Development of a Quantitative Pasture Phosphorus Management Tool Using the SWAT Model1

Abstract: Assessment tools to evaluate phosphorus loss from agricultural lands allow conservation planners to evaluate the impact of management decisions on water quality. Available tools to predict phosphorus loss from agricultural fields are either: (1) qualitative indices with limited applicability to address offsite water quality standards, or (2) models which are prohibitively complex for application by most conservation planners. The purpose of this research was to develop a simple interface for a comprehensive hydrologic/water quality model to allow its usage by farmers and conservation planners. The Pasture Phosphorus Management (PPM) Calculator was developed to predict average annual phosphorus (P) losses from pastures under a variety of field conditions and management options. PPM Calculator is a vastly simplified interface for the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model that requires no knowledge of SWAT by the user. PPM Calculator was validated using 33 months of data on four pasture fields in northwestern Arkansas. This tool has been extensively applied in the Lake Eucha/Spavinaw Basin in northeastern Oklahoma and northwestern Arkansas. PPM Calculator allows conservation planners to take advantage of the predictive capacity of a comprehensive hydrologic water quality model typically reserved for use by hydrologists and engineers. This research demonstrates the applicability of existing water quality models in the development of user friendly P management tools.     

高效菌藻塘系统对农村污水中磷的强化去除效果研究

研究了高效菌藻塘系统处理太湖地区农村生活污水除磷效果及其强化措施。高效菌藻塘和水生生物塘HRT分别为8 d和4 d，进水总磷浓度为1.7～17.1 mg/L，出水总磷浓度全年平均值为3.33 mg/L，高效菌藻塘系统的除磷能力欠佳。通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物塘，HRT=1.6 d条件下，复合水生生物塘出水总磷可保持在1 mg/L以下，可达到GB18918-2002一级B排放标准。     

红萍净化水产养殖水体的研究

利用红萍(Azolla)对富营养化水产养殖水体进行净化研究。结果表明，红萍能显著增加水体中的DO，增氧幅度随流量在16.88%～70.46%之间变化，随着养殖水体流经的层数增多或者处理的时间延长，红萍对水体的增氧量加大，水中DO最终趋向一个常数值K；同时，红萍对水体中的NH₃-N和TP都有明显的去除效果，NH₃-N去除率随流量在9.86%～38.90%间波动，TP的去除率则随流量的变化在5.80%～38.43%之间波动。可见，红萍是净化水质的良好材料，能有效改善水产养殖水环境。利用红萍净化水体将为解决高密度集约化水产养殖的瓶颈提供新途径，实现水产养殖用水的封闭循环利用。     

硝酸盐对反硝化除磷过程的影响分析

在厌氧/缺氧间歇反应器内考察了硝酸盐进水浓度及进水方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明：在缺氧阶段，反硝化除磷菌(DPBs)可将硝酸盐转化为亚硝酸盐，当硝酸盐浓度较低时，DPBs以亚硝酸盐为电子受体吸磷。进水COD浓度为220 mg/L，正磷浓度为6.8 mg/L，硝酸盐初始浓度为26 mg/L时，系统达到最佳脱氮除磷效果，期间亚硝酸盐浓度积累至10.71 mg/L。采用连续流投加硝酸盐的方式更利于氮磷的高效去除。     

2种新分离微藻的生长、氮磷去除和营养特性的比较研究

为了解2种新分离微藻的净化和资源化潜力，研究比较了其生长、氮磷去除和营养特性。结果表明，栅藻和月牙藻的最大生物量（干重）分别为0．78g／L和0．53g／L；最大生物量（干重）增长速率分别为0．05g／（L·d）和0．03g／（L·d）。培养至第23天，栅藻和月牙藻对TN的去除率分别为85．1％和72．5％；对TP的去除率为82．6％和79．7％，但栅藻较月牙藻更易释放较多的No2--N进入藻液。稳定期时，栅藻、月牙藻的粗蛋白质含量和粗蛋白产量（干重）分别为31．8％、19．2％和0．24g／L、0．09g／L；粗脂含量和粗脂产量（干重）分别为7．81％、9．26％和0．06g／L、0．05g／L。综上，与月牙藻相比，栅藻具有明显的生长、氮磷去除和营养优势，在进行水产养殖废水的净化和资源化利用上可作为优选藻种。     

