杭州西湖铝盐空间分布及沉水植物对其响应研究

沉水植被恢复与重建对富营养化及退化湖泊的生态修复具有关键且长远的意义，而铝盐常被作为絮凝剂应用于污/废水处理、引水预处理及湖泊除磷控藻等，加上环境酸化、雨水淋溶，水体及沉积物中铝盐汇集给水生态系统可能带来潜在生态风险。本文结合国家“十二五”水专项杭州西湖子课题“城市景观湖泊水环境改善技术研究与工程示范”的西湖沉水植被恢复具体工作，针对钱塘江引水工程中的絮凝剂铝盐残留问题，在直引水湖区原位调研分析了沿流场沉积物中铝含量、氮、磷及腐殖质含量及其之间相关性，并于实验室模拟系统研究了铝盐絮凝剂对沉水植物菹草、苦草种子萌发及幼苗生长生理的影响，探讨了铝盐暴露下苦草恢复对沉积物磷形态转化的影响，揭示铝盐入湖后的迁移转化规律，为铝盐生态风险及沉水植物恢复评估提供一定参考，最终成果为湖泊富营养化综合治理提供理论依据。具体研究内容及结果如下：（1）调查研究了西湖钱塘江引水工程中四个直引湖区沿流场方向铝盐空间分布及其与氮、磷、腐殖质相关性。结果表明：沉积物Al含量在0.463-40.442 g/kg DW之间，在分层和流向上表现一定的时空分布特征，铝盐经过水解、结合和絮凝沉淀等一系列物化作用不断沉降富集到沉积物表层，下层底质Al含量沿流场方向逐渐升高。整体而言，沉积物上层TN含量高于下层，TP含量在0.779-2.580 mg/g DW之间波动，且不同形态P表现不同转化。氧化还原电位呈氧化势，pH接近中性。Al含量和TN、IP、Ca-P、腐殖质、腐殖酸和胡敏酸存在显著性正相关（P0.6 mg/L>0.3 mg/L>1.2 mg/L>NO组。（4）模拟实验研究了铝盐暴露下苦草恢复对沉积物磷形态转化的影响，表明苦草的恢复生长和铝盐添加对降低水体氮、磷浓度具有协同作用。铝盐存在条件下，苦草恢复对沉积物磷形态转化具有一定影响。IP占TP比例较大，其次为Ca-P，OP占TP比例最小，底质TP、Fe/Al-P和Ca-P含量在各组间均无显著差异（P>0.05）。在添加铝盐与种植苦草的条件下，与初始值相比，各处理组IP含量均有所降低，苦草的生长吸收转化了一部分IP。沉积物中Ca-P的转化利用不仅与苦草的种植生长有关，而且与铝盐的存在及其浓度高低有一定的相关性

环境中铝来源铝毒机制及影响因子研究进展

铝是地壳中含量最多的金属元素,随着铝在人类生产生活中大量生产和使用,包括铝盐絮凝剂在水处理/湖泊治理中的广泛应用以及环境酸化,越来越多的铝进入生态系统,给许多生物带来毒害效应。文章综述了生态系统中铝的来源,铝毒对藻类、鱼类、植物和人体的毒害机制及影响铝盐迁移转化和毒性的主要因子,并提出建议和展望。在陆地生态系统中,铝主要以金属铝、氧化铝、铝盐化合物、含铝矿石等形态存在;水生生态系统中,铝主要以无机单体铝、无定型絮状物Al(OH)3和聚合铝等形态存在。铝抑制酸性磷酸酶活性或影响营养的利用对藻类群落结构组成和藻细胞产生影响。通过引起离子调节和呼吸紊乱,铝对鱼类组织器官、生长发育和生理代谢具有剂量毒性作用。铝在人体蓄积后,对神经、骨骼、肝脏、免疫系统等产生不同程度的损害。植物铝毒机制主要包括:(1)对根系细胞分裂及伸长的抑制;(2)对植物营养物质吸收的抑制;(3)对植物体内关键酶代谢的抑制;(4)对遗传物质及细胞结构的损伤等。影响铝毒的因子主要包括pH、Al^3+形态及浓度、环境温度、水体硬度、溶解性有机物种类及含量、结合配体浓度等。因此,人类生产生活中应合理科学使用铝制品,严格把控饮用水及食品中铝浓度标准。工业水处理中应加快研发应用高效环保的大分子聚合/微生物絮凝剂,控制水处理厂出水残余铝浓度。由于铝是两性元素,且水环境中铝越来越多,建议进一步研究铝盐在碱性环境中的毒性作用以及铝盐对水生植物、底栖动物的毒性作用。</p

