强化浅基质层干植草沟对道路径流的脱氮效果

搭建6个不同结构和介质组成的浅基质层干植草沟模拟柱,在基质层添加较多发酵木屑,利用进水期的脱氮作用,并设置饱水层提高设施落干期脱氮能力,从而强化设施全周期脱氮效果.以半人工道路径流作为进水,考察各模拟柱运行效果,并结合分层取样水质检测结果和模拟柱内体积含水率、ORP的变化过程,分析氮素在不同模拟柱内的去除机制.结果表明:在运行参数相对实际应用环境更为不利的条件下,设置饱水层的模拟柱的TN去除率在67%～78%; TN去除过程主要发生在进水期,且在含较多发酵木屑的基质层即被大量去除;设置饱水层不仅可提高落干期设施脱氮能力,还可保证较浅的基质层在进水期快速达到适宜反硝化的缺氧条件,从而保证进水期设施的脱氮效果;设置持水性过渡层并在其中放置有机质可以有效平衡饱水层碳源补给并控制有机质淋失的问题.     

流域土壤基质与非点源磷污染物作用的3种模式及其环境意义

以华北地区典型农业流域为研究对象,针对流域不同空间分布和干扰程度下的土壤基质与污染径流中磷素的相互作用过程进行了模拟研究.研究发现,土壤基质与磷的作用过程呈3种模式,持留型、释放型及持留-释放转换型.持留型土壤基质对污染径流中磷酸盐具有较强的吸附作用,能有效持留径流中的磷素;释放型土壤基质则以解吸过程为主导,向径流中释放大量的磷素;持留-释放转换型土壤基质则呈动态性,当径流中磷酸盐含量较低时,解吸过程占优,以磷素释放为主,当径流中磷酸盐含量较高时,吸附过程占优,以磷素持留为主.结果表明,在自然环境及人类干扰的作用下,流域异质性景观下的土壤基质与非点源污染物的作用过程差异明显,其生态功能具有时空动态性.从非点源污染发生的角度来看,在空间上,土壤基质可成为污染物的汇或释放源;在时间上,同一区域存在源-汇功能的动态转化.因此,异质性景观中土壤基质与污染物作用过程动态机制的认识与判定,对于流域尺度上有效控制非点源污染十分关键.     

雨水径流截流渗滤系统控制城市面源污染的中试研究

设计雨水径流截流渗滤中试系统,监测其对汇水路面上降雨径流的长期净化效果,分析2次典型降雨径流的污染特征及系统处理效果.结果表明,路面径流污染严重,SS、COD、TN、TP的平均浓度分别为361、135、7.88和0.62 mg/L;长时降雨形成的径流表现出明显初期效应,前25%水量中所含的SS、TP、DTP及PO34-...     

新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究

根据东莞市同沙水库集水区内工业区降雨径流的水质、水量特征,采用新型折流式人工湿地对其进行模拟及实地降雨径流净化研究.对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行对比,分析COD、SS、TN、TP、NH4+-N以及重金属Pb、Zn、Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨它们的主要去除机制.模拟净化研究中,除TN外,湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类质量标准,TN达Ⅳ类标准;且大部分污染物在湿地前端被去除.实地降雨径流净化研究中,COD、SS、TN、TP及NH4+-N的平均去除率分别为90.9%、97.0%、83.4%、92.2%、90.0%;重金属Pb、Zn、Cu的平均去除率分别为98.4%、94.1%、93.6%,出水均能达地表Ⅲ类水标准.研究表明,折流式人工湿地系统对工业区降雨径流的净化效果显著,湿地系统具有较强抗冲击负荷能力.另外,小幅温度变化对湿地系统中污染物的去除影响不大.     

