The effects of two free-floating plants (Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) on the burrow morphology and water quality characteristics of pond loach (Misgurnus anguillicaudatus) habitat

Loach exhibit conspicuous drilling behaviors in the mud of shallow waters,yet their burrow morphology and the factors affecting this behavior have received little attention.We characterized the burrow morphology and water quality of the pond loach Misgurnus anguillicaudatus in three scenarios:in tanks without plants,tanks with the free-floating plant water hyacinth Eichhornia crassipes,and tanks with water lettuce Pistia stratiotes.Water hyacinth effectively removed water TN,COD,NO3-N and NH4-N,and water lettuce removed water TP and NH4-N.Water hyacinth and water lettuce markedly reduced water turbidity and DO,increased TOC and EC.Water hyacinth purified water more effectively than water lettuce,providing a suitable habitat for loach feeding,living and burrowing.The burrow structures were V-shaped,Y-shaped,inverted L-shaped,or complicated dendritic networks composed of multiple V shapes.The hyacinth treatment was characterized by the greatest burrow volume,length,depth,and structural complexity,but the opening size was reduced by dense root mat coverage.Burrows in the water lettuce treatment were characterized by intermediate volume,length,branches and sinuosity,but they had the largest opening and pit size.The control treatment had a flat bottom with the smallest,shortest burrows.This study indicates that free-floating plants improve habitat suitability and change burrow morphology and may be used to improve loach breeding methods。

两种漂浮植物的生长特性及其水质净化作用

采用自主研发的漂浮水槽,对两种常用于水体净化与修复的漂浮植物(凤眼莲和水浮莲)在水质净化效果和生长特征等进行了比较研究.结果表明,水浮莲对水体氮磷浓度有更高的要求,对水体中浮游藻类和叶绿素a去除率分别高达94.38%和95.06%,优于凤眼莲;凤眼莲对水体TN的去除率(82.08%)以及其叶片净光合速率(20.28~27.90μmol CO_2/(m^2·s))和叶绿素a含量(1.05~1.08mg/g鲜重)均显著高于水浮莲(分别为71.82%、8.64~16.50μmol CO_2/(m^2·s)和0.25~0.31mg/g鲜重)(P<0.05).与凤眼莲共存情况下,水浮莲有更强的扩繁能力,但后者在实际工程应用中更具逃逸风险.为使两种漂浮植物的优势得到充分发挥,我们提出了基于这两种水生植物水体净化的"三明治"模式,为今后选用水生植物进行水体净化与修复的工程实践提供借鉴.

3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究

对紫萍、大和凤眼莲3种水生漂浮植物处理富营养化水体的研究结果表明,3种漂浮植物对去除富营养化水体中的全N和全P、增加水体中的溶解氧有明显效果,且能有效抑制藻类生长,处理效果大>凤眼莲>紫萍。大和凤眼莲均具有较强的环境适应能力,但大生长繁殖较易控制,且对富营养化水体治理效果佳和改善水质,有综合利用价值。

植物对再生水回用于景观湖泊的水质调控能力研究

基于水生植物具有减缓和抑制水体富营养化、净化水质的作用,通过调控水生植物生物量,研究再生水回用于景观湖泊中水质恶化风险控制方法.结果表明,在直接回用再生水的景观湖泊中,随植物覆盖率由0增长到80%,水生植物能够降低94%的水体感官性污染,抑制92%的藻类滋生,实现92%NH3-N和近70%TP的有效去除,延长2倍水体水质稳定时间.此外,综合比较景观湖泊经济及景观价值,55%植物覆盖率能有效降低水体富营养化风险,是一种再生水回用于景观湖泊植物调控水质的有效布设方式.

3种水生植物对富营养化水体的净化作用研究

以紫叶酢浆草(Oxalis triangularis)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)和大漂(Pistia stratiotes)为试验对象,研究了其生长状况及对3种不同富营养化水体的净化效果,分析了3种水生植物对水体中总磷、总氮和氨氮的吸附能力。结果表明,3种水生植物在富营养化水体中可以正常生长。大漂对3种不同富营养化程度水体的总磷吸收率分别为93.58%、97.72%和96.65%,紫叶酢浆草为89.57%、83.76%和86.54%,凤眼莲为90.11%、85.07%和91.46%;大漂对水体中总氮的吸收率分别为89.05%、90.18%和73.50%,紫叶酢浆草为68.32%、59.73%和72.90%,凤眼莲为68.45%、71.49%和71.53%;大漂对氨氮的吸收率为85.80%、91.48%和88.60%,紫叶酢浆草为77.51%、72.07%和89.68%,凤眼莲为68.84%、90.90%和90.88%。试验表明,3种水生植物均能显著改善富营养化水体的水质。各项指标综合分析可见,大漂对富营养化水体的净化效果最为明显,凤眼莲次之。

