水葫芦纤维论文

2024-07-24

水葫芦纤维论文（通用6篇）

水葫芦纤维论文篇1

目前, 我国肥胖儿童发病率不断增加, 但临床中少有研究肥胖儿童伴发非酒精性脂肪肝, 临床治疗方面的探讨更少。虽有学者报道儿童非酒精性脂肪肝临床经过可逆, 但预后较差, 已有报道儿童非酒精性脂肪肝导致肝硬化, 常见的预防和治疗方式为减肥, 但儿童减肥较困难, 故探讨有效的治疗方式迫在眉睫[1]。笔者观察了扶正化瘀葫芦素片治疗小儿非酒精性脂肪肝肝纤维化, 取得较好效果, 现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2005年1月-2009年12月我院诊治非酒精性脂肪肝肝纤维化患儿60例, 男39例, 女21例;年龄7~16岁, 中位年龄12.1岁;体质量指数 (BMI) (27.95±4.09) , 平素体健。家长反映患儿食欲好, 营养过剩, 体质量猛增, 运动少, 导致体质量急剧上升, 对患儿进行B型超声检查, 提示脂肪肝, 血清铁蛋白升高, 血清三酰甘油升高, 肝纤维化指标异常, 肝功能指标谷氨酸氨基转移酶 (ALT) 、天门冬氨酸氨基转移酶 (AST) 超出正常上限2倍, 这些儿童为此次治疗对象。并排除甲、乙、丙、丁型等肝炎病毒重叠感染。

1.2 治疗方法

所有患儿均给予扶正化瘀胶囊 (上海黄海制药有限公司责任公司生产) 3粒口服, 每天3次;葫芦素片2片口服, 每天3次, 餐后服, 90d为1个疗程。本组观察疗效一般治疗1~2个疗程。注意患儿饮食结构的调整, 尽量少摄入能量高和蛋白高的食物, 以保护和促进已损伤的肝细胞的恢复。控制饮食, 控制糖和脂肪的摄入, 如超出人体生理需要会转换成脂肪储存, 故患儿应加强体育锻炼。在治疗期间, 患儿通过控制饮食、加强锻炼而体质量下降明显者, 血清肝纤维化指标, 肝功能的指标明显下降。

1.3 观察指标

观察2组治疗前后血清肝纤维化指标:血清透明质酸 (HA) 、层粘连蛋白 (LN) 、Ⅲ型前胶原 (PCⅢ) 、Ⅳ型胶原 (Ⅳ-C) 。同时观察治疗前后ALT、AST、三酰甘油和铁蛋白水平。

1.4 统计学方法

计量资料以±s表示, 组间比较采用t检验, P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肝纤维化指标

治疗后, 60例患儿HA、LN、PCⅢ和Ⅳ-C水平均低于治疗前, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。见表1。

2.2 肝功能、血清铁蛋白、血清三酰甘油变化

治疗后, 60例患儿ALT、AST、三酰甘油和铁蛋白水平均低于治疗前, 差异均有统计学意义 (P<0.05) 。见表2。

注:与治疗前比较, *P<0.05

3 讨论

葫芦素是从葫芦科及其他科属多种植物中提取的苦味苷元成分。具有多种生物活性, 有保肝、降酶、退黄作用。不同剂量的葫芦素BE对四氯化碳所致大鼠肝损伤有较明显的降低血清丙氨酸转氨酶的效果, 能明显减轻脂肪样变, 有明显抑制肝纤维增生的作用。现代医学证明葫芦素B对酒精性肝损伤所致的黄疸有保护作用, 其机制可能是通过纠正脂肪代谢, 促进细胞内汤圆合成, 一直脂质过氧化, 从而减轻细胞水肿所致的胆汁瘀滞带[2]。

目前临床无扶正化瘀葫芦素片对儿童非酒精性脂肪肝的报道。肝纤维化是各种原因引起的慢性肝病共同的病理特征, 表现为肝内纤维结缔组织增生与沉积。小儿非酒精性脂肪肝肝纤维化应引起足够的重视, 患者最终要发展为肝硬化和肝功能衰竭。中药学认为肝纤维化属积聚等范畴, 其病机为正虚血瘀, 因此在治疗上多以益气养阴、活血化瘀为主兼以养血柔肝或滋补肝肾等。扶正化瘀胶囊中丹参活血化瘀, 虫草菌丝补虚精, 桃仁祛瘀, 松花粉养肝, 绞股蓝清热解毒, 五味子酸温补肝保肝降酶。诸药合用可有效抑制肝星状细胞活性及活化增强肝脏基质金属蛋白酶活性, 从而减少细胞外基质过度沉积, 促进细胞外基质降解, 改善异常肝纤维化指标。服用口服扶正化瘀胶囊的同时, 加用葫芦素片能在短期内改善肝功能, 葫芦素片是一种老的护肝药, 主要用于慢性肝炎及原发性肝癌的治疗, 因其可逆转细胞免疫损伤, 阻止肝细胞脂肪变性, 抑制肝纤维增生, 能消退黄疸及降低肝酶。两种药物联合应用既有改善肝纤维化, 改善肝功能, 阻止肝细胞脂肪变性, 抑制肝纤维增生, 降低肝酶, 作用更加明显[3]。注意合理的饮食和体育锻炼, 在治疗小儿非酒精性脂肪肝中也占有非常重要的地位。但目前我们还缺少大样本的研究证实, 尚待进一步的临床研究, 以期取得治疗非酒精性脂肪肝肝纤维化更好的疗效。

参考文献

[1] 裘东霞, 郑黎明.扶正化瘀治疗小儿非酒精性脂肪肝肝纤维化20例[J].现代中西医结合杂志, 2009, 18 (35) :4392-4393.

[2] 林胡, 傅君芬, 陈雪峰, 等.肥胖儿童青少年非酒精性脂肪肝病早期肾功能状况研究[J].浙江大学学报 (医学版) , 2013, 42:381-387.

