滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响

采用田间小区试验,在自然降雨条件下,对滇池流域蔬菜(豌豆、西葫芦、马铃薯)单作与玉米套作蔬菜两种种植模式下农田地表径流的产生量与径流污染(TN、TP、COD、SS)的浓度进行了分析研究.结果表明:蔬菜单作和玉米套作蔬菜种植模式下地表径流量分别为94.7～128.9m·3hm-2和52.6～76.4m·3hm-2.蔬菜单作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为10.6～35.8、0.79～3.23、54.6～224.1和35.0～478.3mg·L-1,流失量分别为1.74～2.39、0.18～0.26、7.71～10.59和10.4～21.7kg·hm-2;地表径流TP流失量以马铃薯单作模式最大,其余径流污染流失量以豌豆单作种植模式最大.玉米与蔬菜套作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为11.7～23.8、0.23～3.54、26.5～222.1和49.7～541.3mg·L-1,流失量分别为0.82～1.22、0.10～0.16、4.17～6.03和8.71～12.6kg·hm-2;地表径流污染流失量均以玉米套作西葫芦种植模式最小.玉米套作蔬菜种植模式显著减少蔬菜农田地表径流量和径流污染流失,对地表径流量、地表径流TN、TP、COD和SS流失量的最大削减率分别为44.5%、53.1%、46.4%、52.1%和42.2%.     

菌根和间作对滇池流域红壤磷素迁移的影响

为了研究菌根和间作对滇池流域红壤磷迁移的减控影响,根据2013年5—10月采集的6次径流水样,通过田间小区试验,选取玉米/大豆间作的红壤径流区,以单作玉米、单作大豆为对照,并设置抑菌处理(施用苯菌灵)和未抑菌处理,模拟分析间作和菌根处理复合作用下的径流磷迁移特征. 结果表明:除7月19日外,整个雨季各处理下径流中ρ(TP)、ρ(可溶性磷)和ρ(颗粒态磷)随采样时间均无明显变化;所有组合处理中,未抑菌-间作处理下径流中ρ(TP)最低,比单作玉米、单作大豆分别降低25.6%、12.2%;无论是否抑菌,玉米/大豆间作处理可使径流中ρ(可溶性磷)较单作玉米处理降低约24.7%;未抑菌处理下,玉米/大豆间作处理径流中ρ(颗粒态磷)比单作玉米、单作大豆分别降低约14.3%、20.2%,并且在玉米/大豆间作条件下,未抑菌处理径流中ρ(颗粒态磷)显著低于抑菌处理. 另外,无论是何种种植模式,抑菌处理下土壤中w(TP)均显著高于未抑菌处理,增幅在9.0%以上;抑菌条件下,间作玉米处理下土壤中w(TP)、w(速效磷)较单作玉米处理显著降低;与抑菌-单作玉米处理相比,未抑菌-间作玉米处理下土壤中w(TP)和w(速效磷)也分别降低了0.25 g/kg和2.56 mg/kg. 研究显示,菌根真菌协同玉米/大豆间作体系可在一定程度上减少坡耕地红壤磷的径流流失,对滇池流域农业非点源污染具有一定削减潜力.      

不同种植模式下红壤坡田水土及养分流失研究

于2013年5月-10月在滇池流域宝象河库区面山垦殖区建立9个种植小区,测定了地表径流、泥沙及径流养分流失量,并进行冠层截留试验,探讨不同种植模式对水土及径流养分流失的控制效果。结果表明:地表径流、泥沙及径流中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N的流失量均表现为紫花苜蓿-鸭茅/桃树间作紫花苜蓿-鸭茅间作桃树单作。TP流失量表现为紫花苜蓿-鸭茅间作紫花苜蓿-鸭茅/桃树间作桃树单作;桃林冠层截留效果对径流流失量有一定影响,截留率在5.2%~18.4%之间。总的来说,紫花苜蓿-鸭茅/桃树间作模式对坡耕地水土及径流养分流失有明显的控制作用。     

小花南芥与玉米间作对Pb的吸收累积特征

该研究选择Pb的超富集植物小花南芥(Arabis alpina L.)与玉米,在Pb污染土壤中进行单作、间作试验,研究小花南芥和玉米在不同种植方式下对Pb的吸收和累积特性。结果表明,小花南芥与玉米间作,显著提高了玉米的生物量,降低了小花南芥的生物量;间作提高了小花南芥根和地上部分Pb含量,由单作的762.11 mg/kg、842.10 mg/kg分别增至834.95、923.15 mg/kg,降低玉米根和地上部分Pb含量,由单作的145.80 mg/kg、90.49 mg/kg分别降低到121.42、73.55 mg/kg。与小花南芥单作相比,间作降低了土壤Pb含量。同时,因为小花南芥的作用,活化了土壤Pb,玉米与小花南芥间作土壤有效态Pb含量显著高于玉米单作土壤,更有利于提高Pb污染土壤的修复效率。     