环境中铝来源、铝毒机制及影响因子研究进展

铝是地壳中含量最多的金属元素,随着铝在人类生产生活中大量生产和使用,包括铝盐絮凝剂在水处理/湖泊治理中的广泛应用以及环境酸化,越来越多的铝进入生态系统,给许多生物带来毒害效应。文章综述了生态系统中铝的来源,铝毒对藻类、鱼类、植物和人体的毒害机制及影响铝盐迁移转化和毒性的主要因子,并提出建议和展望。在陆地生态系统中,铝主要以金属铝、氧化铝、铝盐化合物、含铝矿石等形态存在;水生生态系统中,铝主要以无机单体铝、无定型絮状物Al(OH)3和聚合铝等形态存在。铝抑制酸性磷酸酶活性或影响营养的利用对藻类群落结构组成和藻细胞产生影响。通过引起离子调节和呼吸紊乱,铝对鱼类组织器官、生长发育和生理代谢具有剂量毒性作用。铝在人体蓄积后,对神经、骨骼、肝脏、免疫系统等产生不同程度的损害。植物铝毒机制主要包括:(1)对根系细胞分裂及伸长的抑制;(2)对植物营养物质吸收的抑制;(3)对植物体内关键酶代谢的抑制;(4)对遗传物质及细胞结构的损伤等。影响铝毒的因子主要包括pH、Al^3+形态及浓度、环境温度、水体硬度、溶解性有机物种类及含量、结合配体浓度等。因此,人类生产生活中应合理科学使用铝制品,严格把控饮用水及食品中铝浓度标准。工业水处理中应加快研发应用高效环保的大分子聚合/微生物絮凝剂,控制水处理厂出水残余铝浓度。由于铝是两性元素,且水环境中铝越来越多,建议进一步研究铝盐在碱性环境中的毒性作用以及铝盐对水生植物、底栖动物的毒性作用

基于回声探测监测沉水植物盖度的插值方法研究以杭州西湖沉水植物盖度监测为例

沉水植物作为水生态系统的重要组成成分,在水生态系统物质循环和能量流动中发挥着重要作用,其覆盖度和生物量是评价湖泊等浅水水体系统稳定性的关键参数.随着高效和无损伤监测的回声探测仪在沉水植物盖度监测中的应用,其精确度算法也受到了越来越多的关注.本研究以成功恢复沉水植物的浅水湖泊杭州西湖为研究对象,利用Bio-Sonics便携型回声探测仪---MX采集沉水植物回声样本.同时结合人工样方设置,采集与回声探测对应位点的沉水植物样本,验证回声探测结果的精确性.通过建立回归模型分析回声探测得到的沉水植物体积百分比(PVI)与人工样方获得的对应平均鲜重关系,结果表明二者具有较好的相关性.分别采用普通克里金法、反距离权重法、径向基函数法3种插值方法对同一季节的不同湖泊和同一湖泊的不同季节未采集区域沉水植物的盖度数据进行插值分析,并对插值结果进行交叉验证,以确定方法的精确度.交叉验证结果表明,插值精确度反距离权重法>径向基函数法>普通克里金法.研究结果为回声探测与插值分析方法结合在大尺度浅水水体中沉水植物监测应用提供了技术支撑

改性膨润土对杭州西湖沉积物各形态磷的吸附性能

通过盐酸、碳酸钠、高温焙烧及复合改性等多种改性方法对膨润土进行改性,并借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及X射线衍射仪等仪器对其进行表征,探讨最佳的改性方法.结果表明,10%碳酸钠＋450℃高温焙烧复合改性膨润土（Modified bentonite,MB）为最佳改性用土.对比改性前后膨润土颗粒对沉积物各形态磷吸附性能,发现MB颗粒对沉积物磷吸附性能优于膨润土原土（raw bentonite,RB）颗粒.在最佳动态吸附条件下,RB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为32.5%、25.4%、52.6%、34.6%和12.4%;MB对沉积物TP、OP、IP、Fe/Al-P和Ca-P的吸附率分别为35.5%、29.1%、54.5%、44.6%和10.7%.静态吸附实验结果表明：RB颗粒和MB颗粒在静态吸附时间为28 d时,对沉积物TP的吸附量分别为828.2 mg·kg（-1）和977.2 mg·kg（-1）,相应的吸附率分别为58.2%和68.6%.MB对沉积物磷的吸附性能较好,可进一步用于富营养化湖泊沉积物磷控制

