为了解人工湿地中固体外加碳源的碳溶出规律及添加量对反硝化效果的影响,本研究选择竹子、木块和木本泥炭作为外加C源材料,在厌氧下测定3种材料的碳溶出量,同时应用于人工湿地中试试验,为人工湿地外加碳源的应用提供依据。结果表明:单位质量的试验材料C的溶出量是竹子>木块>木本泥炭,竹子、木块和木本泥炭的C溶出量均值分别达577、266和59mg/(kg·d);材料C溶出量随时间变化的回归曲线拟合度较高,溶出稳定。人工湿地中试试验中,添加62kg木块为外加碳源时的湿地系统对总氮和铵氮的去除率明显高于添加31kg木块的

【目的】从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。【方法】选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO_2、CH_4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。【结果】排水造

反硝化聚磷微菌由于具有同时脱氮和除磷的特点,能够最大程度的减少碳源需求,为解决生物脱氮除磷工艺的碳源竞争矛盾提供了新的思路和方法。以纯培养方式探讨了外源性碳源、硝酸盐对反硝化聚磷菌(RC11)磷酸盐代谢活动的影响。结果表明,好氧培养时,菌株RC11在外源碳源存在时发生了超量吸磷现象;缺氧培养时,菌株RC11可以利用硝酸盐而非亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化聚磷。无外加碳源时,菌株RC11经历厌氧阶段后初期可以利用硝酸盐氧化到亚硝酸盐的过程中产生的能量进行摄磷;但当亚硝酸盐的积累达到高峰时,进入以亚硝酸盐为电子受体的反硝化阶段,由于亚硝酸盐氮不能作为氧分子的替代物进行反硝化除磷,菌株RC11实际上...

湿地细菌参与了表流湿地生态系统中氮的分解与转化过程,是影响表流湿地脱氮的重要因素之一。研究表流湿地细菌群落结构,尤其是参与反硝化这一重要脱氮环节的反硝化细菌的群落结构,了解表流湿地的优势细菌及反硝化细菌群落及分布特征,对从微观角度认识表流湿地氮去除机制有着重要的作用。在本研究中,采用了Miseq高通量测序方法进行了不同季节沿水流方向的不同处理单元的表流湿地细菌、反硝化细菌群落结构时空三维分析,并利用冗余分析方法分析了细菌与反硝化细菌的群落结构与水环境间的关系。研究发现:(1)表流湿地细菌群落OTU数量在5

【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z_(15)-轻度择伐15%、Z_(45)-强度择伐45%、J-皆伐)(采伐试验已10 a)样地的土壤呼吸年净碳排放量(CO_2与CH_4)、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子(温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等),并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z_(15)和Z_(45))使其土壤CH4年均通量(0.07～1.53 mg·m~(-2)h~(-1))提高5.7～6.4倍(P> 0.05),皆伐却使其显著提高20.9倍(P 0.05);3)采伐干扰改变了CH4排放的主控因子(由气温及5～10 cm土壤温度所控制转化为由气温、0～40cm土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮比综合控制),但未改变CO_2排放的主控因子(由温度、水位、化冻深度、土壤有机碳含量及碳氮比综合控制);4)其植被净初级生产力(3.94～7.18 t·hm~(-2)a~(-1))和年净固碳量(1.79～4.46 tC·hm~(-2)a~(-1))呈现出随采伐强度增大而递减趋势,皆伐和Z_(45)使两者显著降低28.7%～45.1%和28.7%～59.9%(P 0.05);5)采伐干扰10 a后,择伐使其碳汇功能(-0.34～2.31 tC·hm~(-2)a~(-1))初步得到恢复(Z_(15)高于D 18.5%及Z_(45)低于D 48.7%,P> 0.05),而皆伐维持弱碳源(-0.34 tC·hm~(-2)a~(-1),P <0.05)。【结论】在中国温带小兴安岭岛状冻土区森林湿地碳汇管理实践中宜采取中、低强度的择伐方式,而应避免对其进行皆伐。

湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库,湿地生态系统碳循环在全球碳循环中起着重要作用。由于湿地独特的水文条件,使得湿地碳循环具有与其他生态系统不同的特点。植被、气候条件及水文状况共同决定湿地生态系统的碳收支。系统地研究湿地生态系统碳循环有助于加深对全球碳循环变化的理解。本文从湿地碳循环特点、影响因素及研究方法3个层面对湿地碳循环的工作作了归纳与总结,同时提出了湿地碳循环研究工作今后的发展方向。