[3] 王建设.儿童非酒精性脂肪性肝病新进展[J].肝脏, 2012, 18 (12) :845-847.

喷洒药物水葫芦10天消失篇2

10天就可杀灭水葫芦。

据介绍, 这种药物由四川一家公司生产。喷洒在水葫芦叶面上之后, 有一股淡淡的香味, 过上5至7天, 原本茂密的水葫芦就会成片死亡, 10天之后沉入水底, 消失于无形。

此前的试验表面, 这种药物不会影响水质, 也不会刺激人体的眼睛、皮肤, 没有毒害作用。

将视效果大面积推广。

“水葫芦和其他生物一样, 也有神经系统, 这种药物的主要原理就是破坏水葫芦的神经系统, 使其死亡。”该药物生产公司负责人说, 重庆已和该公司进行了多次接触, 准备先在江津、云阳选择两个点试喷, 如果效果确实不错, 就在其他水葫芦严重的区域大面积喷洒。

主城附近水葫芦减少。

入秋冬之后, 重庆主城附近的水葫芦大面积减少。朝天门两江交汇处水质清亮, 2009年上半年曾经出现的水葫芦已不见踪影。江北盘溪河水深不到10 cm, 偶尔有一两只水葫芦, 但没有大面积出现。而巴南区的花溪河, 两岸杨柳依依, 水的颜色稍微有点浑黄, 但水质很好, 许多市民在岸边悠闲垂钓, 水葫芦已基本消失。

目前, 两江干流很少看见大面积的水葫芦繁殖, 但部分支流还存在这一现象。

除了喷药只有打捞。

除了喷洒药物外, 目前重庆市治理水葫芦的主要方式是打捞。近段时间内, 云阳汤溪河、忠县、铜梁都有清漂队伍, 出动大批清漂船。这种方式不会污染水质, 但效率不高。因为水葫芦体积蓬松, 所占面积大, 此外打捞出来的水葫芦处理也很困难, 若堆在河边, 过上几个月被水冲入河中, 会重新复活造成污染。

铜梁县最近还想出一个办法, 用网箱将水库中的水葫芦分开, 控制在网箱当中, 利用水葫芦吸收水中的有害物质。但环保人士认为, 这种方法用途不大, 因为不可能在江中设置网箱。

四川喷药灭掉26万亩。

环保部门的资料显示, 最近四川的水葫芦比重庆更严重, 该省80%以上的河流受到水葫芦的影响。为治理“绿魔”, 保证行洪、航运和饮水安全, 四川方面采用喷洒药物的方式, 共治理水葫芦污染26万亩, 目前基本控制住了态势。而2009年6月出现在朝天门的大片水葫芦, 很大一部分就是从四川漂下来的。

多省市欲跨界联手治污。

水葫芦纤维论文篇3

研究结果表明,水葫芦具有有性和无性两种繁殖方式,通常以无性繁殖为主,通过匍匐茎增殖。在适宜的温度和养分条件下,平均每5d就能繁殖一新植株[5] 。水葫芦能开花结实产生种子而进行有性繁殖,穗状花序由淡紫色到绿色,一支花序大约可结300粒种子[6],种子成熟后落入水中。水葫芦种子在水中的繁殖寿命为5—20年[7],在适宜条件下沿河岸水面波动线萌发生长。水葫芦生长的适宜温度为28.30℃,繁殖能力惊人,一株水葫芦可在90d内长出25万株[8]。1hm2水面的水葫芦可繁殖195万株,总重量达2.74万t。

水葫芦的危害主要表现在:①阻断航道。水葫芦的大量生长,影响航运和排泄,成为农业、水利、环保的“头号敌人”。②限制水体流动。如果水体无阳光照射会变得发臭,使水体中的溶氧量减少,抑制浮游生物的生长,破坏河道的生态环境。③为血吸虫和脑炎流感等病菌提供了滋生地。水葫芦覆盖的水面易滋生蚊蝇,为蚊子的幼虫提供了呼吸和繁殖的机会。④破坏饮水资源。由于水葫芦生长过多造成堵塞,水体不能自由流动,各种污染物不能有效清除,人直接或间接吸纳到有污染的水源而生病。⑤水葫芦覆盖的水面加大了蒸腾量,它比敞水面的蒸发量高8—10倍。⑥影响采水点的淡水水质。大量的水葫芦覆盖水面会使水的pH值降低,CO2浓度增高,水的嗅值浓度、色度增高,水中的酸度也增加,使水资源的使用价值大大降低,直至不能饮用。据有关资料报道,每年我国因水葫芦直接危害造成的经济损失高达约100亿元,各地各级政府投入的水治理费用高达5—10亿元左右[9]。

1 快速杀灭

1.1 问题的提出

国内外开展与水葫芦的斗争已经长达数十年之久,常见的化学治理、生物治理方法等均收效甚微。我国各地面对泛滥成灾的水葫芦主要是采用人工和机械方式进行打捞,不但耗费了大量的人力、物力,而且在水葫芦爆发期还会出现打捞速度跟不上繁殖速度的现象,因此特别需要一种能有效控制水葫芦生长和繁殖的技术。

1.2 方案设计

按植物营养和施肥的观点,水葫芦作为一种水生植物,必然存在对某些物质的不同敏感性。我们利用其敏感性,就可寻找到能够有效抑制甚至杀灭水葫芦的敏感物质。由于这些敏感物质自身是植物的必需营养成分,比常见的化学杀灭剂(如除草剂等)的作用速度更快、更经济、更环保。