玉米/空心菜间作降低土壤及蔬菜中硝酸盐含量的研究

菜地中过量的施用氮肥使土壤剖面中累积了大量的硝酸盐，会增加地下水的硝酸盐污染的风险．选择了深根系的玉米和浅根系的空心菜间作来验证深根系作物和浅根系作物问作将降低土壤剖面硝酸盐累积的假说．结果表明，间作有降低蔬菜地上部硝酸盐浓度和土壤剖面硝酸盐残留量的趋势；与单作种植相比，间作玉米的产量有显著增加，间作空心菜的产量没有显著降低；与单作玉米和空心菜相比，问作五米的根系表层分布较多，间作空心菜的根长密度有所降低．这为降低土壤剖面及蔬菜中的硝酸盐累积提供了新的途径。     

多氯联苯污染土壤的豆科-禾本科植物田间修复效应

选择豆科植物紫花苜蓿、禾本科植物黑麦草和高羊茅作为供试植物,初步探讨了这3种植物在单作和间作条件下对多氯联苯污染土壤的田间修复效应.结果表明,经过270 d的田间原位修复后,所有种植植物的处理中土壤多氯联苯的去除率均高于对照组,其中紫花苜蓿单作处理土壤中多氯联苯的去除率最高,达到59.6%.土壤多氯联苯同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都降低了土壤中二氯联苯的比例.3种植物中紫花苜蓿的生物量最大,其根部积累的多氯联苯含量最高可达355.1μg/kg,显著高于黑麦草和高羊茅根中的含量.各处理对土壤中多氯联苯的提取修复效率依次为:紫花苜蓿单作紫花苜蓿-黑麦草-高羊茅间作紫花苜蓿-黑麦草间作黑麦草单作紫花苜蓿-高羊茅间作高羊茅单作.豆科植物紫花苜蓿是多氯联苯污染土壤田间原位修复的理想材料.     

下凹式绿地对城市降雨径流污染的削减效应

以现场7次降雨14组径流污染监测数据为基础,探讨了下凹式绿地对城市降雨径流污染的削减效应,分析了径流污染负荷、绿地土壤与覆被植物、降雨历时等因素对污染削减率的影响.结果表明,当COD,NH4+-N和TP的浓度分别为56.0~216.0,0.27~2.97,0.20~0.95mg/L时,下凹式绿地对COD,NH4+-N和TP的平均削减率为52.21%,48.98%和47.35%.下凹式绿地对径流污染的削减过程可分为2个阶段:初期1h的径流污染削减率符合一级动力学模式,后期径流污染削减规律可用二级动力学模式表示.降雨历时增加可提高污染物削减率,当降雨历时约从3h增加到20h时,径流污染的综合削减率可从40%上升到65%.     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

高速公路路面雨水径流下渗系统性能研究

为了分析径流下渗系统在径流削减和污染控制方面的性能,本文对一个高速公路路面雨水径流下渗系统性进行了监测.结果表明,降雨量、径流量、径流削减量和径流排放量之间存在明显的正相关性(r=0.82～0.97,p0.05).该系统表现出高效的径流削减能力,当降雨量小于20 mm时,可以削减70%以上的径流量.与径流削减相比,该系统在污染物负荷控制方面更为有效.当降雨量在0～10 mm之间时,污染负荷的削减率几乎为100%;而当降雨在10～20 mm之间时,污染负荷的削减率仍然可以超过60%.相对总氮(TN)和总磷(TP)而言,下渗系统对悬浮物(SS)和化学需氧量(COD_(Cr))的去除能力要更高、更稳定.研究表明,径流下渗系统作为雨水管理的工具,在径流削减和改善水质方面具有良好的性能.     