两种土著水生植物对铀矿坑水的修复能力研究

通过野外采样、室内分析和水培实验,研究了某废弃铀矿坑水中的土著水生植物大薸（Pistia stratiotes L.）和凤眼莲（Eichhornia crassipes）对铀矿坑水的原位修复能力。野外采样分析结果表明,大薸和凤眼莲对废弃铀矿坑水中的铀有极强的富集能力。废弃铀矿坑水中铀浓度在0.4~0.6mg/L之间,高出国家排放标准（GB 23727—2009）规定值（0.05mg/L）的10倍左右。废弃铀矿坑水中土著水生植物大薸和凤眼莲根系平均铀含量分别为1 015.40mg/kg（干重）和504.87mg/kg（干重）;富集系数分别为2 071和1 001。水培实验结果表明,大薸对铀矿坑水中铀的去除能力与植物生长期、生物量和覆盖水体面积呈正相关。生长后期（单株生物量鲜重≥100g）的大薸、凤眼莲,投加量为100g/L时,10d可将铀矿坑水中铀浓度由1.93mg/L降至0.03mg/L以下,去除率达到98%以上。SEM-EDS结果表明,大薸和凤眼莲在酸性条件下与水体中的铀结晶矿化,生成纳米片状晶体堆簇在根系表面;在碱性条件下（接近废弃铀矿坑水的pH值时）,未出现类似矿化结晶体。表明大薸和凤眼莲对于不同酸度的铀废水体系有不同的修复机理。

水浮莲对水产养殖排放水体净化的初步研究

研究了水浮莲(Pistia stratiotes)在可控条件下对水产养殖排放污水中的氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮、总磷、化学耗氧量等水质指标的去除效果。试验结果表明,水浮莲对水体中的氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、总氮、总磷和COD均有一定的净化效果,各水质指标的含量均有不同程度的降低,其最大去除率分别为42.4%、47.5%、23.2%、5.80%、51.5%和25.9%。

水浮莲对锰污染水体的净化作用研究

通过静态水培试验探讨了水浮莲(Pistia stratiotes L.)对55mg/L和155 mg/L锰(Mn)污染水体的净化作用。结果表明,各个处理的水浮莲鲜重、干重以及相对生长率表现出相同的变化趋势,从大到小依次为55 mg/L Mn处理、对照处理、155 mg/L Mn处理。155 mg/LMn处理的水浮莲叶片的叶绿素含量显著低于对照与55 mg/L Mn处理。水体Mn质量浓度随着取样时间的延长而降低,21 d时55 mg/L和155 mg/L处理的Mn去除率分别为31.44%和18.53%。与之相反,水浮莲的Mn质量比随着取样时间的延长而升高,收获时55mg/LMn处理的根和茎叶中Mn质量比分别为7 090 mg/kg和6 130 ng/kg,而155 mg/L Mn处理的根和茎叶中Mn质量比分别为12 320 mg/kg和12430 mg/kg。55 mg/L和155 mg/L Mn处理的水浮莲茎叶与根的Ca、Mg含量总体上随着处理时间的增加呈降低趋势。研究表明,水浮莲在净化Mn污染水体方面有很好的应用前景。

凤眼莲和水浮莲对滇池草海水体中氮去除效果的比较研究

通过模拟试验,比较了凤眼莲和水浮莲2种漂浮性水生植物对滇池草海水体的去氮效果。结果表明,凤眼莲(Eichhornia crassipes)和水浮莲(Pistia stratiotes)均有较强的水体去氮能力。在水体总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)初始平均浓度分别为8.40、7.20、4.12、2.59 mg·L-1,凤眼莲和水浮莲种苗投放均为1 kg的条件下,凤眼莲和水浮莲对水体总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)30 d去除率平均分别为74.24%、76.81%、87.62%、80.30%和70.10%、78.89%、94.77%、87.64%。凤眼莲和水浮莲吸收作用带走的氮占水体中总氮损失量的89.39%和82.33%,凤眼莲试验组、水浮莲试验组和对照组沉积物中氮含量占水体中氮损失量比率平均分别为6.94%、11.64%和83.51%,说明凤眼莲和水浮莲能有效吸附水体中悬浮颗粒物,进而减少了水体沉积物的形成,凤眼莲、水浮莲均能显著降低水体DO及p H值。虽然凤眼莲和水浮莲均能显著降低水体的总氮浓度,但由于水浮莲植株较脆,综合考虑,故认为大规模控制性种养凤眼莲是一种治理富营养化湖泊的可行途径。