1.3 材料和方法

材料:考虑到对鱼类等水生动物的安全,我们选用了饲料级原料来配制水葫芦专用生长抑制剂。

方法:采用盆栽试验的方式来探索水葫芦对不同物质的敏感性,以及采用叶面喷施的方法来确定水葫芦生长抑制剂的最佳施用浓度。

1.4 试验结果

对叶片和植株的影响:采用上述设计,我们先后经过数十次重复试验,在众多参试物质(单独和复配设计)中,筛选出了2个基本配方,按0.5%的浓度进行叶面喷施处理后,在气温20—30℃的晴好天气,一般在4—5h时即可明显观察到水葫芦的叶片失水枯萎,12—24h可达到90%以上的杀灭效果,24—48h内达到95%—98%的杀灭效果(图1,见封三)。再经盆栽定量试验测定,采用水葫芦生长抑制剂处理后,在24—48h内水葫芦的体积和重量减少达1/3以上,由此形成了水葫芦生长抑制剂的雏形,并完成了国家发明专利申请。

对葫芦的影响:采用水葫芦生长抑制剂处理后,在气温20—30℃的晴好天气4—5h后通过切片观察,可明显见到水葫芦受害均匀,说明其传导快且均匀(图2,见封三)。

对根系的影响:采用水葫芦生长抑制剂处理,48h后根系腐烂,变黑,无新根;而对照组根毛白色,新根多,生长良好(图3,见封三)。

1.5 产品自身安全性检测

2009年4月8日,由四川大学华西公共卫生学院分析测试中心出具的检验报告结论如下:①急性经口毒性试验。产品的急性经口LD50雌雄性大鼠均≥5000mg/kg,属微毒类。②急性吸入毒性试验。产品对SD大鼠急性吸入LD50≥5000mg/kg,属微毒类。③急性皮肤刺激试验。产品对家兔皮肤无刺激性。经四川省环境检测中心两次取样分析化验,产品对环境的安全性结论意见是:只要将施用浓度控制在适量范围,对水体和环境无不良影响。

1.6 结果与讨论

利用水葫芦对某些物质的敏感性来控制水葫芦的生长发育,甚至有效杀灭水葫芦在技术上是完全可行的。水葫芦生长抑制剂的作用机理完全有别于常见的化学除草剂。由于它自身是植物生长发育的必需营养成分,具有原料来源广泛、成本低廉的特点,只要使用剂量适当,对环境是安全的。由于水葫芦生长抑制剂分子量小,比其他化学除草剂的作用速度更快,效果更易显现。

2 无害化处理

无害化处理的目的:①防止水葫芦再次泛滥。水葫芦的两性繁殖决定了水葫芦只要有极少一部分根系或者埋伏在水下的叶片未受到伤害,若不及时打捞和进行无害化处理,在短期内还存在复发的可能性。②防止水葫芦尸体分解出现二次污染水体[7]。水葫芦含水量高,死亡后极易腐烂,其死亡分解可重新释放养分和重金属而造成水体的二次污染。③防止重金属危害。水葫芦易富积重金属,在资源化利用作为有机肥原料时就必须考虑重金属残留产生新的污染问题,因此必须对富积的重金属进行无害化处理。

无害化处理方法:①及时打捞。水葫芦经快速杀灭后必需及时打捞才能达到有效净化水体,防止其短期内继续萌发和水葫芦死亡分解造成二次污染水体[10]。打捞时间为杀灭后的2—3d,水葫芦死亡失水后即可进行打捞,可采用人工或机械方式进行打捞。②就地发酵。打捞上岸待失水达到一定程度后就可采用就地堆积发酵的方法进行无害化处理。即添加微生物菌剂就地堆垛连续好氧发酵,利用其发酵产生的高温杀灭病菌、虫卵、残存的活体细胞及杂草种子,达到无害化处理的目的,还可大幅度降低运输成本。此外,利用能与H2S等恶臭气味发生快速化学反应的除臭剂,快速消除水葫芦臭气,避免对周围空气的污染,在短期内达到无害化处理的目标。③重金属相对失效处理。水葫芦容易富集重金属[7],直接用作肥料易造成农产品的重金属含量超标。在发酵之前加入特定的重金属失效处理剂就可使水葫芦分解释放的重金属生成难容性沉淀物,达到作物难以吸收利用的目的。

工艺流程:死亡水葫芦—捞取、沥水—破碎、添加微生物发酵菌剂、快速除臭剂、重金属相对失效处理剂—控制水分和pH—就地堆积连续好养发酵—7d左右翻堆一次—腐熟晾干—有机肥。

3 资源化利用——制造成富钾优质有机肥

水葫芦在生长发育过程中,易富集水中的各种营养元素。一般水质越肥,水葫芦生长越好。经发酵处理腐熟后的水葫芦是一种富含多种营养元素的有机肥。据测试结果表明:水葫芦(烘干)有机质含量高达45.00%—49.88%,最高可达63.9%(四川省土壤测试中心测定),NPK总量达9.24%—11.42%。水葫芦含钾量高达6%以上,茎叶钾的平均含量为6.43%[11],对喜钾的烟草、水果等具有良好的效果。水葫芦可直接制成一种富钾的优质有机肥,也可与其它肥料混合后施用,或作为基肥、追肥施用,实现资源的循环利用。

参考文献

[1]ANUSHREE M.Environmental Challenge Vis a Vis Opportunity;The Case ofWater Hyacinth[J].Environment International,2007,(33)∶122-138.

[2]丁建清.恶性杂草水葫芦在我国的发生危害及防治[J].杂草学报,1994,9(2)∶49-51.

[3]朱红钧.凤眼莲生态型河道水质的净化效果[J].化工工业与工程,2008,25(3)∶246-247.

[4]陈志群.国内外水葫芦生物防治研究概况[J].中国生物防治,1996,(3)∶143-145.

[5]胡长伟,孙占东.凤眼莲在城市重污染河道修复中的应用[J].环境工程学报,2007,12(1)∶55-56.

[6]徐金叶.水葫芦的入侵特性和防治措施[J].福建农业科技,2007,(3)∶71.

