灌溉和降雨条件下生态沟渠氮、磷输出特征研究

为了研究长沙县金井河流域农业源头生态沟渠氮和磷的输出特征，对灌溉和降雨条件下及不同季节生态沟渠水体氮、磷的变化特征进行监测研究。研究结果表明：灌溉和降雨期间，生态沟渠中总氮的输出最大值为270 mg/L，其输出的主要形态为氨态氮和硝态氮，总磷的最大值达032 mg/L。灌溉后，生态沟渠氮、磷的输出均呈单调递减变化，在灌溉初期均最高。降雨后，总氮、总磷沿程变化趋势均呈递减变化；生态沟渠对水体总氮、总磷去除率分别达64%、70%；各断面氮、磷的输出随着时间的增加呈先增加后降低的趋势，其中总氮、氨态氮含量在雨后第3 d达到最高，总磷含量在雨后第2 d达到最高。在不同季节中水体氮、磷的变化以冬季总氮、氨态氮和磷浓度最高     

天津地区生态沟渠不同植物配置对氮磷去除效果研究

为筛选适宜天津地区的生态沟渠及提高其净化效果,设置了2组沟渠植物配置试验,研究不同植物配置模式下沟渠氮磷去除效果。结果表明:在沟底种植不同水生蔬菜中,空心菜(Ipomoea aquatica)对氮磷的净化作用较好,总氮、总磷的去除率分别为49.00%、56.05%。在沟壁种植不同护坡植物中,水葱(Scirpus validus)对氨氮、总磷的拦截较好,去除率分别为40.74%、45.24%,显著高于油莎草(Cyperus esculentus L.)和梭鱼草(Pontederia cordata)。综合比较2组植物配置模式的沟渠,以空心菜(沟底)+水葱(沟壁)植物配置的生态沟渠氮磷去除效果最佳,总氮、硝态氮、氨氮和总磷的去除率分别为49.00%、59.04%、43.91%、56.05%。该植物搭配生态沟渠是适宜天津地区治理氮磷污染的一种可行模式,研究成果将为治理天津地区面源污染提供技术指导。     

嘉兴农村不同土地利用方式下沟渠底泥中的氮磷形态分布特征

沟渠是农田氮、磷营养物质排入地表水体的通道. 对嘉兴大田、集约化菜地、集约化果园、集约化养殖场4种土地利用方式下的农村沟渠0～5 cm表层底泥氮、磷的形态分布特征进行了研究. 结果表明:67个沟渠底泥样品的w(全氮)为1 560～7 480 mg/kg,其中w(交换态氮)为31.15～704.38 mg/kg,占w(全氮)的1.29%～10.01%;交换态氮中以铵态氮为主,占w(交换态氮)的62.15%～100%. 沟渠底泥样品的w(全磷)为580～6 420 mg/kg,w(碳酸氢钠溶解磷)为19.53～359.72 mg/kg,占w(全磷)的2.05%～18.96%;w(水溶性磷)为0.29～18.88 mg/kg,占w(碳酸氢钠溶解磷)的1.11%～14.63%. 土地利用方式对沟渠底泥氮、磷的形态分布有显著影响(P<0.01),集约化养殖场沟渠底泥中的w(全氮), w(交换态氮),w(铵态氮), w(硝态氮), w(交换态氮)/w(全氮), w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)均显著高于其他土地利用方式. 底泥w(全氮), w(交换态氮), w(铵态氮)和w(硝态氮)两两间以及w(全磷), w(水溶性磷), w(碳酸氢钠溶解磷)两两间均在α0.01时显著相关,w(全磷)与w(碳酸氢钠溶解磷)的相关性(r0.81,P<0.01)好于与w(水溶性磷)的相关性(r0.51,P<0.01).      

沟渠式生物接触氧化法对有机物和氨氮的去除研究

生物接触氧化工艺是目前较为成熟的水质净化技术,国内外在河流水质净化、水体修复中都有较多的研究和应用.在实验室采用沟渠式生物接触氧化组合系统处理模拟村庄面源污水,较好地去除了有机物并实现氨氮转化.结果表明,当进水COD为130～290mg/L、氨氮为30～40mg/L、水力负荷为0.19～0.24m3/(m2·d)的条件下,该系统稳定运行11周,COD和氨氮的平均去除率分别达85%和79%.     

