人工湿地强化净化太湖水体富营养化研究

为了进一步降低水中营养盐浓度、提高水体透明度，为湖泊生态系统的恢复创造条件，促进湖泊水体生态系统良性循环，以太湖五里湖富营养化水体为研究对象，采用中试规模的人工湿地技术来强化净化富营养化水体。重点研究了不同流态、不同基质、不同植物及植物有无条件下各人工湿地系统对富营养化水体的处理效果。此外，还对生长在人工湿地中的7种湿地植物芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha angustifolia)、茭白(Zizania caduciflora)、水葱(Scirpus validus.)、菖蒲(Acorus calamus)、鸢尾(Iris pseudacorus)和千屈菜(Lythrum salicaria)的生长、生理生态特性如气体交换、叶绿素荧光、光合色素含量及氮、磷吸收能力进行了研究，旨在探索高等植物在富营养化水体净化过程中的机理和规律，为人工湿地污水净化机理奠定一定的科学和理论基础。主要研究结果如下： 通过对垂直潜流、水平潜流和自由表面流三种类型的人工湿地系统对富营养化水体净化效果的对比研究，我们发现在水力负荷0.64 m d-1，进水污染物浓度化学需氧量(COD) 7.37 mg L-1、氨氮(NH4+-N) 1.63 mg L-1、硝氮(NO3--N )1.41 mg L-1、总氮(TN) 4.82 mg L-1和总磷(TP) 0.15 mg L-1的条件下，三种不同流态的人工湿地对富营养化水体均有一定的净化功能。三种类型的人工湿地对主要污染物COD、NH4+-N、NO3--N、TN和TP的去除效果分别为：垂直潜流40.4%、45.9%、62.9%、51.6%和64.3%;水平潜流39.6%、32.0%、65.3%、52.1%和65.7%;自由表面流16.5%、22.8%、34.2%、19.8%和35.1%。相比之下，垂直潜流、水平潜流对主要的污染物的去除效果明显好于自由表面流人工湿地。除垂直潜流湿地NH4+-N的平均去除率显著大于水平潜流外，两人工湿地在其余指标的去除效果上无显著差异。考虑到土地面积的限制，就太湖五里湖富营养化水体治理而言，垂直潜流和水平潜流较自由表面流更为适合。 以沸石为基质的人工湿地较以砾石为基质的人工湿地对NH4+-N有很好的去除效果，除此之外两种基质类型的人工湿地在其余各污染指标的去除效果方面差异不显著。但随着湿地运行时间的延长，沸石对NH4+-N的吸收能力会逐渐减弱，考虑到湿地构建成本，建议就地取材，以当地较为廉价的砾石为人工湿地基质比较经济适用。 有无植物对有机污染物COD的去除效果影响差异不显著，但对TN和TP去除效果影响差异极显著，有植物的人工湿地对TN的去除率比无植物的分别高出12.5%和13.4%，对TP去除率分别高出16.9%和31.0%。不同植物对人工湿地处理效果的影响差异不显著，可见湿地流态对处理效果的影响大于植物的影响。 各湿地植物叶片的净光合速率(Pn)日变化均为双峰曲线，有光合“午休”现象。其中芦苇、茭白、鸢尾、菖蒲、水葱和千屈菜Pn的下降主要是由气孔导度(gs)的下降造成的，而香蒲则更多的受叶肉光合能力下降的影响。除千屈菜的Pn与gs之间呈显著正相关外，其余植物的Pn与gs之间均呈极显著正相关。气孔行为对湿地植物光合作用碳的固定显示了明显的主导控制作用。 各湿地植物的光补偿点(LCP)差异不显著，其均值都在10µmol m-2 s-1以上，显示了阳生植物的特性。但湿地植物的光饱和点 (LSP)差异极显著，LSP大小依次为香蒲1476.3µmol m-2 s-1>水葱1140.0µmol m-2 s-1>菖蒲753.7µmol m-2 s-1>芦苇751.7µmol m-2 s-1>茭白640.7µmol m-2 s-1>千屈菜567.3µmol m-2 s-1>鸢尾479.0µmol m-2 s-1。7种湿地植物的CO2补偿点差异极显著，CO2补偿点大小依次为水葱47.1µmol mol-1>茭白28.4µmol mol-1>香蒲23.7µmol mol-1>鸢尾16.8µmol mol-1>菖蒲16.7µmol mol-1>千屈菜15.2µmol mol-1>芦苇14.8µmol mol-1。与此相反，湿地植物的CO2饱和点差异不显著。 各湿地植物的Fv/Fm值大小差异也极显著，Fv/Fm值大小依次为千屈菜0.8168>水葱0.8348>香蒲0.8262>菖蒲0.8198>芦苇0.8168>茭白0.8040>鸢尾0.7930。由此可见千屈菜、水葱较芦苇和茭白有较高的PSⅡ效率。7种湿地植物叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量水平差异极显著，芦苇和茭白叶片的叶绿素和类胡萝卜素含量水平都较高，这在客观上解释了他们为何拥有较强的光合能力。 不同湿地植物的生物量大小差异极显著，平均生物量(干重)变化范围在0.26-6.65 kg m-2之间。除香蒲和水葱的地下部生物量显著大于地上部外，其余植物都是地上部生物量大于地下部，这非常有利于人工湿地生态工程中通过收获植物地上部生物量来达到去除氮、磷污染目的。 不同湿地植物植株氮、磷含量差异极显著。湿地植物对氮吸收总量变化范围为6.09-93.96 g m-2，吸收氮最高是芦苇，最低是菖蒲;对磷吸收总量变化范围为0.51-8.95 g m-2，吸收磷最高是香蒲，最低是菖蒲。经测算，植物吸收的总氮量占人工湿地总氮去除量的0.6-17.1%，总磷量占人工湿地总磷去除量的1.4-40.5%。本次试验中香蒲和芦苇对氮、磷的吸收去除能力比较高，茭白、鸢尾、水葱和千屈菜的吸收去除能力中等，而菖蒲的吸收能力较弱。

