥发和温室气体排放,并提升湿地的固碳能力.     

垂直流人工湿地强化农村生活污水脱氮试验研究

以"陶粒"单一填料和"陶粒+沸石"组合填料的两种垂直流人工湿地试验装置为研究对象,评价两种试验装置用于农村生活污水的脱氮性能,并结合湿地植物对TN去除的贡献率及微生物群落多样性解析其脱氮机理,以期为该湿地系统服务于农村生活污水强化脱氮的工程化应用提供理论依据.结果表明:采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地对污水中NH_4~+-N及TN的平均去除率高于采用"陶粒"单一填料的垂直流人工湿地的23%和25%,且其出水的NH_4~+-N及TN浓度均满足一级B标准(GB 18918-2002)的要求;两种垂直流人工湿地中植物吸收对污水中TN去除的贡献率均低于0.5%,因此填料吸附和微生物净化是该湿地系统脱氮的主要途径;采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地中的微生物群落结构具有更高的多样性;组合填料式人工湿地的植物根系及填料中具备丰富的硝化和反硝化功能菌群,从而为该湿地系统应用于农村生活污水的强化脱氮提供了有力保障.     

全尺度人工湿地中植物组成和多样性对基质无机氮季节动态的影响

本测定了4个季节的大型人工湿地中基质无机氮含量,以研究植物组成与多样性（包括植物物种丰富度与功能群丰富度）对基质无机氮的季节动态的影响。方差分析表明：在大型人工湿地中,当衡量植物多样性对基质营养季节动态的影响时,一般是植物组成和物种丰富度要比功能群丰富度更有说服力。同时,基质无机氮夏季(2008年7月,一年中植物生长最快的季节)的值最高,春季(2008年4月,植物开始生长)的无机氮最低,这表明基质营养(如无机氮)的季节动态变化趋势与植物的生长周期及其对营养需求规律相吻合。     

白洋淀湿地芦苇全氮含量的季节动态变化

为了解湿地植物氮素在各器官中的分布特征,探讨湿地植物组织器官氮含量变化对湿地生态系统氮循环的影响,以白洋淀湿地典型植物芦苇(Phragmites australis)为研究对象,分析了芦苇各部位器官中全氮含量的变化特征.研究结果表明,芦苇地上器官叶片、地上茎和叶鞘的全氮含量随季节变化呈指数下降,在4月份最高,分别为(43.07±2.66),(27.40±4.04),(20.04±3.10)g/kg;而根状茎则呈先减后增再减的动态变化趋势,最大值出现在8月,为(13.34±5.07)g/kg.芦苇地下器官氮积累量大于地上器官.各月份芦苇叶片氮积累量高于叶鞘全氮含量,根状茎氮积累量高于地上茎.     

垃圾填埋场人造湿地植物和土壤主要特性

 通过对瓦房店生活垃圾填埋场人造湿地中的芦苇、野大豆、水稻、酸模和艾草等主要植物及土壤进行研究,测定植物覆盖度、生物量、氮含量和土壤粒径组成、不同粒径和不同区土壤氮和碳含量,确定环境适应能力强、覆盖度高、根系发达和含氮量低的植物,作为人造湿地建成初期重点栽培的湿地植物,以便待湿地维护调理成熟后,将其用于处理垃圾渗滤液;分析湿地未处理污水的土壤相关性状,为污水处理方案的设计提供参数。结果表明,① 酸模、芦苇和艾草的覆盖度、茎叶和根生物量显著高于其他植物（P<0.05）;② 0~0.2、0.2~0.9和0.9~4.0mm粒径土壤的质量分数分别为4.59%、19.00%和36.18%;③ 0.9~4.0mm粒径土壤氮和碳含量显著低于其他两种粒径土壤（P<0.05）;④ 芦苇区土壤氮和碳含量显著高于其他区土壤（P<0.05）。由此得出结论,酸模、芦苇和艾草可作为人造湿地处理污水的主要植物;0.9~4.0mm粒径土壤应是该湿地基质中用于处理污水的重要组成部分;芦苇对土壤中氮和碳的吸收量不高,应与相关植物混种,以达到较好的处理效果。     

潜流式人工湿地处理富营养化湖水研究

本研究通过构建水平潜流人工湿地来进行富营养化湖水的净化试验,结果表明,在0.64 m.d-1的高水力负荷条件下,分别具有3种植物(茭白、水葱和鸢尾)的人工湿地系统对富营养化湖水有较好的净化效果(对有机污染物COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除率分别为29.2%~39.1%、37.5%~47.2%、70.3%~74.9%、48.6%~59.1%、和54.6%~57.3%).有植物的人工湿地系统与无植物的空白湿地系统相比较,尽管对COD和NO3--N的去除率差异不显著,但对NH4+-N、TN和TP的去除率都是有植物的人工湿地系统显著好于无植物的空白湿地系统,证明植物对人工湿地系统功能的发挥具有重要作用.     

