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洱海上游表流人工湿地对水体微塑料赋存特征的影响

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环境科学 2024年

作者：王化梁启斌戴柳云王艳霞李晓琳侯磊西南林业大学生态与环境学院

表流人工湿地改变水体中新污染物微塑料赋存特征的程度尚不明晰，为此，以洱海上游罗时江流域内的5块表流人工湿地为对象，基于湿地进、出口水体微塑料的丰度、形状、粒径和聚合物类型等指标，探讨表流人工湿地对水体微塑料赋存特征的影... 详细信息

表流人工湿地改变水体中新污染物微塑料赋存特征的程度尚不明晰，为此，以洱海上游罗时江流域内的5块表流人工湿地为对象，基于湿地进、出口水体微塑料的丰度、形状、粒径和聚合物类型等指标，探讨表流人工湿地对水体微塑料赋存特征的影响.结果表明：①罗时江流域表流人工湿地水体微塑料的数量丰度和质量丰度分布范围分别为10375～21000 n·m-3和5.5～9.8 mg·m-3，平均数量和质量丰度分别为(14115±2 790)n·m-3和(7.6±2.3)mg·m-3，以小粒径(0.2～1 mm，73.8%±7.5%)的透明(64.0%±12.2%)和纤维状(98.9%±1.7%)微塑料为主，主要聚合物类型涉及玻璃纸(CP，58.5%±13.9%)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，22.1%±11.4%)和聚酯(PES，12.8%±16.8%)；该流域表流人工湿地水体微塑料丰度水平较高，但污染负荷指数及生态风险指数均为较低等级(I类).②水体流经表流人工湿地后，薄膜和碎片状微塑料消失，主导颜色(透明、黑色和白色)占比降低1.4%，主要聚合物类型PET占比下降3.1%；同时，大粒径占比增加(1～2 mm和2～5 mm分别增加3.0%和2.2%)，极少颜色(红色、黄色、绿色和紫色等)占比增加5.4%，出现进口未检出的聚合物类型人造丝和PES.③罗时江流域表流人工湿地进、出口水体微塑料的数量丰度和质量丰度无显著差异(P>0.05)，湿地对水体微塑料的截留效果不明显，但减弱了水体微塑料各赋存特征间的相关性.研究表明，表流人工湿地可改变水体微塑料的粒径、形状、颜色和聚合物类型等赋存特征，表现出微塑料源和汇的双重角色.

关键词：水体微塑料表面流人工湿地赋存特征截留效果源和汇

进水氮素组成对表面流人工湿地脱氮及N_(2)O排放的影响

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中国环境科学 2023年第8期43卷 4013-4023页

作者：孙玮李一平朱立琴张海阔严春敏商鹤琴宋从清李大胜王玲孙佳欣河海大学环境学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学马克思主义学院江苏南京210098 盐城市水务集团有限公司江苏盐城224007 中国科学院水生生物研究所湖北武汉430072

为探究进水氮素组成对表面流人工湿地脱氮效果及N_(2)O排放的影响,构建了进水氮素组成分别为ρ(NH_(4)^(+)-N)/ρ(NO_(3)^(-)-N)=0:1(CW-A)、ρ(NH_(4)^(+)-N)/ρ(NO_(3)^(-)-N)=0.7:1(CW-B)、ρ(NH_(4)^(+)-N)/ρ(NO_(3)^(-)-N)=4:1(CW-C)以及实际微污染河水(CW-D)的4个小试试验系统,分析了水中氮素变化规律以及N_(2)O排放特征,提出了一种人工湿地水中氮素去除与N_(2)O排放协同效应评价方法.结果表明:高进水氨氮(NH_(4)^(+)-N)比例的CW-C组总氮(TN)平均去除率(68.31±14.56)%显著优于其他处理组(P<0.05),实际微污染河水组(CW-D)随着处理时间延长也表现出较好的脱氮效果(41.06±17.55)%;高进水硝酸盐氮(NO_(3)^(-)-N)比例CW-A组的NH_(4)^(+)-N去除率(-110.12%)显著低于其他处理组,可能与植物吸收特性有关;NO_(3)^(-)-N去除率随着NO_(3)^(-)-N浓度增加而升高,CW-A组NO_(3)^(-)-N去除率(87.60%)显著高于CW-C组(39.96%,P<0.05).所有处理的N_(2)O释放通量分别为(8.73±7.64),(36.68±6.43),(-0.02±7.43)和(15.08±10.77)μg/(m^(2)·h),仅CW-C组为N_(2)O的吸收汇.综合考虑氮素和N_(2)O的削减量及削减速率,进水氮素组成为ρ(NH_(4)^(+)-N)/ρ(NO_(3)^(-)-N)=4:1的CW-C组的氮素去除与N_(2)O减排协同效应更强.