无根萍、酵母菌和红螺菌的水质净化和抑藻作用

从2005年9月到2005年10月,利用莲花湖中的3个49m2,深度为1.5m的围隔进行生物水质净化和除藻研究。1#围隔为对照,2#围隔水体中加入无根萍,3#围隔水体中喷洒酵母菌和光合细菌。与1#围隔比较,2#围隔水面的无根萍的数目在300L×5×103 L-1,3#围隔的喷洒复合菌数目酵母菌(300L×4×105L-1)和红螺菌(300 L×8×108 L-1)。本实验结果表明:在30 d内,2#和3#围隔中的TP分别下降40%、25%;TN分别下降43%、16%;叶绿素含量分别下降51%、31%。透明

齐40块蒸汽驱井组油层套管应力数值计算

将蒸汽驱汽窜形成的窜流温度场结果引入井筒应力分析模型中,利用有限元分析软件ANSYS进行了井筒在不同约束条件下的应力计算。计算结果表明,最大热应力都发生在套管内壁,且超过了N80套管的热弹性屈服极限,最大热膨胀都发生在温度变化过渡区,当油层上覆盖层为泥页岩时,其热应变达到了2%,远超过材料弹性极限应变0.3%,是诱发热采井套管变形损坏的主要原因。

Femtosecond optical Kerr effect study of Ge(10)AS(40)S(30)Se(20) film

The results of the femtosecond optical heterodyne detection of optical Kerr effect at 805 nm with the 80 fs ultrafast pulses in amorphous Ge10As40S30Se20 film is reported in this paper. The film shows an optical non-linear response of: 200 fs under ultrafast 80 fs-pulse excitation and the values of real and imaginary parts of non-linear susceptibility chi((3)) were 9.0 X 10(-12) and -4.0 X 10(-12) esu, respectively. The large third-order non-linearity and ultrafast response are attributed to the ultrafast distortion of the electron orbits surrounding the average positions of the nucleus of Ge, As, S and Se atoms. This Ge10As40S30Se20 chalcogenide glass would be expected as a promising material for optical switching technique. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