海绵城市试点区域内面源污染发生过程及其对水体污染负荷贡献评估

低影响开发(LID)作为我国海绵城市建设中最为重要的技术手段,能够有效解决大概率小降雨事件带来的径流污染问题,然而海绵城市试点区域内城市面源污染的发生全过程与污染输出特征规律鲜有报道.本研究选择已经建成的海绵城市建设试点区域,在地块尺度上研究多个不同降雨事件中城市面源晴天污染物累积量、降雨径流冲刷量、LID削减量、外排后对河流水体的污染输出量.结果表明,LID建设区域内街尘的累积范围为7.82~33.36 g·m-2,降雨冲刷量为0.29~4.90 g·m-2,街尘的径流冲刷率为0.9%~62.7%;LID设施对降雨冲刷的固体悬浮物(SS)削减率达90%,即占街尘累积量的13.1%~16.7%,发生溢流时SS输出量占街尘累积量的0.6%~3.8%,占径流冲刷量的3.9%~5.0%.LID径流的调蓄能力大于其设计降雨量(即在降雨量为21 mm)时径流无外排,经过LID设施外排径流水中COD、NH+4-N、TN、TP浓度均低于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅳ类水标准.另外,LID设施对颗粒物中小于10μm和大于250μm的细颗粒物去除率较高,且微地形和常规性清扫(人工清扫和机械清扫)均对城市面源污染物累积和迁移分布产生影响.上述发现揭示了LID建设区域内城市面源的发生规律,可为定量评估LID工程绩效提供科学依据.     

黄土高原植被重建对小流域水循环的影响

在黄土高原,植被重建是减少水土流失改善区域生态环境的有效措施,因而植被重建对水分循环的影响成为黄土高原地区生态环境问题研究的核心。论文利用流域对比分析法,以位于甘肃省西峰市南小河沟流域的一条森林小流域和一条荒坡草地小流域为对象,通过对1956～2000年水文要素的监测和分析,得出:44年内森林植被累积减少地表径流37％;前15-20年内植被减流作用随树龄的增长而增加,后24～30年植被的减流作用几乎保持不变;月径流量的减少主要集中在6-9月份;森林小流域相对于对比小流域,44年内土壤含水量累积减少约222mm,平均每年减少5mm;而蒸散量相对荒坡草地流域累积增加了620mm,平均每年多蒸散14mm。     

雨水口截污装置对径流污染的控制效果

城市降雨径流污染对水环境造成严重危害,市政雨水口作为收集雨水的构筑物,可以改造为源头截污设施。试验采取雨水口增设截污网篮的形式,对雨水口进、出水进行了采样检测,分析结果表明:径流雨水中污染物成分复杂,在雨季初期及降雨间隔时间较长的情况下,径流污染负荷尤为明显。截污装置以物理截留功能为主,对SS去除效果较好,场降雨平均去除率为54.5%,对COD、可滤残渣等污染物的去除效果相对较差。截污装置作为一种简易净化措施,可以应用于新建、改建及扩建地区的市政雨水口,起到控制径流污染、缓解黑臭水体的功能。     

降雨-径流过程中土壤表层磷迁移过程的模拟研究

以人工降雨的方法，对巢湖边旱作表层土壤在降雨后所产生的磷迁移过程进行了研究，结果表明：在两种雨强植（70mm和35mm）90min内模拟的降雨过程中，供试的土壤产生两种径流模式：表面径流和土壤内部培中流，降雨强度大，表面径流和壤中流始流时间早，水流量和深度相应高，累积输出也多，相同雨强下，农田作物的覆盖作用胡促进壤中流，减缓表面流，但对始流时间的影响不大，4种模拟土类型的表面径流累积输出的大小顺序为：BN70（降雨量70mm，盖度为0）＞BC70（降雨量70mm，盖度为80％）＞BN35（降雨量35mm，盖度为０）＞ＢＣ３５（降雨量７０mm，盖度为０）＞ＢＣ７０（降雨量７０mm，盖度为８０％）＞ＢＮ３５（降雨量３５mm，盖度为０）＞ＢＣ３５（降雨量35mm,盖度为８０％），培中流的量序为：ＹＣ７０＞ＹＮ７０＞ＹＣ３５＞ＹＮ３５，裸露土壤的总磷浓度曲线呈波浪状递减，作物覆盖土壤则呈均匀缓慢的递减趋势，土壤物理结构和作特特征对溶解性总磷的变化趋势起主导作用，在中到大雨条件下，壤中累积输出的径流量都低于表面流，差幅决定于土培表层界面特征，表面径流中的磷迁移量是土壤中流的３－４倍。     