镉胁迫对水浮莲幼苗生理功能的影响

采用水培实验,研究镉胁迫对水浮莲(Pistia stratiotes L.)幼苗生理功能的影响,包括叶绿素含量、叶片和根系中可溶性蛋白质含量、POD和SOD酶活的变化情况。结果表明,镉胁迫明显抑制水浮莲幼苗叶绿素和蛋白质合成,且随着镉浓度增加和胁迫时间延长,其抑制作用增强;在抗氧化酶活性方面,根和地上部分对镉胁迫的反应存在显著差异,重金属镉对水浮莲幼苗根系的损伤较叶片强。根系POD酶活在重金属胁迫下显著下降,且根中酶活对高浓度镉胁迫比低浓度条件下反应敏感。叶片POD、SOD酶活能够被诱导而升高。综合分析水浮莲幼苗在镉胁迫下的生理特性,其适用于低浓度镉污染水体的生态修复。

农村污染缓流水体的修复研究

农村缓流水体是维系乡村生态平衡的重要组成部分,水质污染已成为国内乡村缓流水体普遍现状。讨论了农村缓流水体的污染成因,并以水生植物大薸为水体修复主体,进行了大薸的水体修复特性试验,讨论了在可控条件下用大薸对缓流污染水体进行修复治理的植物修复技术及大薸在水体修复中可能带来的生态风险及其防范。

水浮莲对铜污染水体的修复试验

以水浮莲(Pistia stratiotesL.)为试验材料,采用水培方法,对在不同Cu2+质量浓度和不同pH值条件下,水浮莲对Cu2+的吸收和积累特性以及Cu2+质量浓度、pH值对水浮莲吸收Cu2+的影响进行了研究.结果表明,水浮莲对低铜污染水体有良好的修复效果,在Cu2+质量浓度为2.00、4.00、6.00和8.00 mg/L时水浮莲对铜的总去除率分别为88.50%、90%、50%、78.00%和74.63%;在Cu2+质量浓度为4 mg/L、pH值为5.0、6.0、7.0时,水浮莲对铜的总去除率分别为76.50%,87.25%和83.00%.水浮莲对铜的修复主要依靠根的吸收和累积,其根部对Cu2+的积累量远高于茎叶部分的积累量.

水白菜厌氧消化产气潜力的实验研究

为探究水白菜的能源回收与资源化利用,对采集的新鲜水白菜进行厌氧消化实验,实验温度为30℃,采用批量式发酵工艺.整个实验历时15d,产气量5 280mL.实验结果表明,中温30℃下,水白菜作为沼气发酵原料其产沼气潜力为445mL/g(TS)或637mL/g(VS).

漂浮植物组合生态处理污水处理厂尾水的效果及植物生理响应

用水浮莲(Pistia stratiotes)和水葫芦(Eichhornia crassipes)组合构建生态净化塘深度处理污水处理厂尾水,监测了尾水沿程的氮、磷浓度变化,分析两种漂浮植物生物量、根冠比、叶绿素a、全氮、全磷、根系活力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量等的生理响应。结果表明,污水处理厂尾水经生态净化塘处理后,TN、硝酸盐氮、TP和可溶性磷酸盐去除率分别可达72.36%、79.00%、78.57%、80.64%,氨氮和TP达到了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的Ⅱ类标准,有效地减轻了周边受纳水体的污染负荷。在水流沿程方向上,水浮莲和水葫芦的生物量、全氮、全磷、叶绿素a和根系活力均显著降低,根冠比、叶片和根系的SOD活性显著升高(P<0.05);同时两种漂浮植物叶片和根系的MDA含量明显上升,说明植物体内膜脂过氧化加剧。由此可见,水浮莲、水葫芦对氮、磷等营养盐比较敏感,这是其可以有效去除氮、磷的原因。

基于污水处理厂尾水深度净化的漂浮植物生态治理工程模式比较研究

为了减少城镇污水处理厂尾水直接排放后对受纳水体造成的污染负荷和生态毒害,应该进一步的深度处理尾水。利用漂浮植物水葫芦(Eichhornia crassipes)和水浮莲(Pistia stratiotes),构建两种三级串联净化塘生态治理工程模式深度净化城镇污水处理厂尾水,即单一种养水葫芦模式和水葫芦、水浮莲组合种养模式。通过监测净化塘内漂浮植物生物量及水体氮、磷等指标变化,研究两种不同治理模式对尾水的净化效果,以期为漂浮植物深度净化污水处理厂尾水提供合适的生态工程模式与理论依据。结果表明:两种治理模式下,漂浮植物生长迅速,一级净化塘漂浮植物单位面积平均生物量最高,三级净化塘最低;尾水pH和DO浓度小幅度下降;尾水氮、磷浓度沿着水流流程方向逐渐降低,尤其是一级和二级净化塘对尾水中氮、磷的削减效果明显;2015年单一种养水葫芦模式下,尾水TN和TP平均质量浓度分别由10.62 mg·L^-1和0.38 mg·L^-1降至3.07 mg·L^-1和0.12 mg·L^-1,去除率为71.06%和68.42%;2016年缩小工程规模,采用水葫芦、水浮莲组合种养模式时,尾水TN和TP平均质量浓度分别由13.13 mg·L^-1和0.42 mg·L^-1降至1.26 mg·L^-1和0.12 mg·L^-1,去除率为90.37%和70.53%。综合分析,水浮莲、水葫芦组合种养模式,不仅节约工程用地面积,同时对尾水的净化效能更佳,每组合种养5-6 m2即可处理1吨一级A尾水至地表Ⅴ类水标准,适合用于深度净化污水处理厂尾水。