长白山自然保护区北坡森林结构、植物多样性与碳储量40余年的变化

长白山自然保护区始建于1960年，位于北坡的红松针阔叶混交林森林生态系统是我国东北地区典型温带地带性森林植被之一，面临着全球气候变化和人类干扰的双重影响。 本研究以间隔43年的野外调查数据为基础，对1963年和2006年的长白山自然保护区北坡海拔800~1700m的森林植物群落进行对比分析，得到该区域的森林结构、植物多样性与碳储量的变化特点，讨论森林动态变化与人类活动、气候变化的关系，评价长白山自然保护区的保护效果： 对长白山北坡森林沿海拔梯度的森林结构和植物多样性的分析表明：群落的整体空间格局保存完好，植物种类变化不大，乔木层的建群种的种类基本不变，植物多样性与海拔高度呈负相关关系;林下层植物多样性受小环境影响，与海拔高度无明显相关。 以红松（Pinus koraiensis）针阔混交林、红松针叶混交林和云冷杉暗针叶林三种类型为单元分别研究各森林类型的多样性变化：α多样测度选择物种丰富度、Shannon-Wiener和Pielou均匀度指数，较好体现了样地内发生的多样性变化，灌木层和草本层多样性明显下降，一些稀有种和药用物种消失，红松等原优势物种有衰退趋势，阔叶树比例增大;β多样性测度选取Cody指数，体现出海拔梯度上的植被空间格局细节变化，演替层特别是阔叶树的物种更替变化有向高海拔移动的趋势。 对森林生态系统各层次碳储量进行估算：乔木层和灌木层采用维量法，对灌木层自建生长回归方程;草本层、枯枝落叶层采取收获法;植物细根采取根钻法;土壤采取土壤深度加权法。碳密度估算结果都与前人研究结果相似。各类型植被碳库总碳密度都达到170 t/hm2，远远高于国内平均森林植被碳库密度值44.9 t/hm2。 乔木层43年来的碳储量变化都无显著性差异，但仍表现出：阔叶树种碳储量上升，特别在高海拔类型这种变化更加明显;针叶树种碳储量在暗针叶林内大幅下降;树干的碳库分配比例都有所减少，表明植被碳库正存在向不稳定性方向发展的趋势。针阔混交林和暗针叶林的土壤碳储量，与植被碳库出现相反的变化趋势，整体碳库保持在一个相对平衡的状态。 推测造成这种变化的原因是：禁止砍伐等保护措施的实施，基本保存了乔木层垂直分布格局，而气候变暖使阔叶树种比例大幅增加，采集松籽等人类生产及旅游活动对林下层植被影响破坏较大。提议加强保护区内管理力度和规划，以减缓长白山北坡森林群落的不稳定变化趋势。

膜生物反应器-复合垂直流人工湿地(SMBR-IVCW)系统处理混合废水的应用研究

本文采用一体式膜生物反应器(SMBR)-复合垂直流人工湿地(IVCW)组合工艺(SMBR-IVCW)系统,研究了该系统对复合废水的净化效果。结果表明,当系统进水为CODCr397～890mg.L-1、氨氮9.40～27.1mg.L-1、TP4.30～10.7mg.L-1、TN45.9～75.8mg.L-1的条件下,在SMBR和IVCW的水力负荷分别为1000L.d-1和375mm.d-1的最优工况下运行,系统CODCr、NH3-N、TN和TP的去除率分别为97.5%、99.0%、59.6%和65.2%;系

着生刚毛藻处理富营养化湖泊水

分别研究了室内和露天条件下在鹅卵石上着生的刚毛藻Cladophora oligoclona对富营养化湖水中氮(N)和磷(P)的净化效果及其对水华藻类生长的抑制能力,同时对处理后湖水的藻类生长潜力进行了测试.结果显示,刚毛藻在原始浓度总氮(TN)10.512 mg/L和总磷(TP)0.856 mg/L的富营养化湖水中能维持正常的生长代谢,并能有效去除水体中的N、P养分.在室内12 d培养期间,刚毛藻对TN、氨氮(NH4-N)、TP和无机磷(PO4-P)的平均去除率分别达53.13%,44.40%,35.71