多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

合肥市不同下垫面降雨径流水质特征分析

通过对合肥市4种不同类型下垫面27场降雨径流和自然降雨水样中SS、COD、TN和TP水质指标的分析,探讨了草地、屋面、校内路面和校外道路降雨径流污染物历时变化规律及初期冲刷效应,比较了不同类型下垫面降雨径流和自然降雨水样中污染物浓度分布的差异,计算了场次降雨径流污染物的事件平均浓度.结果表明,不同下垫面降雨径流污染物浓度随时间变化的规律相似,且大多存在初期冲刷现象,一般在降雨初期污染物浓度较高,随着降雨历时的延长污染物浓度呈下降趋势,并趋于平稳;不同下垫面降雨径流和自然降雨水样中TN污染负荷较高,大气湿沉降对降雨径流中TN的贡献很大;校外道路降雨径流水样中SS、COD、TN和TP浓度的变化范围冬半年大于夏半年,不同下垫面条件对降雨径流中污染物EMC的影响存在差异.     

丹江口水库农业面源污染特征研究

以丹江口市习家店小茯苓村为代表研究该流域的农业面源污染特性,在不同降雨强度下,收集不同土地利用方式下的农田地表径流,分析地表径流样品的污染物。结果显示,对于同一降雨强度和相似的植被覆盖度,其氮、磷流失量主要取决于土壤表层氮磷的含量。不同土地利用类型中总氮输出量差异显著(p0.05),表现为柑桔园玉米地蔬菜地;COD输出量表现为玉米地柑桔园蔬菜地;蔬菜用地中总磷输出量远远小于玉米和果树用地。不同土地利用类型中硝态氮是氮流失的最主要形态。径流污染负荷随降雨量的增大而增大;但污染物浓度与降雨量未呈现线性关系。从全年来看,秋季农田地表产流量及农田地表径流污染物输出量最大,这与该流域秋季降雨量及频繁的农事活动有密切关系。     

重庆市不同材质屋面径流水质特性

2010年雨季对重庆市6场降雨时段的屋面径流进行采样监测,分析了水泥屋面和瓦屋面径流污染物的出流过程和初始冲刷现象,并且运用多元统计方法分析了降雨特征对径流水质的影响.结果表明:2种材质屋面径流水质参数中CODCr和TN的次降雨平均浓度(EMC,以ρ计)均超出GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准,为屋面径流主要污染物.水泥屋面的CODCr、TN、NO3--N、TSS、Cu和Zn的EMC明显高于瓦屋面,分别高出1.63、1.57、1.15、1.70、1.50和1.88倍.在水泥屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)变化幅度大于瓦屋面,并且其峰值滞后或同步于最大雨强;在瓦屋面上,ρ(CODCr)、ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(TSS)的峰值提前或同步于最大雨强.瓦屋面各污染物FF30(初期30%径流携带的污染负荷)的平均值均高于水泥屋面;水泥屋面各污染物(除Zn和Cd外)FF30的标准差均高于瓦屋面.各污染物的EMC与降雨量、平均雨强、径流量和最大雨强呈负相关;溶解态重金属的EMC与前期晴天数呈负相关,其余指标均与前期晴天数呈正相关.      

红壤丘陵区小流域典型土地利用的面源氮磷输出特征

科学识别不同土地利用方式下的径流污染输出特征是治理流域面源污染的前提.以南方红壤丘陵地区小流域为例,野外实地观测对比了不同降雨特征下林地、种植用地和建设用地的水文过程和面源污染物输出过程.结果表明,土地利用方式影响着地表径流的水文水质过程,典型降雨下3类用地类型产流时间及产流累积雨量的特征为：建设用地（9 min,2.0 mm）、种植用地（35 min,11.4 mm）和林地（108 min,24.0 mm）;而3种用地类型的总悬浮物（TSS）、总氮（TN）和总磷（TP）的污染物浓度、形态、氮磷比变化及输出强度等污染输出过程特征也呈现明显差异.典型降雨下不同用地类型具有相似的污染输出阶段,径流初期的TSS、TN和TP质量浓度均偏高,之后逐步趋于稳定;产流过程的前30 min贡献TSS、TN及TP负荷的范围均在23%~43%之间.年尺度下,各用地类型对TN和TP负荷的贡献率及单位面积负荷比存在明显差异,表现为种植用地污染负荷贡献最高（57%和45%）,而建设用地单位面积负荷比最高（9.50~12.50）.结果亦表明小流域面源污染关键源区的分布具有时空动态变化特征,由汇水单元内的用地类型组成和年降雨特征等综合决定;随着次降雨量的增加,主要贡献源由建设用地向种植用地动态转变,治理时需要根据关键源区的分布特征及下垫面产流过程规律进行针对性生态拦截.     