多塘湿地对降雨径流的截留特点

为考察降雨过程对径流发生的影响及其对多塘湿地进出水水质、水量的影响,基于2017年8月25日和9月6日两次降雨过程中湿地进出水水质水量长时间的变化特征,探究降雨过程中湿地水质水量变化及污染物净化特征. 结果表明:①多塘湿地进水量峰值出现的时间滞后于降雨雨强峰值及累计雨量峰值. 降雨雨强对湿地进水量影响不显著,而累计雨量影响径流的产生量,进而影响湿地进水量,造成湿地水力负荷急剧上升,最高达2.45 m3/(m2·d). 降雨过程中多塘湿地水位上升,水深加深,有效容积增大,水力停留时间延长. ②进水水质变化随降雨过程无显著规律,但进水污染物负荷量始终大于非降雨期,说明降雨期间径流污染仅采用污染物浓度洪峰控制是不充分的,特别是雨季降雨频繁的地区,应重视污染负荷对多塘湿地净化效能的影响. ③降雨期间多塘湿地对径流污染有良好的截留作用,TN、TP去除率分别为33.6%~88.7%和25.2%~78.0%. 研究显示,进水水力负荷的增加增强了湿地的扰动,导致部分单元污染物出口浓度高于进水,但由于调蓄塘-表流湿地-塘-生态浮床-稳定塘耦合工艺的梯级单元有助于湿地系统对污染物消纳截留,增强了湿地对降雨径流的截留稳定性.      

基于SWAT模型的泗河流域除草剂迁移模拟

泗河流域农药污染对南四湖湖泊乃至南水北调工程具有重要的影响,为了解流域农药迁移过程并对其采取治理措施,本研究在泗河流域通过实地采样与调查、室内实验分析、数据统计等手段,借助SWAT模型对流域除草剂阿特拉津及其代谢产物进行迁移模拟.结果表明,除草剂输出与流域径流量有很高的相关性,输出时间以7~8月份为主,输出量占全年的69%以上.且受河道长度、耕地分布等因素的影响,阿特拉津的输出量以东部上游地区和中部地区为主,流域出水口处的阿特拉津输出量居中等水平;阿特拉津代谢产物DEA和DIA的输出量的空间分布相似,以下游流域出口处和中部地区为主.本研究可为流域除草剂迁移治理提供理论支持.     

降雨特性对路面初期径流污染沉降去除的影响

采用自由沉降试验对2008年2月~2009年3月南京机场高速公路令桥段30场降雨事件的初期路面径流进行监测,考察了污染物去除效果,分析了降雨特征、季节变化、径流初期SS浓度、温度以及pH值与径流沉降去除效果的相关性.结果表明,经过2h自由沉降后,SS去除效果最明显,平均去除率可达33.26%;COD及Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属平均去除率均在20%左右.由聚类分析可知,降雨量、平均雨强对SS、COD沉降2h去除率影响最大.夏季和冬季SS沉降2h平均去除率分别为42.13%和20.76%,而COD和重金属去除率随季节变化不大.径流初期SS浓度值与SS沉降2h去除率相关性较好,相关系数达到0.6864;温度与SS、Pb沉降去除率分别在0.01和0.05水平上显著相关;溶解态含量较高的Zn受pH值的影响较大.     

SWMM模型综述

综述了非点源污染模型的体系,对SWMM模型的原理进行了阐述,如汇水单元产生径流的模拟过程及其原理、污染物累积及冲刷过程的原理、输移模块的模拟原理等。概括了SWMM模型在国内外的研究进展和应用。     

六叉河小流域不同景观结构中径流磷形态差异分析

选取巢湖六叉河小流域,研究了流域内不同类型景观降雨产流过程中径流磷素的形态差异.结果表明,旱地径流中总磷、溶解性总磷、颗粒态总磷、总活性磷、颗粒态活性磷的浓度最高,水稻田次之,河道中最低.颗粒态磷是旱地和水稻田磷索输出的主要形态,颗粒态活性磷占总活性磷的80%以上;而河道径流中各种磷形态浓度值均较低,总磷浓度均值在0.4mg·L-1以下,磷素输出以溶解态磷为主.磷素由旱地经过水稻田向河道传输过程中,颗粒物浓度显著下降,河流中颗粒态磷浓度降低至50%左右,活性组分浓度显著降低.由水塘、沟渠等组成的多水塘系统不仅降低了磷素输出的总量,而且对活性磷有较强的削减作用,在非点源流域控制及水源地水质保护方面有重要意义.     