[7]徐祖信,高月霞,王晟.水葫芦资源化处置与综合利用研究评述[J].长江流域资源与环境,2008,17(2)∶201-202.

[8]中国徐州网.都市晨报.故黄河水葫芦大量繁殖,每天清理5t以上[N].都市晨报,2009-07-13.

[9]水葫芦(原产南美洲的凤眼莲)造成的直接经济损失达100亿元[EB/OL].东方热线,2009-06-01.

[10]安鑫龙,李雪梅.凤眼莲对环境的生态修复作用[J].河北渔业,2008,(10)∶45-46.

水葫芦治理瘦西湖污染可行性分析篇4

关键词：水葫芦,净化作用,治理,水污染,瘦西湖,江苏扬州

水葫芦在原产地巴西由于受生物天敌的控制, 仅以一种观赏性种群零散分布于水体, 1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。1901年作为花卉引入中国, 20世纪30年代作为畜禽饲料、观赏和净化水质的植物推广种植, 后逃逸为野生。由于其无性繁殖速度极快, 现已广泛分布于华北、华东、华中、华南和西南的19个省市, 尤以昆明、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南等省的最为严重, 造成水运河道堵塞, 水体污染。据有关资料统计, 我国每年因打捞水葫芦的费用就高达5~10亿元, 由于水葫芦造成的直接经济损失也接近100亿元。笔者通过研究认为, 水葫芦在大面积水域中由于缺乏管理, 任其泛滥造成灾害。但水葫芦作为一种水生植物有良好的净水能力, 又有观赏价值, 用于城市小面积景观河流、湖泊水体净化可发挥其有利的作用。针对瘦西湖水质生态治理进行研究, 为国内旅游景区用生态方法水治理污染提供参考, 也为相关部门进行城市美化等提供科学依据。

1 水葫芦生物学特性

水葫芦 (Eichhornnia crassipe) , 属于雨久花科水葫芦属, 是多年生宿根浮水草本植物。花为多棱喇叭状, 花色艳丽美观。叶色翠绿偏深, 叶全缘, 光滑有质感。须根发达, 分蘖繁殖快, 管理粗放, 是美化环境、净化水质的良好植物。水葫芦十分喜肥, 尤其是氮肥, 水层养分含量高时, 则植株高大, 根系较短, 开花少, 繁殖快而产量高。在0~40℃的范围内均能生长, 13℃以上开始繁殖, 20℃以上生长加快, 25~32℃生长最快, 35℃以上生长减慢, 43℃以上则逐渐死亡。每年4月底至5月初在老根上发芽, 至年底霜冻后休眠。

2 水葫芦净化水质的作用

水葫芦发达的根系如同一部大功率的吸尘器, 专门吸附水中的氮和磷作为自己的养料, 同时它还会分泌出杀菌因子, 令腐生菌、大肠杆菌的数量大大降低。经计算, 1.5个的标准足球场面积的水葫芦就能把当天800个人排放的氮、磷等元素吸收干净[1]。水葫芦飘浮在水上的“葫芦”部分, 就是一个绝妙的净水器, 它能吸附电厂排放的放射性废水, 除去废水中的锆、铅、汞、铂、银、镉、钴等重金属元素, 同时将氰等有毒物质分解成无毒物质。归纳起来水葫芦有如下良好作用。

2.1 良好的吸收作用

在戴全德等利用水生经济植物对太湖入湖河道污染的控制进行生态工程模拟试验结果表明, 水葫芦净化水质效果最好, 对氨氮、总氮和总磷的净化率分别达到99.0%、88.3%、94.2%。张志勇等采用人工模拟试验方法, 比较研究了水葫芦对4种不同程度富营养化水体氮、磷的净化效果和去除能力得出, 经过21d的净化, 去除总氮、铵态氨、总磷分别为55.82%~86.55%、78.15%~93.54%和76.01%~92.53%[2]。高运强在自然状态下, 30d内水葫芦对水中CODCr的去除率在66%~90%[3]。

2.2 良好的富集作用

水葫芦对重金属离子、农药和其他人工合成化合物等有极强的富集能力、富集系数和净化作用。在适宜条件下, 黄泱等在实验室静态模拟试验条件下, 研究水葫芦的生长及对水体水质的影响。试验结果表明:在20d内, 水葫芦数量增加了97%, 每增殖1g水葫芦可以分别去除氮、磷和CODCr6.62、0.55、55.84mg[4]。在24h内每1kg水葫芦能从污泥中除去铬0.67mg、铅0.176mg、汞0.150mg、银0.65mg、钴0.57mg、锶0.54mg。据陈留根等采用的自然水体养殖和农田施用试验结果显示, 水葫芦对氮、磷、钾的富集系数分别达到6 641、16 667、6 560倍, 42d对氮、磷、钾的吸收量分别可高达40.57、6.59、81.14g/m2。

2.3 良好的降解作用

水葫芦根部能分泌微生物生长所必需的有机和无机物质, 其中部分是微生物生的促进剂, 可促使多种微生物种属和群落的发育。另外, 水葫芦具有发达的根系, 根须长达40~50cm, 飘散在水中, 成为各种微生物理想的栖息场所, 形成了“根际区”, 这样吸附在水葫芦根部的污染物质可通过根系微生物的净化而得到降解。水葫芦通过根、茎、叶输送氧到根区的独特功能也使其根区的好氧细菌对污染物的降解起着重要作用。研究结果证明, 水葫芦对酚、毒杀酚、灭蚊灵、氰等多种有机毒物具有较强的降解能力。

2.4 良好的过滤、凝集、沉淀作用

水葫芦发达的根系与水体接触面积大, 形成了一道密集的过滤层, 当水流经过时, 水中的悬浮物易沉降下来;不溶性胶体为根系粘附和吸附;细菌菌体进入内源生长阶段后发生凝集, 一部分也为根系所吸附, 一部分凝集的菌胶团则把悬浮性的有机物和新陈代谢产物沉降下来[5,6]。