构建以丝瓜络为碳源的固相反硝化系统，探究不同水力停留时间(HRT)和进水硝酸盐浓度(INC)下该系统的反硝化性能，为丝瓜络作为水产养殖尾水反硝化碳源的工艺优化提供理论依据。以丝瓜络(LS)为一维反硝化反应器(denitrification reactor, DR)外加碳源，在流场环境下，测定不同HRT (16、20、24和28 h)和INC (50、75、100和125 mg/L)下反硝化系统对硝酸盐氮(NO_3~--N)、亚硝酸盐氮(NO_2~--N)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(CODcr)的去除效果。并采用高通量测序技术对丝瓜络反硝化反应器(LS-DR)在运行初期和末期时的细菌群落结构进行分析。当INC为50 mg/L,HRT为24h时，LS-DR对NO_3~--N和TN均有较好的去除效果，去除率分别为98.97%±0.52%和97.84%±0.94%，此时出水NO_2~--N浓度也达到较低水平(小于0.5 mg/L)；在HRT为24 h的基础上，当INC增加至75、100和125 mg/L时，其NO_3~--N去除率和NO_3~--N去除速率(NRR)均随INC的增加而显著增加，出水COD则随INC的增加而降低，但均未实现完全反硝化，然而，LS-DR在整个实验期间均能完全去除NH_4~+-N；扫描电镜结果显示，丝瓜络表面结构有利于微生物附着生长；高通量测序结果显示，LS-DR的优势菌门包括变形菌门、拟杆菌门、弯曲杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门；被鉴定的优势菌属中热单胞菌属(1.46%)、陶厄氏菌属(0.55%)、固氮螺菌属(3.32%)、Simplicispira (1.01%)、假黄色单胞菌属(0.39%)、草螺菌属(3.02%)和Uliginosibacterium (0.9%)主要参与反硝化的进行，Cytophaga xylanolytica (1.61%)和Cloacibacterium (2.69%)主要参与了丝瓜络的降解，黄杆菌属(1.17%)和Diaphorobacter (0.64%)既能进行反硝化，也能降解丝瓜络。LS-DR的最佳HRT为24 h，最适宜的INC为50 mg/L。本研究为丝瓜络固相反硝化工艺的优化提供了理论基础，为开发新型缓释碳源在养殖尾水处理中的应用提供参考。

对人工湿地在丁山河流域低碳治理项目中的应用进行介绍。基于可行性研究,根据处理水质、水量等要求,进行湿地床结构和布水系统设计;依据耐污性、景观性等原则进行湿地植物的选择,同时强调管理维护对人工湿地系统正常稳定运行的重要保障作用。最后对人工湿地的低碳效应进行简要分析。

固相反硝化去除水产养殖尾水中硝酸盐氮(NO_(33)~(–)-N)具有广阔的应用前景，水力停留时间(hydraulic retention time， HRT)和进水硝酸盐浓度(influent nitrate concentration， INC)是影响反硝化系统反硝化性能的主要因素之一，需要对HRT进行优化，掌握其最大NO_(3)~(–)-N处理能力。本研究首次以香蕉杆为一维反硝化反应器的外加碳源，在流场环境下，测定不同HRT和INC下反硝化系统对NO_(3)~(–)-N、亚硝酸盐氮(NO_(2)~(–)-N)、氨氮(NH_(4)~(+)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的去除效果。并采用基于Illumina Miseq测序平台的高通量测序技术，对反硝化系统运行初期及末期的细菌群落进行16S rDNA V3和V4区测序分析。结果显示，香蕉杆反应器的最佳HRT为20 h，对应NO_(3)~(–)-N去除率为(96.71±1.36)%，且无NO_(2)~(–)-N积累。在最佳HRT的基础上，反应器的出水硝酸盐浓度(effluent nitrate concentration， ENC)和硝酸盐去除速率(nitrate removal rate， NRR)均随INC的增加而显著增加(P<0.05)，出水COD随INC的增加而降低。此外，反应器在整个实验期间都能完全去除NH_(4)~(+)-N。高通量测序结果显示，经过长期运行后，反应器内的优势菌门包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、弯曲杆菌门(Campilobacterota)和厚壁菌门(Firmicutes)，它们的相对丰度分别增至31.20%、6.67%、3.08%和4.26%，保证了反应器的高效运行。此外，在属水平上，反应器初期和末期的优势菌存在明显差异。本研究为农业废弃物作为养殖尾水反硝化碳源的工艺优化提供了理论参考。

对湿地松人工林抚育间伐研究表明：在立地指数为１４条件下１５年生湿地松短轮伐期纸浆材的最佳经营密度为１８００～１６５０株／ｈｍ２；建筑材最佳经营密度为１３５０～１２００株／ｈｍ２，１５年生后，应立即进行第二次间伐。