大薸生物炭对水中铜离子的吸附特征

以大薸(Pistia Stratiotes L.)为原料,在不同温度下烧制成大薸生物炭(BC),采用磁改性方法制得改性生物炭(MBC),研究两者对铜离子(Cu2+)的吸附性能,并采用准一级动力学、准二级动力学模型及Langmuir与Freundlich等温吸附模型对试验数据拟合。结果表明:未改性与改性大薸生物炭对Cu2+的平衡吸附浓度分别从55.49mg/g增加到74.01mg/g,58.87mg/g增加到75.20mg/g;随着烧制温度升高,生物炭比表面积增大,孔径变小,孔隙结构增加;生物炭吸附Cu2+过程更符合Langmuir模型与二级动力学模型,拟合系数R2均大于0.9;热解温度为500℃时,生物炭对Cu2+的吸附效果最佳,改性生物炭对Cu2+的吸附速率大于未改性生物炭。

水葫芦与大薸颗粒燃料的燃烧和结渣特性研究

为实现水生生物质清洁高效燃烧利用,以水葫芦,大薸为研究对象,并与木屑对比研究了其燃烧及结渣特性。采用热重,XRF,XRD分别分析了三种生物质的燃烧特性,结渣特性,灰成分,晶相组成等方面。研究发现,水葫芦的燃烧及燃尽指数分别为1. 18×10^-7和36. 68,水葫芦的燃烧效果优于大薸。由工业分析知,两种水生生物质的灰含量高于木质生物质,且大薸的灰分含量最大,高达40. 61%。由结渣特性分析知水生植物具有较高的碱酸指数,碱酸比,实际结渣倾向较为严重。本研究可以作为以水生生物质为燃料的锅炉、燃烧器等燃烧设备设计的重要参考依据,为其安全经济运行提供指导。

水葫芦和大薸的生物质颗粒在O_(2)/CO_(2)气氛下燃烧的烟气排放特性

为研究水生生物质致密成型燃料在助燃气体为氧气,且浓度为21%的O_(2)/CO_(2)气氛下燃烧的烟气排放特性,以水葫芦和大薸致密成型颗粒燃料为研究对象,分析不同颗粒长度(2.5、2、1.5、1 cm)对其烟气排放特性的影响。结果表明:颗粒燃料长度的减小,能使颗粒的重量比表面积增大,颗粒燃烧更彻底,CO的排放总量与颗粒长度正相关,但颗粒长度并不是越小越好,NO、NO_(x)、SO_(2)排放总量在颗粒长度为1.5 cm时均低于长度为1 cm的排放总量。该研究为进一步探索水生生物质成型燃料燃烧的烟气排放特性及开发相关燃烧设备提供理论依据。

市场催生新一代水浮莲收集处理船(装置)

针对水浮莲造成的危害,介绍三种水浮莲收集处理船和新一代收集处理船的性能特点,市场前景。

2种漂浮植物对再生水水质净化能力比较

选取2种常用水生漂浮植物凤眼莲与大薸作为研究对象,以某大型再生水厂再生水作为培养介质,研究对再生水中氮、磷的深度净化能力。实验结果表明:实验期间,凤眼莲相较于大薸,单株生物量更大,且增殖更迅速。在相同种植密度(24株/m^2)下,凤眼莲和大薸生长率分别为165,56. 8 g/(m^2·d),对TN去除率分别为96. 3%和73. 7%,去除负荷为374,286 mg/(m^2·d),大薸组对磷的去除效果优于凤眼莲组,去除率分别达到100%和94%,对磷的去除负荷分别为39,42 mg/(m^2·d);但是,实验进行10 d后,大薸出现叶片发黄、根部腐败状况,导致水体中氮、磷含量升高,而凤眼莲长势良好,去除效果能够保持。因此,对比2种植物的生长特点及对氮、磷的去除能力,优先选用凤眼莲作为再生水净化植物,如选用大薸,则应在腐败前进行打捞处理,避免腐败后氮、磷重新进入水体形成污染。