华东师范大学学报（自然科学版）

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前言

黄民生

2018 (6): 1-1.

摘要 ( 190 )

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好氧反硝化菌及其在污水处理和环境修复中的研究进展

丁钰, 张婷月, 黄民生, 何岩, 曹承进

2018 (6): 1-11,67. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.001

摘要 ( 469 )

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好氧反硝化菌由于其可以进行同步硝化反硝化的独特优势，给传统生物脱氮带来了新思路.本文综述了好氧反硝化菌的分离方法、种类及其影响因素，从电子传递瓶颈理论和酶学理论两方面探讨了好氧反硝化作用机理，介绍了它们在污水处理和环境修复方面的应用.研究表明，温度、溶解氧（DO）、碳源、碳氮比和pH值对好氧反硝化过程影响明显，且好氧反硝化菌在适宜条件下都有高效的脱氮效率.不过，目前好氧反硝化菌在环境修复应用方面仍有着效果不稳定等不足，和实验室研究有着一定的差距，需要进一步的探究.系统总结了好氧反硝化菌的分离方法、种类、反应机理、影响因素以及污水处理和环境修复中的应用.

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基于城镇生活污水厂提标改造的新型原位强化脱氮装置试验研究

崔贺, 杨银川, 黄民生, 杨乐, 尹超, 何岩, 曹承进

2018 (6): 12-21. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.002

摘要 ( 433 )

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为了有效强化城镇生活污水厂的脱氮效率，研发了一种新型原位强化脱氮装置——管式生物净水装置（Tubular bio-purification device，TBD），分别以丝瓜络、棕丝、甘蔗渣和化学纤维填料等4种固体材料为TBD的填充基质，通过对比不同基质类型的TBD的强化脱氮性能，得出TBD的最佳填充基质，并结合基质生物膜的高通量测序结果解析其脱氮机理.结果表明，以甘蔗渣为填充基质的TBD对水体中氮素的去除性能明显优于其他基质，其对NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N及TN的平均去除率分别可达72%、64%、97%和82%，经过其净化的水体NH₄⁺-N及TN浓度均可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）规定的一级A标准，因此甘蔗渣是TBD的最佳填充基质；填充甘蔗渣的TBD的微生物物种丰度和多样性较高，其Chao1指数为9 743.55、Shannon指数为6.37，其微生物群落结构中反硝化相关菌群占绝对优势（23.75%），并含有一定比例的硝化（7.73%）及厌氧氨氧化（2.0%）相关菌群，表明填充甘蔗渣的TBD内部环境有利于脱氮功能菌群的富集和生长.本研究以期为该装置服务于城镇生活污水厂提标改造过程中强化脱氮的工程化应用提供依据和参数.

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异养硝化-好氧反硝化细菌的筛选及其脱氮性能研究

张婷月, 丁钰, 黄民生

2018 (6): 22-31,87. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.003

摘要 ( 666 )

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为寻求高效水体脱氮手段，从龙泓涧梯级塘底泥中筛选出以Pseudomonas菌属为主、具有异养硝化-好氧反硝化功能菌群，将其命名为LHJ-1.异养硝化和好氧反硝化性能研究结果表明，菌群LHJ-1具有明显的异养硝化功能，对NH₄⁺-N和TOC利用率分别达99.90%和56.69%，且表现出较高的反硝化能力，对NO₃^--N和NO₂^--N的转化率分别为92.46%和89.67%.由不同环境因素（碳氮比、碳源、pH值和溶解氧）影响实验可知，多种环境因子均对菌群LHJ-1脱氮效果具有较大影响，因此在实际应用中需考察不同环境因子，以找出最佳生长条件，获得最大脱氮效率.异养硝化-好氧反硝化菌群LHJ-1的筛选在水体脱氮除碳中具有广阔的应用前景.