2.5 对藻类良好的抑制作用

水葫芦通过遮光、对营养物质的竞争和根系分泌出克藻物质, 达到抑制藻类生长的作用。因此, 在富营养化的水体中放养就会达到抑制藻类生长、防治水华、处理水质富营养化的目的。

2.6 有效降低水中的BOD、COD的作用

据研究, 水葫芦的水面覆盖度在20%以上时, 能有效降低水体中的BOD, 最适宜的覆盖度为40%, 其次为50%, 主要是通过抑制水中内源性有机物生产量作用。周春祥通过实践证明, 水葫芦在静态污水中14d后对COD降解率为75%, 5~10d BOD降解率为90%, 对铅、锌、铜的去除效果也非常明显。对悬浮物净化效果日平均为39%, 嗅阈直径10d可由35趋于0[5]。同时, 吸收营养盐抑制藻类的生长, 人为捞取水葫芦可减少水中的有机物量, 降低水体中BOD含量。从已有研究结果看, 水葫芦是治污能手, 因此从物种学的角度来看, 水葫芦不是害草。

3 瘦西湖水质污染情况

瘦西湖为城市景观湖泊, 是扬州市著名风景区, 位于市区西北郊, 水域面积约35hm2, 系封闭浅水小型湖泊。水源主要由古运河和天然降水供给, 河道窄、河床浅、进出水量较小, 在非人工补水情况下, 瘦西湖湖水基本处于静止状态。瘦西湖周边也是人口居住密集区域, 每年向湖内排放废水量约50万t, 其中化学需氧量为100t, 使湖水富营养化日趋严重。瘦西湖基本不承担水上运输任务, 并定期清理水面杂物。根据2008~2009年对瘦西湖水质调研测定[6], 参照地表水环境质量标准 (GB/T3838-2002) , 比较主要污染物指标结果如表1所示。

由表1可知, 瘦西湖为Ⅳ—Ⅴ水质, 以CODMn、生化需氧量、总磷、总氮超标较为严重, 生活污水、含磷工业、食品加工企业、化肥生产企业等工业废水是瘦西湖水体污染的来源, 并且加重了瘦西湖水体富营养化。

4 瘦西湖引种水葫芦改善水质估算

据研究, 只有水葫芦的水面覆盖度在20%以上时, 才能有效降低水体中的BOD, 最适宜的覆盖度为40%, 其次为50%。由此推断瘦西湖水域种植水葫芦的净化效果:在瘦西湖引种水葫芦的水面覆盖度为30%, 不影响旅游观光, 对水体净化效果计算公式为:

降低污染指标值=实测指标×资料降解率 (%) ×种植的水葫芦水面覆盖度 (%)

上式中氨氮、总氮和总磷的净化率分别为93.54%、86.55%、92.53%[2], COD降解率为75%;BOD降解率为90%[5]。

计算出年降低水体污染指标为:使水体COD由4.7mg/L降解为3.64mg/L, 降低1.06mg/L;BOD由4.5mg/L降解为4.05mg/L, 降低0.45mg/L;氨氮由1.3mg/L降为0.94mg/L, 降低0.37mg/L, 每年可除氮约9.3t;磷由0.51mg/L降为0.37mg/L, 降低0.14mg/L, 每年可除磷约260kg。另外, 水葫芦还可吸收水体中金属离子、过滤水体浮游颗粒物等。再考虑当年排污量对水体影响, 总体上水葫芦每年可提高水质指标0.5~1.0级, 如此连续种植数年, 对富营养化的生活污水的净化效果就更为显著, 可以完全改善瘦西湖水体。

5 风险评估及规避方法

许多资料报道水葫芦的危害, 归纳起来主要是:水葫芦在污染水体中生长迅速, 成为优势物种, 会降低光线对水体的穿透能力, 影响水底生物生长, 导致其他水生植物减少甚至灭绝。水葫芦生长量很大时造成水体流速下降, p H值和溶解氧浓度降低, 水中CO2浓度增高, 使水体变黑变臭, 水生动植物大量死亡。另外, 过多的水葫芦覆盖水面, 为蚊类等害虫提供适宜的滋生场所, 加剧了生物污染和病菌传播;水葫芦在水体中腐烂, 导致水环境恶化。所有以上危害都是在大面积水域中对水葫芦不进行有效管理, 任其泛滥所致。而对于瘦西湖而言, 水域面积不大, 又有良好的管理措施, 水葫芦种植面积小, 每年春天种植覆盖面为30%的水葫芦, 到夏天水葫芦生长覆盖面增大过多影响观光船只时, 可以适当打捞出部分, 始终控制水葫芦覆盖面为30%~40%。到秋天水葫芦死亡时全部捞出, 晾干可作饲料或肥料。这样投入成本不高, 既净化了水体, 又不污染环境, 两全其美, 不会产生失控的危害。

6 建议

在城市污水治理方面, 虽修建了许多污水厂集中处理, 但在旅游风景区湖泊周边人口居住分散、污水难以回收。即便是污水回收, 因为成本较高, 所以向河流、湖泊中排放在所难免。因此, 在小范围内采用适当的水生植物治理污水是经济可行的方法。这样既改善了环境, 又节约成本, 从多方面考虑都是可取的。水葫芦有许多优良特性, 营养丰富, 能够富集水体中的氮、磷和多种重金属。用于水质污染治理, 能够带来净化重金属、氮、磷、有机废水, 去除废水中的悬浮物等, 具有积极的生态环境效应, 在用于治理城市小范围内污水方面可起到重要作用。

水葫芦在污水中营养丰富时也有疯长的特性, 如不及时加以管理控制, 也会带来二次污染等生态环境负效应。因此, 目前有效规避水葫芦危害的关键是引种前要全面认识水葫芦的特性, 而引种后要有效监控与管理, 强化水葫芦的生态效应, 特别是控制负效应。瘦西湖水域小、水流缓慢, 又是旅游景区, 种植适当数量水葫芦治理污水效果好, 不影响旅游, 成本低、效率高, 而水葫芦又是一种观赏花卉, 又可美化环境, 将产生良好的生态效应。

参考文献

[1]童昌华, 杨肖娥, 濮培民.富营养化水体的水生植物净化试验研究[J].应用生态学报, 2004, 15 (8) :1447-1450.