西安市某文教区典型下垫面径流污染特征

在西安市某文教区路面、屋面和绿地设置径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2016年8月~2017年2月的3场降雨径流和2场融雪径流全程采样,测试径流过程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解态COD、溶解态重金属和溶解态PAHs的浓度以及颗粒物粒径d₅₀,研究各下垫面降雨径流污染水平及出流规律,比较不同下垫面降雨径流和融雪径流污染特征.结果表明,各类下垫面降雨径流主要污染物均为SS、COD、TN、Pb、Cr,路面和绿地径流中SS的EMCs均超过《污水综合排放标准》二级标准,3类下垫面降雨径流COD、TN、Pb、Cr的EMCs均超出《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,PAHs与国内相关研究相比属于中等污染水平,路面、屋面和绿地径流的EMC分别为266.8~389.8ng/L、254.9~303.0ng/L和231.2ng/L.路面径流SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs浓度高于屋面径流,而TN、TP、Cr等指标则相反,表明径流中TN、TP、Cr主要源于大气干湿沉降,而交通排污对SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs等有较大输入贡献.3类下垫面降雨径流污染浓度输出规律差异显著,路面径流污染物初期浓度较大,受雨期交通排污影响中后段波动剧烈,屋面径流污染物浓度随径流历时持续降低且趋于稳定,绿地径流污染物浓度沿程变化相对较小.降雨强度对总量污染物浓度输出的影响大于溶解态污染物,表现为d₅₀与降雨强度呈现良好的相关性.因降雪期间污染物持续累积且径流量较小,路面融雪径流污染物浓度远大于降雨径流,而屋面融雪径流因流量较小导致携带污染物的能力较弱故水质优于降雨径流.     

雨水径流截流渗滤系统控制城市面源污染的中试研究

设计雨水径流截流渗滤中试系统,监测其对汇水路面上降雨径流的长期净化效果,分析2次典型降雨径流的污染特征及系统处理效果.结果表明,路面径流污染严重,SS、COD、TN、TP的平均浓度分别为361、135、7.88和0.62 mg/L;长时降雨形成的径流表现出明显初期效应,前25%水量中所含的SS、TP、DTP及PO34-...     

城市入河径流排放口总污染特征研究

流入城市雨源性河流的径流污染不容忽视,以我国南方典型城市深圳市的福田河流域为研究对象,经过18场典型降雨径流的测定,从污染过程线、径流初期效应识别和降雨事件平均浓度(EMC)等方面分析和讨论了城市河流入河径流排放口的总污染特征规律,有利于指导城市河流污染控制.结果表明,排放口地表径流浓度随时间变化历程中,COD、SS、TN、TP和BOD5普遍超出地表Ⅴ类水标准十多倍以上,某典型降雨场次的重金属(铬、镉、铜、砷和汞)污染较为严重,研究区排放口的浓度范围和平均值均高于重庆沙坪坝雨水口和加拿大Silerwood的雨水排放口,但低于武汉十里铺排放口.COD、SS、BOD5的初期效应尤为明显并且COD和SS冲刷强度较大,TN、TP初期效应不明显.COD、SS、TN、TP和BOD5的EMC浓度平均值分别为224.14、571.15、5.223、2.04、143.5 mg/L,在某种程度上,深圳市研究点的COD和SS的EMC值高于邻近的澳门、珠海,TN、TP值高于北京、广州、上海等城市,与国外的一些研究结果相比较,EMC值比韩国、美国及加拿大一些城市地表径流污染物浓度高得多,可见由排放口入河的径流总污染极其严重并需要治理.     

广州市城区降雨径流水质特征分析

通过对广州市城区2008年-2009年大量的降雨径流水质监洲,研究了广州市城区降雨径流水质的特征。结果表明,广州城区地表径流水质的未达到污水排放的二级标准,若直接排入城市地表水体可能对其造成污染,因此,对待城市地表径流水应该如对待污水一样处理。对于CODcr、BOD5、TN、TP浓度,路面径流要高于屋顶径漉;而对于SS浓度,屋顶径流高于路面径流。总磷TP的颗粒吸附态的污粢物对总污染物的贡献最大,对于珞面径流高达80．1％,对于屋顶径流为68．6％;其次是CODcr和BOD5,TN颗粒吸附态比重最低,通过沉积或过滤去除城市地表径流中的悬浮颗粒物,可以大大减少污粢物的含量。降雨径流中的污染物浓度远高于同期河涌水体中的污染物浓度（除TN外）,降雨径漉对河涌水中污染物输入的贡献占有相当的份额。