常见基质对暴雨径流中磷素去除效果的比较研究

选取沙子、土壤、沸石、白矾石、陶粒、钢渣、石灰石、蛭石和碎石9种常见的基质,通过吸附和解吸实验、静态吸附实验和动态模拟实验,较为系统地研究了这些基质的吸附特性以及去除暴雨径流中低浓度磷素污染物的特性,并分析了影响基质去除磷素的影响因子.结果表明,9种供试基质对磷酸盐的动态去除效率要比其他形态磷高,对磷素的平衡吸附量大小顺序为：沸石、土壤、蛭石 ＞陶粒、钢渣、石灰石 ＞碎石、沙子、白矾石,对磷素的动态吸附能力为：沸石、石灰石、白矾石、土壤＞钢渣、碎石、沙子＞陶粒、蛭石.另外,蛭石、陶粒和钢渣在对暴雨径流中磷素的静态和动态吸附过程中出现了磷释放现象,其它基质对磷酸盐的动态吸附能力较强,去除率介于30%～87%.综合分析以上多种因素,为了去除暴雨径流中的低浓度磷素,沸石、石灰石和土壤是比较理想的工程基质材料.     

复合填料生物渗滤系统处理城市雨水径流的研究

为有效控制无锡市道路雨水径流面源污染,根据当地径流污染的特点,设计了能去除多种道路径流污染物的复合填料生物渗滤系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对道路雨水中的悬浮性颗粒物(SS)、耗氧有机污染物(COD)和氮磷污染物均具有明显的去除效果;所有类型的复合填料生物渗滤系统对于SS均具有较高的去除率,能够达到90%以上;以活性炭填料为主的渗滤系统(GAC)对于COD和磷类污染物的去除效果相对较优,以沸石填料为主的渗滤系统(ZFM)对氮类污染物的去除效果相对较优.木屑在系统中的添加能够有效提高系统对氮类污染物的去除率;在系统中混合分散放置木屑的装填方式相较于集中分层的装置方式能够减少木屑溶出物的释放,可使系统达到更高的COD和氮磷污染物的去除效率.     

连续极端降雨对东江流域水质影响分析

为研究连续极端降雨对饮用水源型河流东江水质的影响,分析流域近38年极端降雨事件发生特征,并结合水文水质数据初步分析其对水质的影响.基于SWAT2012建立东江流域高精度模型,研究极端降雨过程中主要污染物通量变化过程及其对水质的影响.结果表明,东江流域近38年极端降雨事件共发生173次,丰水年频次要高于其他年份,年内受气候影响主要集中在3～9月(80%),峰值主要出现在降雨量最高的6月;在空间上增城-博罗-惠州-龙门一带极端事件发生频率最高.降雨量与浊度、TP、氰化物、Pb、Fe和Mn的浓度值均呈显著正相关,其中与浊度、TP的相关系数相对较高,与p H、电导率和Zn的浓度值等呈极显著负相关,水质在一定程度上受到降雨的影响.浊度、TN、NH4+-N及TP浓度值均在暴雨径流期出现不同程度的上升趋势,其中浊度和TP浓度值变化趋势与流量呈显著一致,其峰值出现要早于流量峰值(约1 d),存在显著初期冲刷效应; p H变化过程则与流量相反,成"V"字形,可能是受上游山区降雨、土壤酸碱度及产汇流条件影响; NH4+-N受初期冲刷及洁净雨水稀释则呈现前期高,中后期低的特征.污染物负荷与径流量变化趋势较为一致,TN、NH4+-N及TP污染通量峰值要晚于(约1d)流量峰值的出现,这与污染物浓度峰值出现规律不同;污染物负荷主要在暴雨径流期呈现明显增加趋势,以59. 48%的径流量输送污染物占比达到了:COD 68. 42%、NH4+-N 54. 68%和TP 70. 20%,呈现时间短、污染物负荷冲击强等特点,对东江饮用水源水质造成较大的影响,建议通过强化初期雨水治理减少暴雨径流期对水质风险的影响.     