强化供氧对低温域人工湿地脱氮及微环境的影响

在低温条件下(T<15℃)对人工湿地进行植物地上部分收割并覆膜保温,采取强化供氧措施,探讨了湿地溶解氧分布、微生物数量及净化效率的变化规律.结果表明,强化供氧宜在湿地前段进行,最佳气水比约为4∶1.最佳供氧条件下,湿地氧环境显著改善,供氧前湿地的氧浓度普遍低于0.2 mg/L,中后段接近于零,供氧后湿地前段氧浓度达1.2 mg/L,整体湿地氧浓度高于0.4 mg/L.强化供氧使湿地前段硝化菌数量提高1个数量级,中后段反硝化菌数量提高1个数量级.强化供氧有利于有机物和氮类物质的去除,COD去除率提高了15%,TN,NH+4-N去除率均提高了15%~20%.     

植物多样性与零价铁对人工湿地填料微生物群落结构的影响

基于双因素方差原理,将植物多样性和零价铁综合应用于微宇宙之中.在湿地运行4个月后,对植物地上、地下部分和基质进行取样,分别测定植物地上和地下生物量,并采用磷脂脂肪酸指纹技术对基质微生物群落结构进行分析.双因素方差分析表明:植物多样性、零价铁以及它们的共同作用对植物地上和地下植物生物量影响不显著(P＞0.05);革兰氏阳性细菌总量、革兰氏阴性细菌总量、真菌、原生动物脂肪酸含量均与植物多样性呈现不同程度的相关性(P＜0.05),但是与零价铁含量相关性不显著(P＞0.05);除17∶1 iso I/anteisoB外,各类脂肪酸含量和植物多样性与零价铁的共同作用相关性不显著(P＞0.05).实验结论:植物多样性能显著改善人工湿地微生物群落结构,而零价铁对此作用不显著.     

人工湿地净化尾水效果的研究

采用种有美人蕉(Canna indica)的水平流和垂直流人工湿地对污水处理厂尾水进行处理,通过检测COD、TN、NO_(3-)-N、NH_(4+)-N、TP等指标分析探讨温度、pH和进水指标等因素对湿地系统净化能力的影响。COD、NH_(4+)-N、NO_(3-)-N、和TN去除率可分别高达66%、98%、62%和79%,其中NH_(4+)-N经湿地系统处理后可达到《地表水环境质量标准》(GB 18918-2002) I类标准。TN、NH_(4+)-N、TP在垂直流湿地系统中的去除率均高于水平流湿地系统,COD在水平流湿地系统中的平均去除率(53. 5%)却高于垂直流湿地系统(47. 3%)。通过对水平流和垂直流湿地净化尾水效果的分析比较,表明垂直流湿地系统比水平流湿地系统在净化尾水方面更具优势。此外,Pearson相关性分析表明人工湿地系统中进水NH_(4+)-N浓度和气温对TN、NO_(3-)-N和NH_(4+)-N的去除有显著影响。上述研究结果能为高效运用人工湿地处理污水处理厂尾水提供科学依据和技术指导。     

人工湿地处理农村生活污水的脱氮影响因素

采用组合基质人工湿地和煤渣基质人工湿地处理农村生活污水,研究2种不同基质人工湿地的脱氮效果及影响脱氮性能的因素结果表明:组合基质人工湿地在水力负荷为10 cm·d-1时,表现出较高的脱氮效果,氨氮和总氮的平均去除率分别为83.2％和76.2％;煤渣基质人工湿地在15 cm·d-1时脱氮效果最佳,氨氮和总氮的平均去除率分...     

不同基质对人工湿地脱氮效果和硝化及反硝化细菌分布的影响

对组合基质和煤渣基质潜流式人工湿地的脱氮效果进行了对比研究,结果表明:组合基质人工湿地的脱氮效果较好,氨氮和总氮的平均去除率达到81.9%和75.7%,而煤渣基质人工湿地的去除率相对较低,氨氮和总氮的平均去除率仅为59.6%和51.8%.为进一步探讨2组人工湿地脱氮效果差异显著的原因,研究了不同基质潜流式人工湿地系统内...     

