白洋淀水生植物腐解水质效应与元素去向动态平衡

采用室内模拟的方法研究了白洋淀典型沉水植物菹草、挺水植物芦苇腐解过程的水质效应,并定量探究了两种植物腐解过程中碳、氮、磷元素在植物残体、水体和沉积碎屑等不同要素中的动态迁移转化规律,旨在为水环境模拟中主导水质过程确定提供基础.结果显示,菹草、芦苇腐解过程中C、N、P元素释放速率表现为P＞C＞N,腐解可引起水体C、N、P等指标呈先升高后降低并最终稳定的变化趋势.菹草腐解速率为0.082 d^-1,分别在第16、16、8 d对水体C、N、P指标影响达到最大,此时菹草体内40.6%的C、31.8%的N和71.5%的P以溶解态和悬浮碎屑态转移到水体中,导致水体水质劣于地表Ⅴ类标准.菹草44 d的腐解量占总生物量的72.1%;留存在水体中的C、N、P比例分别由最高的33.7%、32.8%和66.8%减小为11.1%、7.2%和8.0% ;以气体形式离开水体的C占29.8%、N占16.3%,转变为沉积碎屑的C、N、P占比分别为38.5%、52.7%、76.2%.芦苇腐解的整个过程中,水体中溶解态C占比一直处于1.9%~4.2%的较低状态,溶解态N、P占比最高分别为16.8%和10.0%. 芦苇腐解90 d时,腐解量占初始生物质量的18.1%,此时留存在水体中的C、N、P占比不足3%,植物残体C、N、P占比分别为62.8%、73.6%和33.3%.腐解过程中的元素去向动态平衡计算说明,沉水植物菹草腐解对白洋淀水质影响时间相对集中,主要影响途径为植物残体腐解,C、N、P以可溶态和悬浮碎屑态直接进入水体;挺水植物芦苇腐解速度较慢且相对均一,对白洋淀水质尤其是DOC影响持续时间长、累积效应大, 通过植物残体腐解和沉积碎屑释放2种途径共同影响水质.     

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.     

低温期浅水湖泊氮的分布及无机氮扩散通量:以白洋淀为例

本文以我国华北地区最大的浅水湖泊白洋淀为研究对象,探究其低温期沉积物-水界面无机氮的分布特征,分析沉积物孔隙水中无机氮扩散通量对上覆水水质的影响.结果表明,低温期白洋淀表层水总氮（TN）平均浓度范围为4.83~8.23 mg·L^-1,氨氮（NH₄⁺-N）平均浓度维持在0.21~0.34 mg·L^-1之间,硝氮（NO₃^--N）平均浓度在0.01~2.75 mg·L^-1之间.TN污染较严重,超过地表水Ⅴ类水质标准.表层沉积物TN平均含量在681~4365 mg·kg^-1之间,其中有机氮（TON）为氮素的主要存在形式,占总氮比例61.6%~93.1%.NH₄⁺-N为无机氮（TIN）的主要存在形式,平均含量范围为28.9~116.3 mg·kg^-1,NO₃^--N含量整体较低,平均值范围为5.2~23.7mg·kg^-1.低温期白洋淀0~30 cm沉积物孔隙水中NH₄⁺-N浓度是上覆水中的3~16倍,呈现逐渐累积趋势.沉积物-水界面NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N扩散通量范围分别为-0.55~4.09、-1.44~3.67和-0.88~0.04 mg·（m²·d）^-1,冬季低温期仍具有潜在释放风险.低温期沉积物中积累大量的NH₄⁺-N,可能会在温度升高后影响白洋淀上覆水体水质.因此研究低温期白洋淀沉积物-水界面氮的分布特征和沉积物中无机氮的内源释放风险对于改善白洋淀水质和认识浅水湖泊内源氮污染具有重要意义.     

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。     

3种典型地区农村污水排放特征调查分析

目前,我国农村污水的处理率很低,农村污染问题日益受到关注。为了深入了解我国农村污水特征,在北京、浙江和云南等地分别选择水库水源地保护区、河网地区和风景旅游区内的村庄进行农村污水排放特征的调查研究,以期为农村污水治理提供准确的基础数据。调查方法包括资料调研、入户调查和现场采样监测。结果表明,生活污水和畜禽养殖污水与粪便是村落的主要点污染源,不同区域农村用水习惯不同,污水排放规律差异较大;河网地区的村落对河浜污染状况非常严重,成为隐性污染源;旅游风景区内村庄污水特征受季节影响显著。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明:暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L~(-1),为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L~(-1))的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为-154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为-190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(-200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循"定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥"十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

生物/生态技术协同修复城市景观水体的现场试验研究

针对武汉动物园鹤岛水体的污染状况,结合景观建设,采用生物滤罐和生态型岸边带相结合的生物/生态技术对该水体进行循环净化。实验结果表明,该净化系统对鹤岛水体水质有很大的改善作用,解决了以前水体混浊、夏季水体中藻类浓度高的问题,景观功能明显提高。该系统中生物滤罐起主要作用,夏季净化效果较好,对于总氮（TN）、总磷（TP）、COD、溶解态氮、氨态氮都有很好的净化效果;冬季效果略差,以过滤作用为主,对溶解态污染物去除作用微弱。岸边带在冬季基本没有净化效果,夏季则净化作用较为显著。