A~2O-人工湿地组合工艺对污水中油类物质的去除研究

以河源市城南生活污水处理厂为平台,研究了A2O-人工湿地组合工艺对污水中油类物质的去除效果。结果表明:经过A2O-人工湿地组合工艺处理后,污水中油类物质的去除可达96.5%以上,出水水质基本达GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的二类污染物一级排放标准;同时探讨了该组合工艺对城市含油污水的净化机制以及系统运行的限制性因素,系统内部油类物质被降解和去除的过程,确立可推广应用的A2O-人工湿地组合工艺对含油废水的深度处理系统。     

Runoff and dissolved organic carbon loss from a paired-watershed study of three adjacent agricultural Watersheds

Organic matter plays several important roles in the biogeochemistry of terrestrial and aquatic ecosystems including the mobilization and transport of nutrients and pollutants. Cropping, tillage practices and vegetative buffer strip installation affect losses of dissolved organic carbon (DOC). While many studies show reductions in pollutant export from agroecosystems where vegetative buffers have been implemented, buffer strips may be a source of DOC and contribute to surface water pollution. Using a paired-watershed approach, the objectives of this study were to determine the effect of grass and agroforestry buffers on runoff and DOC loss, compare runoff and DOC losses between the growing and fallow seasons, and investigate crop effects on runoff and DOC losses. The study design consisted of three small agricultural Watersheds in a no-till, maize-soybean rotation located in the claypan region of northeast Missouri, USA; one watershed was planted with grass buffer strips, one with agroforestry buffer strips, and one unaltered watershed served as the control. Runoff and DOC loss were measured during a six-year calibration period (1991–1997) prior to buffer installation and for a nine-year treatment period (1997–2006). The grass buffer strips significantly decreased runoff by 8.4% (p = 0.015) during the treatment period while the agroforestry buffer system exhibited no significant change in runoff (p = 0.207). Loss of DOC was not significantly affected by grass or agroforestry buffer installation (p = 0.535 and p = 0.246, respectively). Additionally, no significant difference in runoff or DOC loss was found between crops (maize and soybean) or between seasons (growing and fallow). Overall, this study indicates that grass buffer systems are effective at reducing runoff and that DOC contamination of surface waters is not exacerbated by either type of vegetative buffer strip.     

北京城市典型下垫面降雨径流污染初始冲刷效应分析

城市硬化地表的迅速增加使得降雨径流量增加,屋面和路面等下垫面上污染物的大量累积并随径流进入城市排水系统,对城市水环境造成威胁.为了解径流污染过程和给径流污染控制提供科学依据,于2004～2006年选取典型屋面和路面对径流污染过程进行了监测和分析,计算了两种径流的次降雨平均浓度(EMC)水平,发现两类径流的COD和TN污染较为严重;屋面径流的化学需氧量(COD)、总氮(TN)分别超标(地表水环境质量标准GB 3838-2002 V类)3.64和4.80倍;路面径流的COD、TN分别超标3.73和1.07倍.利用M(V)曲线,判断径流量同径流污染负荷的关系,发现屋面径流污染物总悬浮颗粒物(TSS)、COD、TN和总磷(TP)发生了不同程度的初始冲刷现象;路面初始冲刷现象主要表现为TSS和TP,总体上初始冲刷效应不明显.汇水面性质、降雨强度、污染物累积状况等都是影响屋面和路面径流污染物排放特征的重要影响因素.     

三峡库区石盘丘小流域氮磷输出形态及流失通量

小流域作为三峡库区非点源污染源头,是缓解水体水质恶化的重点防控对象.在三峡库区选取具有多种土地利用类型的石盘丘小流域为研究对象,对流域出水口断面水量水质进行连续监测,分析了小流域氮、磷污染物随降雨径流流失的浓度及形态变化特征,并计算小流域的污染物流失通量,分析影响氮、磷养分流失的主要人为和自然因素,对农业非点源污染特别是三峡库区的农业非点源污染研究具有相当重要的现实意义.结果表明,流域降雨量随季节变化明显,降雨多分布在4～6月,为小流域氮、磷流失的主要输出时期,占全年总氮、总磷负荷的58.94%和67.60%.石盘丘小流域年径流总量为8.02×10~4 m~3,总氮年流失通量为5.04 kg·hm~(-2),其中以硝态氮(2.54 kg·hm~(-2))为流失主体;输出总磷为0.534 kg·hm~(-2),可溶性总磷(0.422kg·hm~(-2))占总磷流失通量的79.00%.因此,对于石盘丘小流域来说,需要注意防范施肥和降雨期重合时水田氮磷流失.