硝化作用对盐碱湿地N2O排放的影响及其环境因子分析

湿地是温室气体氧化亚氮(N_2O)重要的源或汇,盐碱湿地作为湿地的重要组成部分,研究其N_2O排放对于探究盐碱湿地N_2O产生的硝化作用机制及评估其在温室效应中的作用具有重要意义.本文对代表性盐碱湿地——扎龙芦苇沼泽湿地生长季的N_2O释放量及相关环境因子进行了研究.结果表明,生长季N_2O通量呈波动性下降趋势,最大值出现在7月中旬,平均排放通量为(37. 49±15. 75)μg·(m2·h)-1,表现为N_2O的释放"源". N_2O通量与不同深度土层温度存在显著正相关关系(P 0. 05),且上层土温对N_2O排放的影响程度高于深层土;淹水期间N_2O通量与积水深度呈显著负相关关系(P 0. 05);且土壤TOC和TN含量较低,N_2O通量与0～40 cm土层NH+4-N含量呈显著正相关关系(P 0. 05),而与NO-3-N含量没有关系,硝化作用程度要比反硝化强;此外,土壤氨氧化菌活性与0～20 cm土层温度存在极显著正相关关系(P 0. 01),且N_2O通量与氨氧化菌活性也呈极显著的线性正相关关系(P 0. 001),表明盐碱湿地的N_2O释放受硝化作用影响巨大.     

绿狐尾藻分解及其氮磷释放特征

湿地植物分解释放的有机物、氮和磷等会影响人工湿地对水体污染物的去除效率和出水水质.本研究采用尼龙分解袋法研究绿狐尾藻在水中的分解过程及氮磷释放特征.连续60 d的室内分解实验结果表明,前期(0～4 d)绿狐尾藻干物质质量损失速率快,占初始质量的30%,中后期(4～60 d)损失速率减慢,占31%.拟合的一级动力学分解速率常数为0. 014 2d-1,降解50%的干物质需48. 8 d.水体p H值变化情况:0～4 d从7. 60迅速下降到5. 63;中期趋于稳定;后期p H值回升到7. 03,与空白对照值接近.绿狐尾藻分解实验系统中溶解氧浓度从6. 30 mg·L~(-1)在1 d内快速下降到0. 61 mg·L~(-1),表明该系统一直处于厌氧状态.水中总氮浓度0～2 h迅速增加达到12. 7 mg·L~(-1),2 h～32 d逐渐降低到5. 80 mg·L~(-1),后期略有增加;总磷浓度初期快速升高到18. 4 mg·L~(-1),中后期趋于稳定.有机氮(占总氮65. 7%～94. 7%)和无机磷(占总磷61%～89%)是主要的氮磷存在形态.绿狐尾藻体内总氮含量随分解时间逐渐增加,从24. 3 mg·g~(-1)上升到60. 5 mg·g~(-1);而总磷含量从6. 09 mg·g~(-1)下降到2. 94 mg·g~(-1)后波动稳定,这可能与附着微生物对氮的吸收和固定等因素有关.本研究证实绿狐尾藻分解过程释放的氮磷营养元素会引起水体二次污染,为此采用合理的植物收割管理措施非常必要.     

上海新城区构建湿地处理污水的经济技术分析

根据上海市郊新城区发展规模以及绿地规划，从构建湿地处理污水的效果、投资和运行费用以及与市郊新城区绿地景观系统规划相容性方面进行了经济技术分析。分析结果表明：上海市郊新城区利用构建湿地建设生活污水处理系统，基本可以满足污水综合排放标准的要求，不但技术上可行，经济上更节省，而且能够与新城区绿地系统、亲水景观的规划建设有机结合。     

锰矿石人工湿地中去除双氯芬酸的机理研究

以双氯芬酸为目标有机药物污染物,探究其在以锰矿石为填料并接种了异化金属还原菌（Geobactermetallireducens,简称GS-15细菌）的垂直流人工湿地中的去除过程.结果表明,双氯芬酸在锰矿石人工湿地中的平均去除率最高为23.56%.采用XRD和XRF对反应前后的锰矿石进行物相和元素相对含量分析,得出锰（Mn）是参与降解双氯芬酸的关键响应元素.GS-15细菌利用锰矿石发生异化还原对双氯芬酸的氧化降解是锰矿石人工湿地对双氯芬酸的主要去除途径.此外,利用液质联用技术（LC-MS/MS）对降解产物进行鉴定,发现双氯芬酸被降解生成了5-羟基双氯芬酸、双氯芬酸-2,5-亚氨基琨和1,3-二氯苯三种降解产物,该研究成果对有机药物废水的深度处理提供新的方法和理论指导.     

互花米草入侵对长江口湿地土壤碳动态的影响

为了评价互花米草入侵对长江河口湿地土壤碳动态的影响,利用配对的试验设计在长江口崇明东滩湿地的高潮滩和低潮滩各设置1条入侵种互花米草与土著种的配对样线.结果表明,与土著植物相比,互花米草入侵显著增加了长江口湿地的植物碳库、土壤微生物碳、土壤总碳库和有机碳库,而对占土壤总碳库60%以上的无机碳库无显著影响,意味着互花米草入侵导致的土壤总碳库改变主要是通过增加土壤有机碳库来实现的.高潮滩互花米草和芦苇群落的年均土壤呼吸强度分别为（210.02±4.90）,（157.79±6.39）mg/（m²·h）;低潮滩互花米草和海三棱藨草群落年均土壤CO₂排放速率分别为（157.41±5.27）,（110.90±5.16）mg/（m²·h）,表明互花米草入侵显著增加长江口湿地的土壤呼吸.上述结果意味着互花米草入侵同时增加土壤碳输入和碳输出,但入侵也显著增加了土壤碳库表明入侵增加的土壤碳输入显著高于增加的土壤碳输出.本研究表明互花米草入侵可能会增强了长江河口湿地的土壤碳汇强度和固碳能力.但仍然需要长期系统的监测研究,以便全面定量评估互花米草入侵我国滨海湿地的综合生态影响.     