关键词：氮素组成表面流人工湿地微污染水脱氮效果 N_(2)O排放

表面流人工湿地长期运行后的底泥营养盐累积特征与释放规律

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环境科学 2019年第6期40卷 2764-2772页

作者：朱伊梦姜翠玲朱立琴杜观超高旭陈红卫李峰东张海阔张雪秦文凯李一平河海大学水文水资源学院南京210098 河海大学马克思主义学院南京210098 盐城市盐龙湖饮用水源管理处盐城224014 盐城市节约用水办公室盐城224001 河海大学环境学院南京210098

底泥在表面流人工湿地污染物迁移转化中起到非常重要的载体作用,探究其营养盐的累积特征与释放规律对了解长期运行的表流湿地净化功能具有重要意义.以运行了5 a的盐龙湖表面流人工湿地底泥为研究对象,对不同位置底泥的总有机碳(TOC)、总... 详细信息

底泥在表面流人工湿地污染物迁移转化中起到非常重要的载体作用,探究其营养盐的累积特征与释放规律对了解长期运行的表流湿地净化功能具有重要意义.以运行了5 a的盐龙湖表面流人工湿地底泥为研究对象,对不同位置底泥的总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)含量进行分析并开展柱状芯样静态释放实验.结果表明,盐龙湖表流湿地运行5 a后,底泥整体属于中度污染范畴,营养盐累积水平主要受进水条件、水深和植物作用等影响.(1)顺着水流方向,表流湿地底泥营养盐含量表现升高趋势;(2)随着上覆水水深增大,底泥营养盐含量升高,碳受影响程度较深;(3)表流湿地植物的生长情况越好,底泥中累积的营养盐含量也越高.底泥营养盐释放趋势呈现为先升后降,在20 d后基本达到平衡.释放速率主要受湿地底泥营养盐累积水平影响,其规律与轻度营养型水库底泥较为相似.表流湿地底泥中包含的植物残体会使营养盐释放更强烈,研究结果可为长期运行的表面流人工湿地提升净化能力提供科学依据.

关键词：表面流人工湿地长期底泥营养盐累积释放

不同类型底栖动物对表面流人工湿地系统水质净化的影响

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水生生物学报 2022年第10期46卷 1501-1509页

作者：郭颖谢慧君张建山东科技大学安全与环境工程学院青岛266590 山东大学环境科学与工程学院青岛266237 山东大学环境研究院青岛266237

研究以表面流人工湿地为研究对象,探讨不同类型底栖动物在夏季和冬季对人工湿地系统氮磷去除效果的影响,并通过人工湿地系统运行前后不同介质氮磷含量变化及不同介质微生物丰度变化进行水质净化机理分析。结果表明,夏季添加河蚌和添加... 详细信息

研究以表面流人工湿地为研究对象,探讨不同类型底栖动物在夏季和冬季对人工湿地系统氮磷去除效果的影响,并通过人工湿地系统运行前后不同介质氮磷含量变化及不同介质微生物丰度变化进行水质净化机理分析。结果表明,夏季添加河蚌和添加田螺均能增强人工湿地系统NO3-N和TN去除效果,其中添加河蚌使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升37.19%和24.32%,添加田螺使得系统NO3-N和TN平均去除率较对照组分别提升22.98%和12.46%。冬季添加摇蚊幼虫使得表面流人工湿地NO3-N、TN和TP平均去除率分别在37.8%、54.0%和94.8%,与对照组相比分别增加了29.51%、15.16%和37.62%,添加河蚌和田螺受底栖动物半冬眠活动和代谢降低影响没有显著水质提升效果。这表明通过添加底栖动物可以增强表面流人工湿地运行效果,选取适合的底栖动物种类组合可能在全年提升人工湿地水质净化效果。机理研究结果表明,底栖动物通过增强底泥和基质中微生物硝化反硝化作用、植物氮吸收和基质氮吸附等促进人工湿地氮去除,通过增强下层基质磷吸附沉淀和植物磷吸收提升水质磷去除。研究结果将为底栖动物在人工湿地的应用及表面流人工湿地运行效果提升提供理论依据和合理借鉴。