基于人工湿地的循环水产养殖系统工艺设计及净化效能

该研究首次将复合垂直流人工湿地同池塘养殖结合,通过构建养殖-湿地生态系统,验证人工湿地对水产养殖用水和废水净化与回用的可行性。近9个月的新建人工湿地运行结果表明,水力负荷从313、469、625 mm/d增加到781mm/d,人工湿地对TSS、CODC r和BOD5去除率的变动范围分别为80.5%~82.9%、45.2%~64.2%和61.0%~77.0%,对NH4+-N、NO3--N、TN去除率的变动范围分别为51.5%~67.8%-、90.6%~40.0%和29.1%~68.6%,对TP和IP的去除率

长江中下游地区浅水湖泊群中无机氮和TN/TP变化的模式及生物调控机制

对长江中下游地区33个浅水性湖泊的氨态氮(NH_3-N)、硝态氮(NO_3-N)、亚硝氮(NO_2-N)和氮磷比(TN/TP)在生长季节和非生长季节的变化进行了研究。各营养盐浓度之间均呈显著正相关,整体上生长季节的相关性较好。当TP＞0．1 mgL~(-1)时,随TP浓度的升高,非生长季节氨态氮浓度增加较快,硝态氮在生长季节呈增长趋势而在非生长季节有下降的趋势,这主要因为非生长季节超富营养湖泊中的溶氧和温度较生长季节低,而硝化作用对溶氧和温度较敏感所致。当TP为0．035 mg·l~(-1)～0．1 mg

洞庭湖浮游生物群落DNA指纹与理化因子的关系

对东洞庭湖7个采样站点的浮游生物群落DNA多态性进行了RAPD指纹分析,并探讨了其DNA指纹与理化因子的关系。结果如下:(1)从80条随机引物中筛选出的11条引物共获得148条谱带,多态率为98.6%;所用引物在各站点可获得45—70条扩增谱带,平均为57.6条,其中Ⅳ站最少;(2)Ⅳ站的泥沙含量最高(75.5mg/L),其他各站在1.2—40.3mg/L;各站点间的pH值比较接近,都呈弱碱性;Ⅰ站的TN、TDN及TP含量最高,Ⅲ站的TDP最高,但各站点相差不大。相似性聚类分析表明,浮游生物群落DNA指纹

TN : TP ratio and planktivorous fish do not affect nutrient-chlorophyll relationships in shallow lakes

1. In previous work, phytoplankton regulation in freshwater lakes has been associated with many factors. Among these, the ratio of total nitrogen to total phosphorus (TN : TP) has been widely proposed as an index to identify whether phytoplankton are N- or P-limited. From another point of view, it has been suggested that planktivorous fish can be used to control phytoplankton. 2. Large-scale investigations of phytoplankton biomass [measured as chlorophyll a, (chl-a)] were carried out in 45 mid-lower Yangtze shallow lakes to test hypotheses concerning nutrient limitation (assessed with TN : TP ratios) and phytoplankton control by planktivorous fish. 3. Regression analyses indicated that TP was the primary regulating factor and TN the second regulating factor for both annual and summer phytoplankton chl-a. In separate nutrient-chl-a regression analyses for lakes of different TN : TP ratios, TP was also superior to TN in predicting chl-a at all particular TN : TP ranges and over the entire TN : TP spectrum. Further analyses found that chl-a : TP was not influenced by TN : TP, while chl-a : TN was positively and highly correlated to TP : TN. 4. Based on these results, and others in the literature, we argue that the TN : TP ratio is inappropriate as an index to identify limiting nutrients. It is almost impossible to specify a 'cut-off' TN : TP ratio to identify a limiting nutrient for a multi-species community because optimal N : P ratios vary greatly among phytoplankton species. 5. Lakes with yields of planktivorous fish (silver and bighead carp, the species native to China) > 100 kg ha(-1) had significantly higher chl-a and lower Secchi depth than those with yields < 100 kg ha(-1). TP-chl-a and TP-Secchi depth relationships are not significantly different between lakes with yields > 100 kg ha(-1) or < 100 kg ha(-1). These results indicate that the fish failed to decrease chl-a yield or enhance Z(SD). Therefore, silver carp and bighead carp are not recommended as a biotic agent for phytoplankton control in lake management if the goal is to control the entire phytoplankton and to enhance water quality.