洱海流域农业用地与入湖河流水质的关系研究

采用空间分析和统计分析方法,从综合农业用地和各类农业用地面积百分比两个层次研究洱海流域农业用地与入湖河流水质的关系.结果表明,研究区10个小流域入湖河流水质空间差异性显著,流域西部入湖河流总磷污染严重,北部和南部入湖河流(D3除外)主要污染指标为有机物和氮;流域农业用地面积百分比与入湖河流水质的关系密切,综合农业用地面积百分比与雨季入湖河流高锰酸盐指数、NH+4-N、TN、TP呈负相关,相关系数分别为-0.859、-0.565、-0.693、-0.181,与非雨季高锰酸盐指数、NH+4-N呈负相关,相关系数为-0.384、-0.328,与非雨季TN和TP呈正相关,相关系数为0.221、0.146;各类农业用地面积百分比对入湖河流水质表征作用较强,耕地与TN、TP在雨季和非雨季均呈正相关,与两者的相关系数雨季为0.252、0.581,非雨季为0.149、0.511,耕地与高锰酸盐指数、NH+4-N在雨季和非雨季分别呈正相关和负相关,与两者的相关系数雨季为0.388、0.053,非雨季为-0.137、-0.147,林地与耕地的表现则正好相反,与TN、TP、高锰酸盐指数、NH+4-N的相关系数雨季为-0.526、-0.275、-0.469、-0.155,非雨季为-0.012、-0.100、0.282、0.151,鱼塘对TN和TP的指示作用不显著,草地和园地在雨季与耕地的表现类似,非雨季与耕地的表现相反.可见,洱海流域农业面源治理时应重点加强北部和南部在雨季时耕地、草地和园地的管控.     

基于GIS的洱海农村生活污水及其TN产排强度空间分析及控制对策

农村生活污水是造成洱海富营养的重要污染源,对其进行定量定点分析是开展农村生活污水治理的前提.本文利用GIS软件,基于普查数据,综合源强估算法和清单分析法,从水文、地貌和行政区划3个角度,对洱海流域农村生活污水及其TN产排强度进行定量估算和空间分析.在此基础上,利用加权指数法和因子分析法对流域进行管理分区,并提出相应的控制对策.结果表明,2012年,洱海流域农村生活污水平均产、排强度分别为2572.03 t·km-2·a-1和1919.34 t·km-2·a-1,农村生活污水中TN平均产、排强度分别为1002.23 t·km-2·a-1和747.90t·km-2·a-1;各小流域农村生活污水和TN产生强度大小均为:苍山十八溪流域波罗江流域东部山溪流域西洱河流域北三江流域,各小流域两者排放强度大小均为:苍山十八溪流域波罗江流域西洱河流域东部山溪流域北三江流域,苍山十八溪流域和波罗江流域是主要源区;3类地貌区农村生活污水和TN产排强度大小依次为:湖滨缓冲区平坝区山区,湖滨缓冲区对农村生活污水及其TN产排贡献最大;17个乡镇农村生活污水及TN产生强度由大到小为:经济开发区大理镇银桥镇湾桥镇喜洲镇上关镇邓川镇右所镇挖色镇下关镇凤羽镇海东镇凤仪镇茈碧湖镇三营镇牛街乡双廊镇,各乡镇两者排放强度依次为:经济开发区湾桥镇银桥镇大理镇邓川镇喜洲镇右所镇挖色镇上关镇下关镇三营镇海东镇凤仪镇茈碧湖镇凤羽镇牛街乡双廊镇,经济开发区是产排强度最重的区域.综合上述3个方面的分析结果,结合区域的功能定位,对洱海流域农村生活污水提出了"二级控制区3种模式"的控制对策.     

海菜花-螺蛳经济湿地对农田低污染水的净化

为研究海菜花水培经济湿地对农田低污染水的净化效能及投放螺蛳对水体净化的影响,在进水ρ(TN)、ρ(NO₃--N)、ρ(TP)分别为(5.08±0.14)、(4.71±0.15)、(0.10±0.03)mg/L条件下,构建了无螺组(海菜花湿地)、有螺组(海菜花-螺蛳经济湿地)和空白组(无海菜花和螺蛳湿地)3种湿地,对比不同HRT(水力停留时间)对水质处理效果的影响,并考察了其经济效益. 结果表明:①HRT为7 d时,无螺组对TN、NO₃--N和TP的去除率分别为55.6%±5.8%、62.6%±5.8%和76.3%±4.8%,有螺组分别为50.8%±5.5%、61.2%±6.3%和75.5%±3.9%;HRT为42 d时的污染物去除率与HRT为28 d时相当,并且有螺组和无螺组也相当,对TN、NO₃--N和TP的去除率分别在76.8%、92.4%和84.8%以上. ②HRT为7和42 d时,投放螺蛳对N、P的去除均表现为抑制作用;HRT为7 d时有螺组浊度显著降低(P<0.05). ③HRT为7 d时,有螺组和无螺组对TN、TP的处理量均在800和228 kg/(hm2·a)以上,显著高于HRT为42 d〔141、46 kg/(hm2·a)〕时. ④HRT为7 d的有螺组经济效益最高,为20.3×104元/(hm2·a),其中海菜花收益为15.4×104元/(hm2·a),投加螺蛳增加经济效益为4.9×104元/(hm2·a). 综合考虑对农田低污染水的净化效能和经济效益,优选HRT为7 d的海菜花-螺蛳经济湿地处理农田低污染水.      

