利用生态混凝土控制城市坡面暴雨径流污染试验研究

利用生态混凝土作为护坡材料,研究暴雨条件下生态混凝土控制山坡降雨径流污染的机理,以期对生态混凝土在城市护坡和护岸中的应用提供理论依据.研究结果表明,生态混凝土改变了雨水在坡面上的水文过程,阻延径流作用十分明显,有效地降低了污染物的负荷输出.生态混凝土试验小区(T2)与裸地(CK)和改良土壤小区(T1)相比,径流量分别减少了48%和24%,TN年度污染负荷(UPLRs)分别减少了53%和45%,溶解态氮(DN)减少了26%和28%,TP减少了57%和30%,溶解态磷(DP)降低了80%和33%,COD降低了62%和40%,TSS降低了56%和43%,产流时间和流量峰均明显滞后.另外,同植被覆盖良好的小区(T3)相比,生态混凝土对各种污染指标的控制效果没有明显差异,但其抗冲刷能力较强,更能适应城市护坡和护岸的需要.     

西安市大气颗粒物中水溶性无机离子的季节变化特征

用离子色谱法对11种无机水溶性离子(Na+,NH4+,K+,Mg2+,Ca2+,F-,Cl-,Br-,NO-2,NO-3和SO2-4)进行分析,探讨大气颗粒物中水溶性无机组分的季节变化与典型污染(灰霾、浮尘、燃烧秸秆和燃放烟花)的理化特性.结果表明,西安市大气中PM2.5和TSP的日均质量浓度分别为167.1和382.0μg·m-3,PM2.5占TSP总质量浓度的44%.PM2.5和TSP中无机水溶性离子组分的年均值分别为75.2μg·m-3和101.7μg·m-3.PM2.5中水溶性离子组分占PM2.5总质量浓度的45%左右,TSP中水溶性离子组分占TSP总质量浓度的30%左右.各种水溶性离子的来源和形成机理不同,其季节变化趋势和粒径分布也不同.典型污染事件期间,颗粒物污染特征与平时相比有很大差异:雾霾时PM2.5和TSP的质量浓度都显著增加,主要污染组分为二次污染离子NH+4,NO-3和SO2-4;浮尘发生时,大气颗粒物中人为污染组分会大大减少,而来自沙尘传输和地面扬尘等的地壳物质显著增加;燃烧秸秆对大气颗粒物中K+和Cl-的影响最大;燃放烟花时K+,Mg2+和Ca2+的质量浓度显著增加.     

长江三角洲河网地区典型城镇街尘中多环芳烃的污染特征

街尘是一种重要的环境介质,其携带的污染物在城镇化过程中对河网地区的水环境构成了一定的威胁.为初步探讨长江三角洲河网地区典型街尘中多环芳烃(PAHs)的污染特征,以杭嘉湖平原河网地区饮用水水源河流上游典型小城镇的街尘为研究对象,对工业区、交通干道、旧居区、新居区和商业区5种土地利用类型的15个采样点进行街尘样品采集和粒径分级,测试街尘的密度、有机质含量以及16种U.S.EPA优控PAHs含量等指标.结果表明,粒径为<63、63～125、125～250和250～900μm街尘中总多环芳烃(∑PAHs)的平均含量分别为7261、5835、4660和2909μg·kg-1,粒径越小,PAHs含量越高,其生态风险越大.不同土地利用类型的街尘中PAHs的含量顺序依次为:工业区>交通干道>旧居区>新居区>商业区.街尘中PAHs和有机质含量存在显著正相关关系,且街尘粒径越小,有机质和PAHs的相关性越强.源解析结果表明,街尘中的PAHs多为燃烧源.     

源头农业区不同类型水塘中水体沉积物磷吸附容量

湖泊和湿地沉积物性质受到其所在流域土地利用的显著影响.本实验以一个源头小流域的水塘系统为例,研究了位于不同土地利用中的水塘沉积物磷吸附特征.由于水塘分散于不同土地利用中,接收来自于不同土地利用的径流和土壤颗粒,水塘系统提供了研究磷吸附性质的极好范例.研究表明:水塘沉积物具有强的磷吸附容量.吸附最大值(S_max)为228～974mg·kg^-1,平衡浓度(EPC0)为0.004～0.032mg·L^-1,平均饱和度(DPS)仅为9.5%.水塘周围土地利用明显影响沉积物物理化学性质和吸附性质.对于S_max,周围土地利用为林地的山塘最大,而周围土地利用为村庄的村塘最小,其顺序为山塘>旱塘>田塘>河塘>村塘.对于EPC_O则正好相反,山塘<旱塘<田塘<河塘<村塘.分析表明,草酸浸提态铁(Fe_ox)同磷吸附最大值S_max具有显著正相关关系(r²=0.85,p<0.001),而KCl浸提态磷(KCl-P)同平衡浓度EPC_O具有显著正相关关系(r²=0.83,p<0.001).多重回归分析表明草酸浸提态铁(Fe_ox)和KCl浸提态磷(KCl-P)是控制水塘沉积物磷吸附的关键因子.     