离子交换法选择性回收污泥厌氧消化液中的磷

为探讨高效选择性回收污泥厌氧消化液中磷的离子交换方法,采用静态实验和动态实验研究了4种阴离子交换树脂（D213、D202、D301和DSQ）的磷回收性能,筛选了适合富磷污泥厌氧消化液选择性磷回收的高交换容量树脂。实验结果表明,D213、D202、D301和DSQ 4种树脂对正磷浓度为70 mg/L的厌氧消化液进行动态处理时,其最大穿透体积分别为3、7、17和90 BV;DSQ树脂磷交换容量远高于其他3种树脂,达到6 860 mg P/L湿树脂,是目前报道的高磷交换容量树脂的3~4倍;DSQ树脂能有效地抵抗厌氧消化液中有机质和硫酸根等阴离子的干扰;用NaOH溶液再生DSQ树脂并回收磷,磷洗脱率超过96%,洗脱液是高浓度含磷液,可作为磷矿石的优质替代品。研究表明,DSQ树脂是一种高效选择性分离磷的树脂,适用于污泥厌氧消化液的磷回收。     

成都府南河叶绿素a和氮、磷的分布特征与富营养化研究

通过对成都市府南河上中下游共21个断面叶绿素a和总溶解态氮(TDN)、总溶解态磷(TDP)含量的测定,绘制时空分布图,并应用SPSS 13.0统计软件分析了3个指标之间的相关性,初步评价了府南河的富营养化状况。结果表明,府南河叶绿素a含量不高,磷污染较为严重;相关性分析显示叶绿素a和TDP含量呈显著正相关关系,氮是河水富营养化的主要限制因子;按照叶绿素a的含量判定府南河基本属于贫营养化型,但按照氮、磷含量评价已达到富营养化水平。这对评价城市河流的富营养化状态及生态环境整治和恢复有着积极意义。     

解磷微生物肥料的研究与进展

磷是植物生长必需的矿物质元素之一，在土壤中易被固定降低其有效性，目前，研究和生产含有解磷功能的微生物有机肥料是转化土壤中无效磷、提高磷肥利用率的有效途径之一。叙述了解磷微生物犯料中微生物的种类、生态分布规律和影响高效解磷微生物选育的外部因素，概述了解磷微生物菌肥的应用和研究进展，探讨了解磷微生物肥料的应用价值。为解磷微生物未来的研究重点提出理论依据。．     

铁屑粉煤灰组合处理含磷废水

实验研究了铁屑粉煤灰组合处理含磷废水的除磷效果.通过单因素实验,考查了铁屑粉煤灰质量比、反应时间、pH值和投加量对除磷效果的影响.实验结果表明,该法除磷的最优条件为铁屑和粉煤灰的质量比为2∶1,反应时间为20 min,pH值为6,投加量为20 g/L.在最优实验条件下磷的去除率达到了97.5％.对比了该法和粉煤灰吸附法与传统铁屑法的除磷效果.与单一粉煤灰吸附法和传统铁屑法除磷的结果相比较,铁屑粉煤灰组合除磷的方法具有明显优势.     

不同粒径泥沙理化特性对磷吸附过程的影响

以北京大兴南海子湖表层沉积物为研究对象,测试分析了0.147～0.246 mm(细砂)、0.074～0.147 mm(极细砂)、0.0385～0.0740 mm(粉粒)和<0.0385 mm(粉粒粘粒混合物)4种粒径泥沙对磷的吸附行为,并采用相关分析及逐步回归分析探讨不同粒径沉积物中有机质(OM)、Fe、Al、Ca、Mn和TP含量对磷吸附过程的影响。结果表明,二级动力学方程和Langmuir模型能较好地描述南海子不同粒径泥沙的吸附动力学及等温吸附过程(R2>0.90)。粒径对单位质量泥沙吸附磷量具有明显影响,粉粒粘粒混合物>粉粒>细砂>极细砂。总体上,泥沙有机质(OM)、TP、Fe、Al、Ca和Mn含量随粒径的减小而增大,且粘粒对其影响较大。不同粒径泥沙(OM)、Fe、Al、Ca和Mn含量之间存在极显著正相关关系(P<0.01),且均对单位质量泥沙最大吸附量(Xm)和饱和吸附量(Cse)具有正效应,其中Al含量对该参数的影响更为显著。这说明泥沙对磷的吸附行为可能受到粒径和化学成分的共同影响。