空间层次及人工基质对着生藻类建群特性的影响

为全面了解着生藻类在建群中群落变化的生态学特性,揭示着生藻类的建群规律,在以丝状藻类为优势藻的生态塘中,采用花岗岩和瓷砖为附着材料,设置水体底部和中部为附着位点,进行频次为10d的采样分析。结果表明,生态塘中共检出8门73属117种着生藻类,其中以硅藻、蓝藻、绿藻为优势类群。同时不同人工基质和不同空间层次条件下着生藻类的建群特征较一致,早期以单细胞硅藻如舟形藻(Navicula sp.)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、曲壳藻(Achnanthes sp.)等为优势,后期以丝状藻类如鞘丝藻(Lyngbya sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等为优势;研究结果发现不同人工基质(花岗岩和瓷砖)对着生藻类的种类组成、细胞密度、生物量和藻类多样性无显著影响,花岗岩和瓷砖上附着的着生藻类具有较高的相似性;但不同的空间层次对着生藻类建群特征影响明显,水体底部具有更多的硅藻种类数,中部具有更多的绿藻,随着建群时间的发展,蓝藻比例不断增加;就生物量而言,底部的着生藻类叶绿素a显著高于水体中部,但两者的细胞密度无显著性差异;随着建群过程的发展,水体底部的着生藻类生物量达峰值所需的时间比中部更长。通过相关性分析,生态塘中着生藻类的生长主要受总磷的影响

空间层次及人工基质对着生藻类建群特性的影响

为全面了解着生藻类在建群中群落变化的生态学特性,揭示着生藻类的建群规律,在以丝状藻类为优势藻的生态塘中,采用花岗岩和瓷砖为附着材料,设置水体底部和中部为附着位点,进行频次为10d的采样分析。结果表明,生态塘中共检出8门73属117种着生藻类,其中以硅藻、蓝藻、绿藻为优势类群。同时不同人工基质和不同空间层次条件下着生藻类的建群特征较一致,早期以单细胞硅藻如舟形藻(Navicula sp.)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、曲壳藻(Achnanthes sp.)等为优势,后期以丝状藻类如鞘丝藻(Lyngbya sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等为优势;研究结果发现不同人工基质(花岗岩和瓷砖)对着生藻类的种类组成、细胞密度、生物量和藻类多样性无显著影响,花岗岩和瓷砖上附着的着生藻类具有较高的相似性;但不同的空间层次对着生藻类建群特征影响明显,水体底部具有更多的硅藻种类数,中部具有更多的绿藻,随着建群时间的发展,蓝藻比例不断增加;就生物量而言,底部的着生藻类叶绿素a显著高于水体中部,但两者的细胞密度无显著性差异;随着建群过程的发展,水体底部的着生藻类生物量达峰值所需的时间比中部更长。通过相关性分析,生态塘中着生藻类的生长主要受总磷的影响

空间层次及人工基质对着生藻类建群特性的影响

为全面了解着生藻类在建群中群落变化的生态学特性,揭示着生藻类的建群规律,在以丝状藻类为优势藻的生态塘中,采用花岗岩和瓷砖为附着材料,设置水体底部和中部为附着位点,进行频次为10d的采样分析。结果表明,生态塘中共检出8门73属117种着生藻类,其中以硅藻、蓝藻、绿藻为优势类群。同时不同人工基质和不同空间层次条件下着生藻类的建群特征较一致,早期以单细胞硅藻如舟形藻(Navicula sp.)、脆杆藻(Fragilaria sp.)、曲壳藻(Achnanthes sp.)等为优势,后期以丝状藻类如鞘丝藻(Lyngbya sp.)、颤藻(Oscillatoria sp.)、伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)等为优势;研究结果发现不同人工基质(花岗岩和瓷砖)对着生藻类的种类组成、细胞密度、生物量和藻类多样性无显著影响,花岗岩和瓷砖上附着的着生藻类具有较高的相似性;但不同的空间层次对着生藻类建群特征影响明显,水体底部具有更多的硅藻种类数,中部具有更多的绿藻,随着建群时间的发展,蓝藻比例不断增加;就生物量而言,底部的着生藻类叶绿素a显著高于水体中部,但两者的细胞密度无显著性差异;随着建群过程的发展,水体底部的着生藻类生物量达峰值所需的时间比中部更长。通过相关性分析,生态塘中着生藻类的生长主要受总磷的影响。</p