城市湿地水体中氮与铁的时空分布特征及其相关关系

为了解城市湿地水体中氮和铁的时空分布特征以及其相关关系,于枯水期(冬季)和丰水期(夏季)采集了杭州西溪湿地与和睦湿地池塘和河道水样,并测定了总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、总铁(TFe)和亚铁(Fe2+)等浓度.结果表明:1)和睦与西溪湿地池塘和河道水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度均呈现夏季低于冬季的特征;和睦湿地的池塘和河道水体中各形态的氮含量显著高于西溪湿地;和睦与西溪湿地池塘水体中各形态氮浓度均显著低于河道水体中各形态氮浓度.两个湿地河道水体中TN浓度超标现象较严重,均超过了地表水环境质量标准(GB 3838-2002)V类水标准;2)和睦与西溪湿地水体中夏季各形态铁的浓度普遍高于冬季;和睦湿地池塘水体各形态铁含量显著高于西溪湿地池塘水体,而和睦湿地河道和西溪湿地河道水体的各形态铁含量相近;夏、冬两季和睦、西溪湿地池塘水体各形态铁浓度均高于河道水体;3)夏、冬两季城市湿地水体中Fe2+和NO3--N浓度均呈现出显著的负相关关系,而不同方式和水力条件湿地水体的主成分分析-多元线性回归结果中Fe2+的回归系数排名较高,这些均表明Fe2+在城市湿地水体NO3--N的还原过程中可能也起着比较重要的作用.     

微塑料暴露下有/无植物人工湿地脱氮性能的对比

为揭示湿地植物对微塑料暴露湿地脱氮性能的影响,构建了2组垂直流人工湿地(黄菖蒲湿地和无植物湿地),对比了聚苯乙烯微塑料(PS MPs)短期和长期暴露下2组湿地植物和微生物生态效应及脱氮性能的差异.结果表明,2组湿地均可实现PS MPs的有效去除,去除率均超过99.8%;PS MPs短期暴露下,黄菖蒲湿地体现出更高的脱氮性能;而PS MPs的长期暴露对黄菖蒲光系统和抗氧化系统将产生不利影响,叶片光合色素质量分数下降了13.92%～26.15%;PS MPs短期及长期暴露下,黄菖蒲湿地中微生物物种丰富度和多样性更高,硝化细菌和反硝化细菌的整体丰度也高于无植物湿地.以上结果为同步去除污水中氮素和微塑料的人工湿地设计提供了参考.     

流型、植物种类和基质厚度对人工湿地去除废水中氨氮的影响

实验模拟人工湿地,以沙、土混合物为基质,比较了水平潜流和垂直流、不同植物、不同基质厚度对氨氮(NH_4~+-N)处理效果的影响,并分别进行了分析。实验表明,水平潜流和垂直流NH_4~+-N去除率分别达到59%和68%,垂直流人工湿地处理效果较好的原因是垂直流为硝化创造了有利的条件。金边吊兰、金钱草、绿萝对NH_4~+-N的平均去除率依次为46%、60%和70%,分析认为根系是影响NH_4~+-N去除效果的主要因素。以金钱草做湿地植物,基质厚度为6 cm时去除效果最好,最大去除率达到74%,表明基质厚度与植物根系长度相适应时,NH_4~+-N的去除效果最佳。研究结果为深化湿地去除NH_4~+-N的理论研究和应用推广提供了支撑。     

人工湿地结构与运行参数研究进展

人工湿地是一种复杂而有效的生态系统,它利用系统中基质、植物和微生物三者在物理、化学和生物的协同作用下实现对受污水体的净化.开展人工湿地结构与运行参数的优化研究,对环境中污水的净化及生态系统修复具有重要意义.通过总结人工湿地中基质、植物、微生物、水力停留时间(HRT)、水力负荷(HLR)、水位、温度、溶解氧(DO)及酸碱度(p H)等因素对人工湿地净化效果的影响,以期为人工湿地在污水处理中的运用提供数据支撑和理论依据.     