[2]张志勇, 刘海琴, 严少华, 等.水葫芦去除不同富营养化水体中氮、磷能力的比较[J].江苏农业学报, 2009, 25 (5) :1039-1046.

[3]高运强, 王荣富.水葫芦净化富营养化水体有机物的研究[J].安徽农学通报, 2008, 14 (11) , 74, 64.

[4]黄泱, 吴宏, 许寿斌, 等.水葫芦对三湘江漳州师范学院河段水质影响研究[J].漳州师范学院学报 (自然科学版) , 2008, 21 (1) :78-81.

[5]周春祥, 郞玉农, 李海, 等.水生植物净化污水与生态开发利用[J].农业环境与发展, 2009, 26 (5) :6-9.

水葫芦纤维论文篇5

关键词：水葫芦,厌氧发酵,研究现状

水葫芦,由于其快速生长的特性在我国很多地方已经泛滥成灾,一度造成覆盖水面,堵塞河道,影响航运和防洪,同时不及时打捞会腐烂变臭,成为污染水体的污染源,已被列为世界十大害草之一[1]。因此探索适宜的水葫芦处置与利用技术,显得十分迫切。本文综述了国内外有关对水葫芦厌氧发酵的有关研究进展,归纳了水葫芦不同资源化利用方式,旨在为水葫芦的有效利用提供参考。

1 水葫芦的特性

水葫芦含有丰富的营养成分,其全株(干基) 的主要无机元素含量高于常见的作物秸杆的无机成分含量。水葫芦生长的环境不同,所含的营养成分相差很大。如在富营养化的水体中生长的水葫芦氮、磷含量较高,而在重金属污染的水体中生长的水葫芦重金属含量较高,且主要集中在根部,从根部到茎叶重金属含量是逐级递减的[2,3]。所以,在处理利用不同水体生长的水葫芦时候,要根据具体情况选择合适的处理利用方式才能达到理想的效果。

2 水葫芦厌氧发酵技术

水葫芦的利用方式,主要是能源化利用。此外,将水葫芦用于食用菌基质等研究[4,5]也见报道。近年来,随着世界石化能源危机加剧,生物能源技术研究成为世界各国十分重视的热点领域。因水葫芦生长快、生物量大,将其能源化利用,将显现出巨大的市场潜力。

目前水葫芦能源化技术可以分为水解和发酵、炭化、气化、固化成型以及厌氧发酵制氢和产沼气等几种。国内对水葫芦的能源化利用主要集中厌氧发酵产沼气和制氢,以下分别对这两种技术加以综述。

2.1 厌氧发酵产甲烷

水葫芦的碳氮比对制备甲烷非常适宜[6]。沼气发酵中接种是非常重要的技术,直接影响沼气的产生速度和产气量,对甲烷的含量也有一定影响。目前厌氧产沼气用的接种物为新鲜牛粪、老沼气池的沼渣、腐败河泥或城市污水处理厂的消化污泥等[7]。成都食品公司水葫芦科研组[8]进行了水葫芦与秸秆产气潜力对比研究,认为水葫芦产气潜力高于秸秆,可达400 mL/g TS。查国君等[9]报道水葫芦在25 ℃恒温条件下,其TS产气潜力为634 mL/g,VS产气潜力为834 mL/g。兰吉武等[10]对水葫芦厌氧发酵产气规律在中温和高温下进行了研究,结果表明,相同接种比例条件下,55 ℃条件下产气量更大,产气速度明显加快。陈晓晔等[11]利用水葫芦和餐厨垃圾采用半连续厌氧发酵进行产甲烷的研究。对比了不同温度、pH、底物组成和稀释率对厌氧发酵产气的影响。陈广银等[12]对水葫芦整株、茎和根分别进行批式中温厌氧消化实验,分析发酵过程中pH值,VFA,TOC,TS,VS和固形物的元素及其红外光谱特征,结果证明:在TS负荷为2.0%的条件下,水葫芦整株具有很好的产气特性,整株的甲烷含量、生物转化率均较茎和根高,TS和VS分解率均以茎最高。高运强[13]在试验室进行了接种率、破碎程度、温度等对水葫芦厌氧发酵产气效率影响研究。在中温35 ℃ 下,接种率为1:1,经简单切分后产气效率最高,原料产气率为0.5316 m3/g(TS)。高温消化与中温消化相比,产气率无明显优势。对于水葫芦大规模的厌氧消化而言,选择经济有效的常温或中温范围即可。

以上部分,水葫芦厌氧产甲烷主要集中在实验室研究,中试研究甚少。而曹伟华[14]从实验室研究得出水葫芦产甲烷的最佳条件,应用于中试设计了水葫芦地埋式厌氧消化反应池系统。该系统主体由产酸相和甲烷相两个独立的反应池组成。中试研究还包含了前处理和后处理两个重要的部分。中试期间,常温发酵厌氧产气效果很好,平均产气为1.36 m3/d。

2.1.1 预处理技术

水葫芦虽然含有较高的可发酵物质,具有较高的产气潜力,但因较高木素质含量,影响了水葫芦的实际生物产气量。此外,由于水葫芦含水量高,不仅使反应器中有机负荷量调节困难,也由于它飘浮的特性,使反应器进出料易堵塞。因此,水葫芦的预处理技术尤为重要。