生态沟渠-生物滞留池组合控制农村径流污染

生态沟渠和生物滞留池因其良好的径流污染控制能力和生态效益,日益受到广泛关注和应用,但单一的生态沟渠或生物滞留池在农村径流污染控制中常存在氮磷去除效果不稳定和基质易堵塞等问题.将两者串联构建组合系统,利用生态沟渠预处理去除部分污染物,可降低生物滞留池污染负荷和减轻基质堵塞;同时在生物滞留池中设置淹没区并添加天然载体碳源提升系统脱氮效果.研究了载体碳源、降雨强度和干湿交替等条件对生态沟渠-生物滞留池组合系统控制农村径流污染的影响.结果表明,投加稻草和木屑两种天然载体碳源分别将生物滞留池段的TN去除率提升19.9%和20.4%.模拟降雨强度从小雨增至大雨时,外加碳源组合系统COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP去除率平均下降17.0%、 16.8%、 20.4%和17.2%,其中生态沟渠段对4种污染物的去除贡献平均降低16.3%、 13.0%、 24.2%和22.1%.干湿交替运行可提高系统的污染物去除效果,相较连续进水,干旱3周后木屑组TN平均去除率提升12.3%.微生物群落分析结果显示,木屑组和稻草组生物滞留池样品的α多样性高于对照组;投加载体碳...     

亚热带农区生态沟渠对农业径流中氮素迁移拦截效应研究

以我国亚热带农业面源污染防控工程——生态沟渠为研究对象,在2013~2014年对其径流量和每月进出口水质中NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的质量浓度进行监测,通过分析生态沟渠在不同时间段对不同形态氮素的去除差异,探讨了生态沟渠对面源污染中氮素迁移的拦截效应.结果表明,2 a内生态沟渠对NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的平均去除率分别为77.8%、58.3%和48.7%;拦截量分别为38.4、59.6和171.1 kg·a~(-1);进水中无机态氮NO~-_3-N和NH~+_4-N之和占TN质量分数的平均值为47.5%,出水中平均值为33.6%,比进水显著降低(P0.01).2014年生态沟渠中水生植物全部改种为绿狐尾藻后,对NO~-_3-N和TN的拦截率比2013年分别增加了30.5%和18.2%,表明种植绿狐尾藻进一步提升了生态沟渠对氮素的拦截能力.可见,生态沟渠对农区地表径流中氮素迁移有较好的拦截作用,可作为一项重要的农业面源氮污染防控技术.     

pH对沟渠沉积物截留农田排水沟渠中氮、磷的影响研究

通过摇瓶动态实验和箱体静止实验,研究了不同pH条件下沟渠沉积物对农田流失氮、磷的截留效应,分析了pH对氮、磷截留效应及其界面交换作用的影响.结果表明:在实验pH变化范围内,沟渠沉积物对NH 4-N的吸附量和NO-2-N的硝化量以及对TN的截留率都是随着pH的增加而增加;沟渠沉积物对总溶解性磷(TDP)的吸附量随着pH的增加而增加,TP的截留率在5 d前随pH的增加而增加,但在此后基本不发生变化;在不同的pH下,通过影响微生物的活动直接或间接影响氮的界面交换行为,同时pH通过影响沉积物的吸附作用和离子交换作用来影响磷在沉积物-水界面的交换行为.阐明pH对沟渠沉积物氮、磷截留效应的影响有助于掌握氮、磷在农田排水沟渠中的迁移转化机理,从而对控制农业面源污染具有重要的意义.     

浙江某农场土壤和沟渠沉积物对氨氮的吸附研究

通过静态吸附实验,研究农田土壤及沟渠沉积物对氨氮的吸附作用.实验表明,水相氨氮浓度为5～100 mg/L时,风干农田土壤、风干沟渠沉积物及新鲜沟渠沉积物3种吸附剂的吸附等温线均呈良好线性关系,并符合Freundlich吸附模式;农田土壤与沟渠沉积物的氨氮背景含量分别为12 mg·kg^-1和92 mg·kg^-1,并且农田土壤对氨氮的吸附系数为8.21,而风干沟渠沉积物与新鲜沟渠沉积物吸附系数分别为5.42与6.84,因此,土壤的吸附能力要大于沟渠沉积物,后两者的吸附能力相近.对3种吸附剂吸附机制的讨论表明,吸附特性与界面性质相关,实验氨氮浓度范围内吸附作用主要为离子交换.相同实验条件下,当初始氨氮浓度较大时,随温度升高,3种吸附剂对氨氮的平衡吸附量减小,对氨氮的吸附为弱放热过程.