唐山南湖景观水体富营养化治理研究

研究了唐山南湖人工湿地中芦苇、酸模、石龙芮、车前草四种优势植物的景观水体富营养化净化效果,分析了根系和地上部分生物量与污水净化效果之间的关系,结果如下:地上部分植株氮、磷吸收量变化范围分别是3.48-4.37和2.27-3.36mg/g,地下部分植株中氮、磷变化范围分别是2.77-3.06和2.14-2.88mg/g。芦苇、车前草、石龙芮地上部分与地下部分植株中氮磷含量的比值大于1,说明这三种湿地植物地上部分积累的氮、磷比较高。     

EM固定化技术在人工湿地污水净化中的应用研究

本研究在龟背竹和基质(陶瓷厂废渣)组成的人工湿地基础上,采用人工湿地强化手段,分析了EM固定化技术在提高人工湿地的净化效能以及扩大其应用范围的可能性。结果显示:(1)在污水COD浓度为509mg.L-1时,有EM的人工湿地类型对提高人工湿地污水COD净化效果不显著;(2)在污水铵态氮浓度为35mg.L-1,总磷浓度为3.3mg.L-1时,EM固定化技术能显著提高污水中NH4+-N和总磷的去除效率。(3)基质在各方面作用显著。     

巢湖底泥改良铜尾矿对3种豆科植物生长及基质有效氮组分的影响

以铜尾矿砂为盆栽基质,加入不同比例腐熟风干巢湖底泥为处理模式,盆栽3种豆科植物菽麻(Crotalaria juncea)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)和洋槐(Robinia pseudoacacia),研究巢湖底泥改良铜尾矿对豆科植物生长发育及基质无机氮素组分的影响.结果表明:1洋槐和菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b值均表现最大;3种豆科植物叶绿素a/b比值在0.89至1.18之间,且随着巢湖底泥添加比例的增加,均有增大的趋势;在同一底泥比例处理方式中,菽麻叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b值均显著高于紫穗槐和洋槐(P<0.05).2随着巢湖底泥比例的增加,3种植物叶片中SOD和POD酶活性均表现出逐渐变大的趋势.3添加巢湖底泥改良处理后,3种豆科植物生长的尾矿基质中均以硝态氮为有效氮的主要形态,达到总无机氮含量的85.5%~93.84%.4添加巢湖底泥改良处理后,尾矿基质中铵态氮、硝态氮含量分别表现为:紫穗槐是对照的1.00~1.34倍和1.18~1.57倍;菽麻是对照的1.33~3.24倍和0.74~1.10倍;洋槐是对照的0.85~1.16倍和1.03~1.09倍.综合分析表明,巢湖底泥可有效改良铜尾矿基质营养条件,促进植物生长;在改良条件下3种植物均可作为铜尾矿人工植物修复物种,其中菽麻最优.     

复合沸石吸氮系统控制暴雨径流污染

为控制滇池流域暴雨径流污染,研究沸石内部孔隙结构,利用沸石对氨氮的吸附作用和物化、生物作用,构建以沸石为填料的人工湿地系统。试验运行结果表明,对暴雨水中NH+4-N平均去除率85%以上,去除机理主要是沸石对NH+4-N的选择吸附作用;对NO-3-N去除主要以反硝化作用去除为主,并且碳源量制约系统去除NO-3-N能力。植物可提高系统除氮率5%左右。该系统停留时间短、能高效去除溶解性氮,对高负荷暴雨径流污染有明显的去除效果。     

人工湿地在我国污染河水治理中的应用及去除效果统计分析

对国内人工湿地处理污染河水的研究应用及发展进行了介绍和总结.湿地类型主要有表面流、水平潜流、垂直流和组合工艺,通过收集其所在地、占地面积、工艺流程、几何尺寸、填料、植物、进水浓度、水力负荷、水力停留时间及重铬酸盐指数(CODCr,简称COD)、高锰酸盐指数(CODMn)、5日生化需氧量(BOD5)、总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、悬浮物(SS)等污染物去除率,构建了处理污染河水的各类型人工湿地资料库,并总结了各类型湿地在国内污染河水治理中的地理分布特点和湿地类型应用特点.统计分析各种类型湿地对各污染物的去除效果,并用t-test和one-way ANOVA进行差异性分析,结果表明垂直流及组合工艺人工湿地对污染河水中COD的去除效果明显优于表面流和水平潜流,各类型湿地对TN、NH4+-N、TP等氮磷污染物的去除效果差异并不显著,但垂直流及复合垂直流对TN、TP去除的稳定性优于其他3种类型.