关键词：表面流人工湿地底栖动物水质净化冬季氮转化微生物

进水氮素组成对表面流人工湿地脱氮效果及氧化亚氮排放的影响研究

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中国环境科学 2023年

作者：孙玮李一平朱立琴张海阔严春敏商鹤琴宋从清李大胜王玲孙佳欣河海大学马克思主义学院河海大学环境学院中国科学院水生生物研究所盐城市水务集团有限公司河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室

为探究进水氮素组成对表面流人工湿地脱氮效果及氧化亚氮(N2O)排放的影响，本研究构建了进水氮素组成分别为ρ(NH4+-N)/ρ(NO3--N)=0:1(CW-A)、ρ(NH4+-N)/ρ(NO3--N)=0.7:1(CW-B)、ρ(NH4+-N)/ρ(NO3--N)=4:1(CW-C)以及实际微污染河水(CW-D)的四个小试试验系统，分析了水中氮素变化规律以及N2O排放特征，提出了一种人工湿地水中氮素去除与N2O排放协同效应评价方法.结果表明:1) 高进水氨氮(NH4+-N)比例的CW-C组总氮(TN)平均去除率(68.31±14.56)%显著优于其他处理组(P<0.05)，实际微污染河水组(CW-D)随着处理时间延长也表现出较好的脱氮效果(41.06±17.55)%;高进水硝酸盐氮(NO3--N)比例CW-A组的NH4+-N去除率(-110.12%)显著低于其他处理组，可能与植物吸收特性有关;NO3--N去除率随着NO3--N浓度增加而升高， CW-A组NO3--N去除率(87.60%)显著高于低于CW-C组(39.96%，P< 0.05). 2) CW-A组((8.73±7.64) μg·m-2·h-1)，CW-B组((36.68±6.43) μg·m-2·h-1)和CW-D (15.08±10.77) μg·m-2·h-1均表现为N2O排放源，CW-C组N2O释放通量最小((-0.02±7.43) μg·m-2·h-1)，为N2O的吸收汇.3)综合考虑氮素和N2O的削减量及削减速率，高进水NH4+-N比例ρ(NH4+-N)/ρ(NO3--N)=4:1(CW-C)氮素去除与N2O减排协同效应更强.

关键词：氮素组成表面流人工湿地微污染水脱氮效果氧化亚氮(N O)排放

表面流人工湿地中水生植被的净化效应与组合系统净化效果

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环境科学学报 2008年第10期28卷 2029-2035页

作者：陈进军郑翀郑少奎北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

以无植物空白系统为对照,通过批量盆栽试验探讨了表面流人工湿地中不同类型水生植被(苦草(沉水植物)、水葫芦(浮水植物)、芦苇(挺水植物))的引入对富营养化水体不同污染物净化效果的影响;根据不同污染物去除的阶段性特征设计了分段式表... 详细信息

以无植物空白系统为对照,通过批量盆栽试验探讨了表面流人工湿地中不同类型水生植被(苦草(沉水植物)、水葫芦(浮水植物)、芦苇(挺水植物))的引入对富营养化水体不同污染物净化效果的影响;根据不同污染物去除的阶段性特征设计了分段式表面流人工湿地(好氧塘-水葫芦湿地-苦草湿地),并通过示范工程探讨了富营养河流的原位净化效果.研究表明,批量盆栽试验中,与无植物空白系统相比,芦苇的引入显著增加了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(为无植物空白系统的1.5倍),而水葫芦和苦草的引入则显著降低了表面流人工湿地的蒸发蒸腾量(分别为无植物空白系统的80%和30%);3种水生植物的引入均显著促进了CODCr、TN、NH4+-N的去除(与无植物空白系统相比),其中水葫芦系统具有最好的CODCr和TN去除效果(起始CODCr和TN水平分别为35.8mg·L-1和6.86mg·L-1时,去除率分别为58.91%、76.67%),而苦草的引入则显著地促进了水体中氧化态氮的形成与积累.分段式表面流人工湿地的原位净化研究表明,水力负荷为6.2cm·d-1时,分段式表面流人工湿地对CODCr的净化效果较好,水力负荷过高会影响分段式表面流人工湿地的净化效果.