水葫芦切碎处理,可增加微生物接触底物(水葫芦)的比表面积,有利于提高产气。兰吉武等[10]比较了简单切分与粉碎对水葫芦产气率的影响,结果发现简单切分比粉碎可以获得更高的产气量与产气率,分析其原因认为:水葫芦粉碎后粒度小,酸化速度过快,不利于酸化反应与产甲烷反应之间的平衡;水葫芦简单切分后酸化速率较慢,酸化反应与产甲烷反应达到了平衡,有利于反应进行。另一方面,水葫芦简单切分后孔隙率高,产气更易溢出,在一定程度上促进了厌氧发酵反应的进行。

预处理还可以在物理技术上增加化学处理,达到更好的发酵效果。陈晓晔等[11]以水葫芦和餐厨垃圾为原料,研究稀酸浸泡预处理对产气的影响,发现1.0%硫酸预处理后的水葫芦产甲烷量大于未经处理的水葫芦,且系统启动期短。

2.1.2 厌氧发酵产甲烷工艺

为了克服水葫芦易飘浮、易堵塞进出料管道以及进料困难的缺点,国内一些研究者进行了不同发酵工艺试验。周岳溪等[15]研究了厌氧固体产酸相——上流式折板生物膜产甲烷相组成的两相厌氧工艺处理鲜水葫芦的运行特点及机理,试验结果表明,该工艺运行稳定,平均产气量为100 mL/g(鲜水葫芦),气体中甲烷含量高达73.3%~83.4%。陈彬等[16]采用两相反应装置,在接种率1:1条件下,比较了中温(35 ℃)与高温(55 ℃)两种温度对水葫芦发酵的影响, 55 ℃条件下,水葫芦酸化速度慢、产气低缓,且在11~15 d有一个产气停滞过程;但进入甲烷化后,pH值上升速度快,产气速率大,产气集中且总量大,55 ℃ 总产气量比35 ℃高,但增长不明显。

2.1.3 混合发酵

将水葫芦与一些挥发性固体含量较高的有机废物混合发酵,可增加水葫芦的产气量与产气效率。周岳溪等[15]对水葫芦加猪粪两相厌氧生物处置进行了研究,结果表明,1 kg鲜水葫芦平均产气量为330 L为水葫芦直接两相厌氧处理的3.4倍,气体中甲烷含量达74%左右。查国君等[17]在常温下,分离水葫芦为水葫芦渣和水葫芦汁,水葫芦渣与猪粪结合进行批量发酵试验,结果表明:原料的产气率为504.04 L/gTS,甲烷含量65%。对水葫芦汁厌氧发酵的产气及COD降解情况进行了研究,结果表明:水葫芦汁的产气潜力为2.192 mL/g, COD降解率达到91.27%。朱磊[18]的研究证明,将水葫芦加入猪粪中进行发酵,可以很明显的提高猪粪发酵的产气量,其中加入20%的水葫芦时,猪粪的发酵产气率提高40.9%。刘海琴等[19]在室内进行了以水葫芦以及水葫芦添加蓝藻为底料的厌氧发酵产沼气对比试验,试验结果表明:产气高峰期主要集中在发酵前期的30 d,单一使用水葫芦为物料产气速度稍快于添加蓝藻的处理。

2.2 厌氧发酵制氢

水葫芦中含有大量的粗纤维、蛋白质和各种氨基酸,可进一步发酵产生氢气。pH值是影响产氢效率的关键参数,应介于5.0~6.0。周俊虎等[20]采用加热预处理的厌氧活性污泥为接种物,对凤眼莲进行发酵产氢研究。结果表明,凤眼莲茎叶的发酵产氢能力优于整株凤眼莲,在凤眼莲茎叶酶水解前采用强碱(NaOH)的预处理方式优于低酸(稀H2SO4),发酵反应温度35 ℃比55 ℃更有利于代谢产氢。将凤眼莲茎叶经NaOH 预处理和酶解后,控制发酵液pH 值为6 和温度为35 ℃时,得到单位产氢量为49.7 mL/g,最大产氢速率为0.48 mL/(h·g)。程军等[21]以沼气池污泥和水葫芦为混合发酵底物,以活性污泥煮沸处理后扩大培养的优势产氢菌株为接种物,研究其发酵产氢特性及影响因素。试验表明,在沼气池污泥底物中必须加入优势产氢菌株作接种物才能发酵产生大量H2;利用水葫芦作发酵底物时必须预先剔除其富含重金属的根部以防止对产氢细菌的抑制作用;污泥和水葫芦混合发酵过程中必须适当处理浮渣以使得大量H2能及时导出,否则反而会抑制细菌的产氢代谢导致产氢能力明显降低。试验在沼气池污泥中加入优势产氢茵株作接种物时得到的产氢能力最高,单位产氢量为116.3 mL/g TS,平均氢气浓度为64.95%。

3 研究方向与重点

水葫芦纤维论文篇6

关键词：人工湿地,水葫芦,水鳖,城市生活污水,季节温度

城市生活污水主要来自家庭、商业、服务行业及其他城市公用设施等, 目前我国每年近九成的废水未经处理就直接排出, 严重影响对河流水及饮用水水源安全。人工湿地是通过优化自然湿地的功能进行设计和建造的, 是一个人工建造的、工程化的和可控制的湿地系统, 利用湿地中的物理、化学和生物的共同作用, 进行废水的处理。人工湿地具有投资少, 运营成本低, 净化效果好, 废水资源化程度高等特点, 具有广阔的应用前景[1~4]。

人工湿地作为一种新兴的生态处理技术在国内外都得到了很好的发展。第一个用于废水处理的人工湿地于1974年西德建成[5]。目前, 各国针对各自的水环境特点, 研究和实践了各类人工湿地技术。美国有几十家相关的工程设计公司, 奥地利、比利时、丹麦、英国等国家都在使用人工湿地技术。而国内在人工湿地治理污水的研究方面起步比较晚, 但发展迅速, 1990年7月, 国家环保局华南环保所在深圳白泥坑建造了我国第一个规模较大的人工湿地污水处理试验场, 处理7000人的乡镇小区综合污水, 其出水达到了二级处理水平[6~8]。