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海绵城市的发展沿革及其对径流污染控制的研究现状

杨银川, 肖冰, 崔贺, 黄民生, 邹颖, 何岩, 曹承进

2018 (6): 32-42. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.004

摘要 ( 515 )

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以国内外海绵城市建设理论体系的发展历程为出发点，探究各国海绵城市建设异同与发展经验，继而以海绵城市建设最为典型的单项措施——雨水花园为例，从其结构组成、水力特性以及植物配置等方面分析其对径流污染的控制效应，以期为我国海绵城市建设提供理论借鉴.最后提出了海绵城市建设与运行存在的堵塞和蚊虫孳生等潜在问题与风险，并对我国海绵城市建设提出建议和展望：借鉴国外海绵城市建设理论体系发展历程的同时需要实现海绵城市建设真正意义上的"中国化"；因地制宜，注重区域差异性；加强现场试验，进一步探究海绵城市对径流污染的控制机制；与此同时，堵塞和蚊虫孳生作为海绵城市建设与运行存在的潜在问题与风险也应予以重视.

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典型海绵工程单项措施的污染物减排效应分析

杨银川, 肖冰, 崔贺, 黄民生, 尹超, 何岩, 曹承进

2018 (6): 43-49,112. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.005

摘要 ( 400 )

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以我国海绵工程实施较早、规模较大的池州市的典型海绵工程单项措施（雨水花园、植草沟）为研究对象，通过跟踪监测已实施海绵工程改造和未实施改造的两个居民区内径流雨水水质，探究海绵工程改造对居民区径流污染的减排效应.结果表明：改造后小区出水污染物浓度显著低于未改造小区；雨水花园较植草沟出水污染物浓度更低，水质更稳定.最后对雨水花园和植草沟的技术经济指标进行了分析.

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洱海调蓄多塘湿地磷截留效果及影响因子研究

李丹, 黄民生, 郑丙辉, 储昭升

2018 (6): 50-58,121. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.006

摘要 ( 396 )

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为考察洱海调蓄多塘湿地对磷的截留特征及效果，选取流域内12个调蓄多塘湿地进行定期跟踪调查，评估湿地中磷的截留性能，识别调蓄多塘湿地中磷的截留特征，解析调蓄多塘湿地中磷去除的主要影响因子.结果表明：调蓄多塘湿地的建立能够有效拦截面源污染携带的磷污染物，提升出水水质.湿地中η（PO₄^3--P）、η（TP）和η（SS）平均截留效率分别为43.44%~93.88%、27.71%~89.67%和21.84%~62.12%.枯水期进水磷浓度高于丰水期，且枯水期磷的截留效率优于丰水期，枯水期间歇性断流提供足够的停留时间，有助于污染物的去除.ρ_o（TP）与ρ_i（PO₄^3--P）（R=0.297）和ρ_i（TP）（R=0.304）显著正相关，η（TP）分别与调蓄多塘湿地进水ρ_i（PO₄^3--P）（R=0.665）和ρ_i（TP）（R=0.740）呈显著正相关.调蓄多塘湿地对磷的持留效率主要取决于进水中磷酸根所占比例及总磷的浓度.该研究以期为调蓄多塘湿地在磷入湖负荷削减、流域污染治理和水体修复等领域的应用提供可靠的案例支持.

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垂直流人工湿地强化农村生活污水脱氮试验研究

崔贺, 陆昕渝, 常越亚, 黄民生, 李丹, 何岩, 曹承进

2018 (6): 59-67. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.007

摘要 ( 489 )

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以"陶粒"单一填料和"陶粒+沸石"组合填料的两种垂直流人工湿地试验装置为研究对象，评价两种试验装置用于农村生活污水的脱氮性能，并结合湿地植物对TN去除的贡献率及微生物群落多样性解析其脱氮机理，以期为该湿地系统服务于农村生活污水强化脱氮的工程化应用提供理论依据.结果表明：采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地对污水中NH₄⁺-N及TN的平均去除率高于采用"陶粒"单一填料的垂直流人工湿地的23%和25%，且其出水的NH₄⁺-N及TN浓度均满足一级B标准（GB 18918—2002）的要求；两种垂直流人工湿地中植物吸收对污水中TN去除的贡献率均低于0.5%，因此填料吸附和微生物净化是该湿地系统脱氮的主要途径；采用"陶粒+沸石"组合填料的垂直流人工湿地中的微生物群落结构具有更高的多样性；组合填料式人工湿地的植物根系及填料中具备丰富的硝化和反硝化功能菌群，从而为该湿地系统应用于农村生活污水的强化脱氮提供了有力保障.