关键词：表面流人工湿地水生植被类型富营养化原位净化水葫芦苦草

三级表面流人工湿地对猪场废水深度净化效果研究

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工业水处理 2023年第7期43卷 86-93页

作者：徐少奇贾凯雪解林奇王志刚李季魏雨泉中国农业大学资源与环境学院北京100193 北京大北农科技集团股份有限公司北京100080 中国农业大学有机循环研究院(苏州) 江苏苏州215100

构建三级表面流人工湿地处理低浓度猪场废水并评价其净化效果,同时利用高通量测序技术表征湿地运行前后底泥微生物群落结构变化。低浓度猪场废水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)分别为87.7、32.3、29.5、3.3 mg/L... 详细信息

构建三级表面流人工湿地处理低浓度猪场废水并评价其净化效果,同时利用高通量测序技术表征湿地运行前后底泥微生物群落结构变化。低浓度猪场废水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)分别为87.7、32.3、29.5、3.3 mg/L,经三级人工湿地处理后出水各指标平均质量浓度分别为20.0、8.7、8.5、0.5 mg/L,即该人工湿地对各指标的去除率分别为77%、73%、71%、84%。表面流人工湿地的运行影响了底泥微生物群落结构,各级人工湿地底泥细菌群落多样性和丰富度均显著高于原始土壤。微生物群落分析表明,酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)以及脱硫菌门(Desulfobacterota)是底泥微生物群落的优势门。基于共线网络分析发现,m(COD)/m(P)、m(N)/m(P)以及TP是影响底泥菌群结构的主要环境因素,其对Acidobacteria以及Desulfobacterota有显著影响。

关键词：表面流人工湿地猪场废水微生物群落网络分析

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表面流人工湿地处理污染河水的净化效果

排灌机械工程学报 2018年第3期36卷 209-214页

作者：张智超王树谦河北工程大学水利水电学院河北邯郸056002 河北省水资源高效利用工程技术研究中心河北邯郸056038

为了给永年洼高效净污人工湿地系统示范性工程提供技术支撑,试验研究了表面流人工湿地对受污染的滏阳河水主要污染物总氮(TN)和氨氮(NH_4^+-N)的净化效果.试验在邯郸永年降雨径流试验场开展,表面流人工湿地中试试验在水力负荷为430 mm/... 详细信息

为了给永年洼高效净污人工湿地系统示范性工程提供技术支撑,试验研究了表面流人工湿地对受污染的滏阳河水主要污染物总氮(TN)和氨氮(NH_4^+-N)的净化效果.试验在邯郸永年降雨径流试验场开展,表面流人工湿地中试试验在水力负荷为430 mm/d、水力停留时间为0.5 d的条件下运行.结果表明,系统对TN和NH_4^+-N的平均去除率分别为51.89%和47.00%,对污染河水有良好的去除效果.在试验期间的进水水质下,发现此设置条件下的表面流人工湿地系统对TN和NH_4^+-N的最大处理负荷分别为8.95和2.16 mg/L,最大去除率分别为60.00%和56.48%.对TN和NH_4^+-N质量浓度沿程变化规律发现:溶解氧(DO)是影响湿地系统对TN和NH_4^+-N去除的关键因子;进一步分析得出NH_4^+-N的去除更易受DO的影响.NH_4^+-N质量浓度沿程变化趋势为在系统前段短暂小幅度升高,中前段大幅度下降,尾端趋于平稳;TN质量浓度全程均呈平稳下降趋势.

关键词：表面流人工湿地总氮氨氮平均去除率浓度沿程变化

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表面流人工湿地净化微污染水体

清洗世界 2023年第12期39卷 130-132页

作者：吴祥慈王函赵瑞曾银金许伟斌赵丹天津大学环境科学与工程学院天津300072 华东勘测设计院(福建)有限公司福建福州350001

石塘湖作为安庆市应急备用水源,多项水质指标超过了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类、Ⅴ类标准限值。为了改善河流水环境质量,在安庆市石塘湖构建了“折流+景观植物并联+厌氧”分区型表面流人工湿地用于处理微污染水体中的CO... 详细信息

石塘湖作为安庆市应急备用水源,多项水质指标超过了《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅳ类、Ⅴ类标准限值。为了改善河流水环境质量,在安庆市石塘湖构建了“折流+景观植物并联+厌氧”分区型表面流人工湿地用于处理微污染水体中的COD、氨氮、TN、TP及SS,各污染物削减率分别达到了35.2%、77.6%、65.3%、62.5%、36.4%。各污染物出水浓度均达到了Ⅲ类标准,SS出水浓度达到了GB 18918-2002二级标准。

关键词：表面流人工湿地水质净化折流景观植物厌氧