人工湿地生态根孔技术及其应用

人工湿地亚表层介质的堵塞问题一直是湿地系统持续有效运行的障碍,极大地限制了人工湿地技术的大规模工程应用.通过白洋淀自然湿地现场研究,发现由大型水生植物所形成的根孔异常发达,径级不等的死活根孔混合在一起,组成了庞大的湿地根孔网络.人工湿地生态根孔技术通过模拟白洋淀湿地自然的芦苇根孔系统,以人为填埋的植物秸秆作为湿地的填料/介质,有效地改变了土壤亚表层大孔隙结构,为人工湿地建设和应用开辟了一条新途径.通过构筑根孔和自然根孔之间的过渡和湿地根孔的不断更新,实现湿地填料/介质的自我更新,克服了一般潜流人工湿地其填料/介质易发生堵塞的缺点.构筑根孔有效填补了人工湿地运行初期大量自然根孔尚未形成的空白期.该技术在小试湿地中获得了成功应用.以玉米秸秆和地肤秸秆作为小试模拟湿地的填埋介质,其填埋量体积比为2%～4%.与未填埋秸秆的基质土壤处理单元相比,填埋秸秆处理单元其导水效率和营养盐去除能力都得到了有效提高.研究结果表明:填埋秸秆腐烂后形成的构筑根孔其水分侧向入渗率是基质土壤的20倍左右.在中、低营养盐负荷情况下,填埋秸秆处理单元对溶解性总氮(DTN)去除率平均提高4.5%～27.1%;对溶解性总磷(DTP)去除率平均提高7.0%～20.4%.     

于桥水库周边农业小流域氮素流失浓度特征

选择天津市水源地于桥水库周边2个典型的农业小流域进行了长期的氮素流失研究.结果表明,地表径流的总氮浓度以村庄和果园为最高,平均浓度在20 mg·L-1左右;农田次之,山坡最低,平均浓度低于10 mg·L-1.亚表层流中氮素流失在不同地点和不同降雨事件中浓度有较大差异,总体趋势以果园最高,村庄中菜园次之,农田最低.在流域出口处.曹各庄流域地表径流总氮浓度达到18.5 m8·L-1,桃花寺流域出口处浓度为5.9 mg·L-1,流域内不同景观格局和迁移廊道地貌的差异是造成2个流域氮素流失浓度差异的主要原因.曹各庄流域中主要污染源村庄离水库较近(约200 m),且道路型季节性河流等性质特征对污染物的滞留能力较弱,增加了氮素流失到受纳水体的风险;桃花寺流域的污染源村庄和果园离受纳水体较远(约1500 m),氮素在季节性河流迁移过程中被小石坝、植被过滤带和干塘等"汇"型结构所滞留.从而降低了向水体迁移的风险.     

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。     

城市面源污染问题:我国城市化进程的新挑战——代“城市面源污染研究”专栏序言

城市面源污染是造成水环境恶化的重要原因之一.以国家"863"项目的<汉阳地区城市面源污染控制技术与工程示范>课题为背景,介绍了城市面源污染的特点,所造成的环境问题,课题研究中控制城市面源污染的思路、技术和3个示范工程,以及研究取得的主要成果.     

多水塘系统:控制面源磷污染的可持续方法

农业区域的面源污染是引起湖泊富营养化的主要原因之一.多水塘系统是用于灌溉的中国古代发明,它由许多沟塘组成,星罗棋布地分布在农田中.我们通过在巢湖六叉河小流域的长期试验研究,发现用多水塘系统能够有效地控制面源污染.多水塘系统能够显著地降低径流速度,具有贮存暴雨径流,减少水、悬浮物和磷元素输出的强大功能.在面积691.6hm2的六叉河小流域,多水塘系统平均每年可截留固体悬浮和磷分别达14.38×106kg和7016kg.其中,灌溉是磷循环和去除的有效途径.采用多水塘系统使宝贵的养分资源循环利用,能减少湖泊的磷氮负荷,是控制面源污染的可持续方法.     

小流域磷污染物非点源输出的人工降雨模拟研究

以人工降雨实验模拟方法、对巢湖六叉河小流域非点源污染物磷的输出动态进行了研究。结果表明，在雨强０．７９ｍｍ／ｍｉｎ下，５种景观斑块的产流量序为：森林坡地〉水稻田（围堰敞开）〉村庄场院〉油菜地〉蔬菜地，植被（作物），土壤物理性质和前期水分含量共同影响着产流量。村庄是各种磷污染物的最大输出者，蔬菜地次之，水稻田，油采地和森林坡地群落则少得多。