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城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

何岩, 陈静涵, 黄民生, 许怡雯

2018 (6): 68-73,130. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.008

摘要 ( 445 )

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PDF(977KB) ( 392 )

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系；指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比（C/N）生境，今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用，包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等，以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系；不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角，而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.

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内源硫影响污染河湖磷营养盐环境行为的研究进展

许怡雯, 韩静, 何岩, 黄民生

2018 (6): 74-80. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.009

摘要 ( 401 )

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PDF(1027KB) ( 447 )

硫和磷都是生物地球化学循环中重要的生源要素，两者的环境行为和耦合机制共同影响着污染河湖内源污染的释放.本文总结了污染河湖沉积物中硫与磷的环境行为以及它们之间耦合机制的最新研究进展，指出硫驱动的磷释放进而造成的水体富营养化是污染河湖中值得重视的环境问题，并同时对硫循环与其他生物地球化学循环耦合过程的研究提出展望，以期为治理污染河湖中的内源污染提供借鉴.

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LAS在城市黑臭河道中的生物降解

尹超, 黄民生, 何岩, 崔贺, 王迪芳, 张婷月, 肖冰

2018 (6): 81-87. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.010

摘要 ( 426 )

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PDF(943KB) ( 306 )

采用"river-die away"研究不同环境条件下阴离子表面活性剂LAS在上海市普陀区李湾河黑臭水体中的降解.探究不同的温度、pH、LAS初始浓度、葡萄糖和曝气条件对LAS生物降解的影响.结果表明：温度由10℃升至30℃，LAS降解半衰期由6.5 d降至2.5 d；表面活性剂在pH值为8.5±0.2时的降解性能优于pH值为7.5±0.2和pH值为9.5±0.2的降解性能；各实验组降解半衰期随着LAS初始浓度增大而增大（由2.9 d增至3.4 d）；添加葡萄糖会抑制LAS生物降解，连续曝气会促进LAS生物降解.

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感潮型重污染河道内源硫、铁与氮行为的耦合作用

关会敏, 朱瑾, 何岩, 黄民生, 周焜, 朱林林

2018 (6): 88-96. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.011

摘要 ( 399 )

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PDF(1724KB) ( 373 )

为研究感潮作用对重污染河道内源硫、铁与氮变化的影响及其耦合关系，本研究以上海重污染感潮型河道为对象，通过模拟感潮型河道以探究稳定水位期泥水界面不同形态硫、铁和氮的动态变化，并借助于黑色关联度分析来解析内源硫、铁与氮行为的耦合作用.结果显示感潮模拟组上覆水NH₄⁺-N削减率高达（82.2±1.92）%且TN削减率高达（86.49±2.31）%，表明感潮作用会影响泥水界面形成的好氧-缺氧-厌氧动态分布并促进硝化-反硝化耦合过程，有利于泥水界面总氮与氨氮的削减.灰色关联度分析结果显示间隙水硝态氮与还原态硫和铁的关联度最高为0.910 5和0.858 7.表明硫化物与二价铁对硝态氮的影响最为显著，推测感潮型重污染河道内源硫、铁与氮存在硫自养反硝化和铁自养反硝化的耦合作用.该研究有望为重污染感潮型河道修复与治理提供理论参考.

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城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析

韩静, 许怡雯, 何岩, 黄民生

2018 (6): 97-104. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.012

摘要 ( 382 )

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通过比较3种介体材料（生物炭、毛毡和无纺布）对城市河道总氮削减强化的效果，发现经过84 d的运行，相比空白组，无纺布对总氮的削减强化效果最好，削减率可提升23.4%；其次是毛毡，削减率可提升13.9%；生物炭对总氮削减效果不佳.在此基础上，系统探究了不同介体强化组中的微生物多样性及结构分布特征，表明与空白组相比，无纺布组可以显著增加菌群多样性和丰富度，而且与氮转化相关的变形菌门丰度明显高于毛毡组和生物炭组，特别是一些典型的反硝化菌属Azospirillum、Thiobacillus和Azoarcus的丰度均显著高于其他实验组，而与反硝化菌存在竞争关系的产甲烷菌属Syntrophorhabdus低于空白和生物炭组；毛毡组的微生物菌群结构呈现出与无纺布相似的趋势，但其中的反硝化菌属丰度均低于无纺布组；生物炭组微生物群落组成与空白组最为相似，推测无纺布介体材料具有较好的生物相容性，更有利于挂膜，从而促使反硝化菌属的生长.综合比较，无纺布介体材料更有利于对城市河道总氮的削减.