通过对南昌市湿地植物的调查, 本实验对浮水植物水葫芦、水鳖进行研究, 通过近2年时间的运行结果, 及分别从夏季、秋季和冬季对所选择的植物进行处理效果研究, 初步筛选出适合南昌市实际情况的湿地植物, 为南昌市利用人工湿地处理生活污水工艺设计积累了第一手数据资料。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

本课题实验现场基地选择在昌东高校区—江西师范大学新校区内的污水处理站旁边空地, 原水COD在300~400 mg/L之间波动, 平均值为350 mg/L, 经污水处理站预处理后出水COD在140~210之间波动, 平均值为150 mg/L;原水BOD5在100~150 mg/L之间波动, 平均值为130 mg/L, 经污水处理站预处理后出水BOD5在57~82之间波动, 平均值为65 mg/L。

浮水植物选择水葫芦和水鳖, 2005年种植量占水面面积的15%, 经1年自然成长, 植物数量占水面面积的60%左右。

COD采用重铬酸盐法测定[9];BOD5采用稀释与接种法测定[10]。

1.2 工艺流程选择

具体工艺流程见图1所示。

1.3 设计参数

本试验初步确定其参数范围如下:湿床工艺尺寸:沉水区 (7 m×3 m×1.5 m) 、挺水区 (7 m×3 m×1.5 m) 、浮水区 (9 m×3 m×1.5 m) , 占地面积为420 m2, 其中长宽比:2~5∶1左右;坡度:0~2‰;水深:1 0~30 cm;水力负荷:2~20 cm/d;有机负荷:15~120 kg BOD/ha·d。

2 实验结果与讨论

浮水植物的选择主要考虑不同浮水植物的生长习性、生物量、危害性、耐寒特性等因素, 原则是选择生物量大、繁殖力强的浮水植物, 并观测气候适应情况, 以选出较适宜的水生生物塘植物品种。水葫芦水鳖有较好的复氧作用, 总体净化效果较好[11]。

实验过程中就2005年秋 (9月) 、冬 (12月) 两季和2006年夏 (7月) 、秋 (9月) 、冬 (12月) 三季水葫芦水鳖处理效果 (COD和BOD5) 进行了分析与统计, 其结果如下。

2.1 COD处理效果

从图2和图3可知, 2005年秋季和冬季COD浓度分别在进水时间第6日及第24日达到最大, 说明该时间进水污染较大, 而经水葫芦水鳖人工湿地处理后, COD去除率分别为51%和28%。从图4、图5和图6可知, 2006年夏季、秋季和冬季COD浓度分别在进水时间第21日、第5日及第18日达到最大, 而经处理后COD去除率分别为63%、62%及20%。夏季和秋季处理效果较好, 而冬季处理效果较低原因可能在于冬季水温较低, 影响到水葫芦水鳖人工湿地的处理效率。

2.2 BOD5处理效果

进水BOD5浓度变化与COD浓度变化一致, 经过水葫芦水鳖人工湿地处理后, 2005年秋季和冬季的率分别为74%和25%左右, 2006年夏季、秋季和冬季的BOD5去除率分别为78%、76%和74%左右, 水中BOD5去除效果较好。

水葫芦、水鳖种植密度为15%, 经一年的自然生长后为总水面面积的60%左右, 说明水葫芦、水鳖的生长速度较快, 第一年对污水COD的去除率秋季、冬季分别为50.7%和28.0%, 对污水BOD5的去除率秋季、冬季分别为74.3%和25.0%;第二年对污水COD的去除率夏季、秋季、冬季分别为63.0%、61.7%和20.0%, 对污水BOD5的去除率夏季、秋季、冬季分别为78.0%、76.4%和74.5%;数据表明, 浮水植物水葫芦、水鳖对污水处理的效果较好, 影响处理效果的主要因素为水葫芦、水鳖的数量, 季节对COD处理效果影响较大。实验及数据表明, 水葫芦、水鳖适合南昌地区人工湿地植物。 (如表1)

3 结论

(1) 适合南昌地区的人工湿地植物主要有:浮水植物包括水葫芦和水鳖, 其对污水中COD的去除效率经一年自然生长后最大可达63.0%, 对污水中BOD5的去除效率经一年自然生长后最大可达78.0%。

(2) 季节温度对人工湿地对COD的处理效果影响较大, 因此工程设计参数可按冬季进行设计, 以确保工程完全稳定运行。

(3) 利用人工和天然湿地治理南昌市城市生活污水是可行的, 且是经济的, 值得推广应用。

参考文献

[1]王辉耀, 罗灿.人工湿地处理城市生活污水的实验研究[J].科技信息, 2008 (20) :13-14.

[2]郑蕾, 丁爱中, 左丽丽, 等.人工湿地设计分析[J].北京师范大学学报:自然科学版, 2009, 45 (5, 6) :572-574.

[3]项学敏, 杨洪涛, 周集体, 等.人工湿地对城市生活污水的深度净化效果研究:冬季和夏季对比[J].环境科学, 2009, 30 (3) :713-719.

[4]曹优明.人工湿地对城市生活污水的净化研究[J].水处理技术, 2008, 34 (9) :26-29.

[5]曹优明.美人蕉人工湿地对城市生活污水的净化研究[J].环境科学与技术, 2009, 32 (7) :120-124, 131.

[6]郭杏妹, 刘素娥, 张秋云, 等.三种人工湿地植物处理农村生活污水的净化效果[J].华南师范大学学报:自然科学版, 2010 (1) :105-109, 122.

[7]陈发先, 王铁良, 柴宇, 等.人工湿地植物研究现状与展望[J].中国农村水利水电, 2010 (2) :1-4, 12.