模拟盐水入侵及Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水沼泽湿地土壤反硝化速率及理化特征的影响

以闽江河口塔礁洲感潮淡水野慈姑(Sagittaria trifolia Linn.)湿地为研究对象,于2016年2、4、7和9月每月均在连续2个小潮日内向研究样地施加人造海水和Fe(OH)_3溶液,研究短期的盐水入侵及Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水湿地土壤反硝化速率及理化特征的影响.结果表明,短期的盐水入侵、Fe(III)浓度增强对河口感潮淡水沼泽湿地土壤反硝化速率的影响不显著,然而,盐水和Fe(III)共同施加会显著提高湿地土壤反硝化速率,与对照(CK)相比,盐水和Fe(III)共同施加可使土壤反硝化速率提高270.9%.盐水入侵、盐水和Fe(III)共同施加均可显著提高湿地土壤、间隙水的电导率及Cl~-、SO_4~(2-)的含量;Fe(III)浓度增强可显著降低土壤和间隙水pH值,同时显著提高土壤三价铁含量.     

人工湿地技术用于重庆市村镇生活污水处理现状

人工湿地具有能耗低、基建投资少、去污效果显著等优点,是一种适用于村镇污水处理的新型技术。通过实地抽样调研重庆各区村镇污水处理站的人工湿地,分析得到5种人工湿地组合工艺中COD、SS、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为62.8%、58.4%、37%、26%、10%,污水处理效果较低,且发现普遍存在"重建设轻运行"、"重厂区轻管网"等问题。最后从设计、施工、运行管理方面究其原因,并提出推行村镇污水处理设施采用"设计-建设-运营"一体化模式的建议。     

Evaluation of SWAT Impoundment Modeling Methods in Water and Sediment Simulations

Worldwide studies show 80%–90% of all sediments eroded from watersheds is trapped within river networks such as reservoirs, ponds, and wetlands. To represent the impact of impoundments on sediment routing in watershed modeling, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) developers recommend to model reservoirs, ponds, and wetlands using impoundment tools (ITs). This study evaluates performance of SWAT ITs in the modeling of a small, agricultural watershed dominated by lakes and wetlands. The study demonstrates how to incorporate impoundments into the SWAT model, and discusses and evaluates involved parameters. The study then recommends an appropriate calibration sequence, i.e., landscape parameters calibration, followed by pond/wetlands calibration, then channel parameter calibrations, and lastly, reservoir parameter calibration. Results of this study demonstrate not following SWAT recommendation regarding modeling water land use as an impoundment depreciates SWAT performance, and may lead to misplaced calibration efforts and model over‐calibration. Further, the chosen method to model impoundments’ outflow significantly impacts sediment loads in the watershed, while streamflow simulation is not very sensitive. This study also allowed calculation of mass accumulation rates in modeled impoundments where the annual mass accumulation rate in wetlands (2.3 T/ha/yr) was 39% higher than mass accumulation rate in reservoirs (1.4 T/ha/yr).     

Runoff Storage Potential of Drained Upland Depressions on the Des Moines Lobe of Iowa

We present estimates of the volumetric storage capacities of currently drained upland depressions and catchment depressional specific storage and runoff storage indices for the Des Moines Lobe of Iowa (DML‐IA) subregion of the Prairie Pothole Region of North America. Storage capacities were determined using hydrologically enforced Light Detection and Ranging‐derived digital elevation models, and a unique geoprocessing algorithm. Depressional specific storage was estimated for each 12‐digit Hydrologic Unit Code (HUC12) watershed in the region from total catchment‐specific depressional storage volume and catchment area. Runoff storage indices were calculated using catchment depressional specific storage values and estimates of the amount of rainfall likely to fall within each watershed during sub‐annual and 1‐, 2‐, 5‐, and 10‐year 24‐h events. The 173,171 identified drained depressions in the DML‐IA can store up to 903.5 Mm³ of runoff. Most of this capacity is in depressions located in the north of the region. Specific storage varies from nearly 109 mm in the younger landscapes to <10 mm in older more eroded areas. For 95% of the HUC12 watersheds comprising the region, depressional storage will likely be exhausted by rainfall‐derived runoff in excess of a 1‐year 24‐h event. Rainfall amounts greater than a 5‐year 24‐h event will exceed all available depressional storage. Therefore, the capacity of drained depressions in the DML‐IA to mitigate flooding resulting from infrequent, but large, storm events is limited.     

人工湿地在天津生态城水系构建中的应用建议研究

人工湿地技术融合基质、植物、微生物及工程构造为一体,通过物理、化学、生物、生态过程的综合作用,可以对低污染水具有良好的净化效果.在总结该技术主要工程形式、应用研究进展及常见问题的基础上,结合天津生态城水环境建设现状,以景观水体水质保持为核心目标,提出了人工湿地系统多途径多层次技术的应用方案,形成以大型人工湿地工程为依托的水系构建总体工程方案,这样就可以为该技术在黑臭水体治理及海绵城市建设领域的广泛应用提供参考依据.