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海绵城市中海绵体的蚊幼孳生现状及成因分析——以池州市为例

肖冰, 杨银川, 陆昕渝, 李欣然, 黄民生, 尹超, 何岩

2018 (6): 105-112. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.013

摘要 ( 423 )

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海绵城市的建设是为了解决城市水问题，但由于积水，海绵体中可能伴生着蚊幼孳生的风险.为研究海绵体中蚊幼虫孳生现状及其成因，为其蚊害防治提供相关依据，本研究于2017年3月至2017年11月，对池州市典型海绵体进行积水、水质和蚊幼监测.结果表明，池州一中雨水湿塘1（溢流口）中水质较差（劣V类），积水时间较长（2~3个月），周边血源充足，天敌缺失，存在蚊幼孳生现象，蚊幼虫密度在2017年6月至8月分别为1.6条/勺、2.2条/勺、1.0条/勺，勺指数为100%、50%和20%，存在一定蚊害风险，需采取相关措施.其余海绵体未发现蚊幼.海绵体建设可能增加蚊虫孳生，因此在海绵体的规划设计及运行维护阶段都需考虑该风险.

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城市水绿复合系统的蚊虫孳生现状及机制分析——以上海市长风公园水体滨岸和外环西段绿地排水系统为例

肖冰, 陆昕渝, 黄民生, 李欣然, 尹超, 何岩

2018 (6): 113-121. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.014

摘要 ( 410 )

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选取长风公园滨岸带和外环西段绿地排水系统为对象，通过对比分析其蚊幼孳生的效应及成因，为城市水绿复合系统蚊虫的防治提供理论依据.结果表明：由于水质较差、植物遮挡、天敌缺失和光照较弱等原因，外环西段绿地排水系统（劣V类）蚊幼密度显著高于长风公园滨岸带（IV类）（p<0.05），外环西段绿地排水系统在高峰期蚊幼密度可达157.6条/勺.夏季由于相对封闭且植物生长过密，长风公园菖蒲坑中蚊幼繁殖期较短（春末夏初），但密度较高；而荷花池水面开阔且与银锄湖连通，蚊幼密度较小；铁臂山水池的堆石驳岸亦为蚊幼提供了孳生场所.两区域均有一定的蚊害风险，应根据两者情况采取填坑、开口、卫生治理等蚊虫防治措施.由于蚊虫主要为淡色库蚊，以成蚊形式越冬，两地的血源密度差异导致其蚊幼初次出现的时间相差近20 d.根据冗余分析，蚊幼密度与溶解氧和叶绿素a浓度呈负相关，与NH₄⁺-N、TP、BOD₅和COD_Mn浓度呈正相关.

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上海东区水质净化厂尾水湿地池水质与蚊幼孳生分析

陆昕渝, 肖冰, 黄民生, 何岩, 李欣然, 尹超, 冷培恩

2018 (6): 122-130. doi: 10.3969/j.issn.1000-5641.2018.06.015

摘要 ( 441 )

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以上海东区水质净化厂尾水深度处理人工湿地池为例，探究其水质等环境因子与蚊幼孳生的关系.使用综合污染指数（P）法及有机污染指数（A）法对2017年5月至11月内湿地池水质进行了评价；使用勺捕法于同期内对湿地池中共14个样点的蚊幼孳生情况进行了监测.分析表明：①上海市东区水质净化厂湿地池水质优于地表水V类标准；②淡色库蚊蚊幼密度在水质综合污染指数较高的水中更大，最高可达143.1条/勺；③淡色库蚊蚊幼密度在5月至8月内较高，且随着温度的降低而减少；④淡色库蚊蚊幼密度在可受到阳光直射的区域显著小于长期受遮蔽的区域（p<0.05）；⑤淡色库蚊蚊幼密度在叶绿素a浓度偏高时较小，过量的浮萍覆盖可抑制蚊幼孳生.

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