气水比对A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水脱氮的影响

为揭示好氧段气水比对缺氧/好氧生物滤池（Anoxic/Oxic Biofilter,A/O-BF）脱氮的影响机理,采用A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水,结合实时荧光定量聚合酶链式反应技术,对比研究了好氧段气水比为4：1、2：1和1：1时A/O-BF的脱氮效能和微生物群落变化特征.结果表明：当气水比为4：1时,A/O-BF的氨氮（NH₄⁺-N）和总氮（TN）平均去除率分别为99.0%和75.9%;当气水比降至2：1时,NH₄⁺-N的平均去除率（99.5%）基本维持不变,而TN去除率有所提高（79.5%）;当气水比再降至1：1时,两者的平均去除率分别下降至92.0%和71.7%.气水比由4：1降至2：1时,好氧段中硝化菌脱氮功能基因amoA和Nitrospira 16S rDNA的拷贝数并无明显变化,为同一数量级,但缺氧段中4个反硝化菌脱氮功能基因（narG、nosZ、nirS和nirK）拷贝数却明显升高0~1个数量级;当气水比由2：1降至1：1时,好氧段中两个硝化菌脱氮功能基因拷贝数均下降1个数量级,但缺氧段中反硝化菌脱氮功能基因拷贝数无明显变化,除narG基因外均处于同一数量级.综上所述,2：1为A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水脱氮的最佳气水比.     

压力下伪空胞破裂对3种水华蓝藻生长及光合作用的影响

采用批量培养方式,研究了伪空胞的破裂对3种典型水华蓝藻——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、螺旋鱼腥藻(Anabaena spiroides)和孟氏浮游蓝丝藻(Plankothrix mougeotii)生长的影响,同时分析了伪空胞破裂对3种藻光合作用及细胞形态的影响.结果表明,伪空胞破裂对3种藻的生长影响不同,铜绿微囊藻和孟氏浮游蓝丝藻的细胞生长不受伪空胞破裂的影响,而螺旋鱼腥藻生长初期出现了5 d的延滞期;伪空胞破裂对3种藻光合作用影响较小,其中铜绿微囊藻和螺旋鱼腥藻的光合作用没有受到影响,而孟氏浮游蓝丝藻在饱和光强时最大光合作用速率降低了12.6%.铜绿微囊藻、孟氏浮游蓝丝藻及螺旋鱼腥藻细胞在伪空胞破裂后恢复较快,在3～5 d内又重新生成了大部分的伪空胞.      

洱海湖滨带挺水植物残体腐解特征及其环境效应初探

采用试验模拟的方法,研究洱海4种主要挺水植物茭草(Zizania caduciflora)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)和芦苇(Phragnites australis)在水体中的腐解特征. 结果表明:在21 d的腐解试验中,水葱腐解速率最快,茭草和香蒲其次,芦苇最慢; 挺水植物单位干物质TN释放量表现为水葱>茭草≈香蒲>芦苇,TP释放量表现为水葱>茭草>香蒲>芦苇; 4种植物TP释放率均高于TN,腐解出的TP进入水体的比例也明显高于TN. 水体中ρ(TN),ρ(TP)及ρ(COD_Cr)均在腐解初期(1～3 d)快速上升,pH和ρ(DO)快速下降; 随后,ρ(TN),ρ(TP)及ρ(COD_Cr)均缓慢下降,pH和ρ(DO)则缓慢回升. 结合洱海湖滨带挺水植物空间分布的调查结果,估算全湖湖滨带4种挺水植物中TN和TP的总质量分别为17.622和2.870 t,其中茭草和香蒲中的TN和TP分别占91%和95%,对茭草和香蒲进行适时、适宜的收割对改善湖滨带的水质具有重要的意义.      

洱海湖滨带水质的时空变化规律

对洱海全湖128km湖滨带及其外围敞水区水质进行了为期1a的调查研究.结果表明,洱海湖滨带总氮、氨氮、总磷、高锰酸盐指数年平均处于Ⅲ类水平,主要污染因子是总氮和总磷;湖滨带水质季节性变化表现为夏、秋季水质污染重于冬、春季,最重时期是11月.水质空间变化表现为北部污染重于南部,西部重于东部;临近村落、农田区湖滨带总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于临近林地、山地区湖滨带;强风浪水动力扰动下,湖滨带近岸(离岸0~60m范围,水深￡2.5m)区域水体总氮、总磷、高锰酸盐指数浓度均明显高于远岸(离岸70~190m范围,水深3.0~8.0m)区域,而在弱风浪下,离岸远近水质差异不明显.     

Fe(Ⅲ)对太湖铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响

采用批量培养的方法研究Fe(Ⅲ)及其不同化学形态与EDTA,柠檬酸和羟基等配体作用对铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长和光合作用的影响.结果表明, 当Fe(Ⅲ)浓度(18 μmol/L)高于强有机配体EDTA浓度(2.69 μmol/L)时,Fe(Ⅲ)主要以胶体和沉淀形态存在,但Fe3+及Fe(Ⅲ)的羟基配合物等藻类易于利用的化学态能维持较高的浓度,铜绿微囊藻和四尾栅藻都生长良好;Fe(Ⅲ)浓度(≤1.0 μmol/L)低于强有机配体的浓度(2.69 μmol/L)时,有机配体可以与Fe(Ⅲ)形成稳定的鳌合物; 可利用态的Fe(Ⅲ)浓度较低,铜绿微囊藻和四尾栅藻的生长、单位细胞叶绿素a质量、最大光合作用速率、呼吸速率、光限制部分P-I曲线斜率都下降,但铜绿微囊藻变化较快,表明Fe(Ⅲ)与强有机配体络合造成的限制有利于四尾栅藻占据优势.