传统的人工湿地系统除磷效能的提高方式主要集中在基质填料的选择、湿地植物的筛选等方面,本试验从调整湿地的组合工艺着手探索提高磷去除效率的优化组合,在为期两年的研究中考察了推流床—下行流—上行流、下行流—上行流—推流床、好氧塘—下行流、下行流—兼性塘、推流床—下行流、下行流—上行流、推流床等8种不同工艺组合人工湿地系统对富营养化湖泊水体中磷的去除规律,比较了这些湿地组合所构建的生物学效应。试验结果显示,如果采用塘系统作组合单元在湿地系统中前置比较理想,而在不同的季节,不同水力负荷下的冲击试验结果表明,复合垂直流湿地系统可以常年保持稳定的、较高的磷去除能力,而且对水力变化具有更好的耐受性能。复合垂直...

夏季在水力负荷为800mm/d间歇式进水条件下,研究了人工湿地不同工艺流程的8套小试系统SSP(sys-temofsmallplot)内部水流方向上藻类去除率的变化。结果表明:人工湿地小试系统中,藻类生物量沿水流方向逐渐减少,除藻率在出水处均达到最大值。藻类的去除主要发生在湿地水流方向的前几层,而系统其他层对藻类只有微弱的去除效果。由下行池与上行池构成的湿地系统中,去藻是上、下行池共同作用的结果。在有推流床或塘处理系统参与的湿地系统中,它们对藻类的去除均有一定的作用。去藻作用主要是基质的拦截,不同的水流方向、植物和微生物也起到了一定作用。湿地对藻类的去除率在夏季一般都能达到90％以上,证明人工...

研究新型潮汐流人工湿地床对污水处理的效果。试验结果表明:在淹没排空比为3h∶3h和回流比1∶1的条件下,该潮汐流人工湿地床对COD、BOD5和氨氮(NH4+-N)的去除率分别为80.2%、79.0%和61.8%,去除负荷分别达到283.2、179.7和30.1g/(m2.d),高于其他类型人工湿地;对总磷(TP)的去除率为28.7%,去除负荷为2.9g/(m2.d)。潮汐流人工湿地床总供氧能够满足有机物及氨氮的氧化需氧量。

以人工高分子聚合物+农业废弃物为复合碳源的反硝化系统兼具高效脱氮和低脱氮成本的优势。进水硝酸盐浓度(INC)和温度(T)是生物反硝化过程的重要影响因素，本研究以质量比为1∶1的聚己内酯(PCL)和玉米芯(CC)为复合碳源构建反硝化系统，设置3种INC和温度，测定了脱氮能效、有机物利用情况、微生物群落结构和功能基因丰度来判定这2个因素对反硝化的影响。实验结果显示，反应器最佳的INC为30 mg/L,60～90 d的平均硝酸盐去除率(NRE)达到99.12%，且无明显亚硝酸盐氮积累；在不同INC下，优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)，其丰度随INC升高而下降，分别为54.46%、39.96%和24.77%;T=25℃为最佳温度条件，其功能基因表达量除napA外均最高，后30 d的NRE为99.21%;T=30℃和T=25℃优势菌门均为变形菌门，丰度分别为55.86%和38.85%，而T=20℃的系统中丰度最高的为拟杆菌门(Bacteroidota)(28.87%)；各系统的优势菌属都为红细菌属(Rhodobacter)。各系统产生的短链脂肪酸中，乙酸占比最高且其与丙酸的比值均>1，同时未检出丁酸，有利于反硝化进行。本研究认为，人工高分子聚合物+农业废弃物形式的复合碳源可为海水养殖尾水固相反硝化的工艺优化提供理论依据。

用标准样方法对19年生湿地松(Pinus elliottii)人工林碳素含量及碳贮量进行了测定。结果表明。湿地松各器官的碳素含量在50.92±0.46%～54.38±0.26%之间波动,按碳含量高低排列为树叶>树枝>树干>树根>树皮,且各器官的碳素含量随年龄的增长而提高。不同林冠层枝、叶碳素含量存在差异,上层叶与下层叶的碳素含量较低,下层枝条碳素含量明显比上、中层枝条高。灌木层、草本层、凋落物层的碳素含量依次为45.16±0.4%、42.28±0.41%、40.88±0.31%,土壤层碳素含量平均为0.43±0.04%,且随土壤深度的增加而明显递减。湿地松林生态系统碳贮量为121.94 t·h...