污染负荷及植被生物量变化对缓冲带污染物净化效果的影响

模拟上海地区农业面源污染和降雨特征,进行缓冲带污染物净化效果和植被生物量监测试验研究。结果表明：植被缓冲带对径流污染物质的净化效果明显高于空白对照,百慕大缓冲带SS截留率最高,达到74％;白花三叶草对TN、TP的净化效果最好,去除率分别为28％和25％;百慕大和白花三叶草生物量最大,栽种当年9月份,两者地上部分的生物量鲜重分别达到了6.14和6.49 kg/m²,百慕大生长速度最快,当年9月份生物量几乎达到5月份的6倍;植被生物量增长明显提高了缓冲带截留径流污染物的效果,缓冲带SS截留率与生物量成显著线性相关,而污染负荷变化对缓冲带污染物净化效果的影响很小,明显弱于植被种类和生物量的变化。     

基于VFSMOD模型的河岸植被缓冲带划定方法

河岸植被缓冲带的划定是河流生态缓冲带建设和管理的基础.从面源污染阻控角度出发,根据河岸的土地利用类型,将各河流所处河段划分为堤防型河段、城镇型河段、农田型河段、村落型河段和林草型河段.采用植被过滤带模型(VFSMOD),并结合现有生态红线、河湖管理范围、城市蓝线等空间管控要求,提出了各类型缓冲带的划定方法,以期为我国河...     

不同草皮构建的湖泊缓冲带对污染物的净化效果研究

选择宜兴地区常见的3种草皮百慕大(Cynodon dactylon)、白花三叶草(Trifolium repens)、高羊茅(Festuca arundinacea),利用自行设计的实验装置模拟构建草皮缓冲带,并模拟宜兴地区降雨时产生的汇流过程和雨量进行太湖缓冲带对陆域面源污染物的净化效果研究.结果表明,草皮缓冲带能有效地截留径流中的SS,3种草皮缓冲带的径流对SS的去除率为百慕大缓冲带＞三叶草缓冲带＞高羊茅缓冲带＞空白对照(不种植草皮的空白土壤),且沿程去除效果增强;草皮缓冲带的渗流对TN、NH3-N、TP净化效果均显著(p＜0.05)高于径流;3种草皮缓冲带在试验槽前0.9m处的污染物去除效果最为明显,湖泊缓冲带的宽度与其污染物截留效果呈正比;总体来说,草皮生物量与其构建的湖泊缓冲带的污染物去除率呈正相关,三叶草和百慕大有较大的地上生物量,其构建的缓冲带表现出较高的污染物去除率,而高羊茅的地上生物量相对较小,其构建的缓冲带污染物去除率也相对较低.     

草皮缓冲带对洱海流域面源污染的削减效果

在前期植物调查和资料调研的基础上,构建了以百慕大、结缕草、混播草草皮为陆生植物的缓冲带,以洱海流域面源污染水样为这些植被缓冲带的进水,进行削减效果的现场中试实验。结果表明,裸露地表对径流SS几乎没有削减效果,而草皮缓冲带能有效截留径流SS,去除率大小顺序为混播草缓冲带结缕草缓冲带百慕大缓冲带;草皮缓冲带渗流水中的TN、TP的去除率均在60%以上,而径流水中TN、TP的去除率在40%以上;总体而言,草皮缓冲带对面源污染的削减效果沿程增强,且前段去除效果较强,后段去除效果减弱,其中混播草缓冲带的削减效果最好,百慕大缓冲带的削减效果相对较差;通过计算,当SS去除率为70%时,混播草缓冲带的最佳宽度仅为13.4 m,比百慕大缓冲带缩短了5.2 m。     

3种草皮缓冲带对农田径流污染物的净化效果及其最佳宽度研究

通过对照试验,研究了百慕大、白花三叶草和高羊茅3种草皮缓冲带对农田径流污染物的净化效果.结果表明,空白对照带对径流水SS几乎没有去除效果,百慕大草皮缓冲带对径流水SS的去除率最高,达84%.其次为白花三叶草和高羊茅草皮缓冲带,对径流水SS的去除率分别为81%、73%;进水TN质量浓度在10 mg/L以内时,3种草皮缓冲带出水TN质量浓度都低于2mg/L,均达到<地表水环境质量标准>(GB 3838-2002)V类标准;进水TP质量浓度为0.54～1.50 mg/L时,3种草皮缓冲带出水TP质量浓度均为0.08～0.34 mg/L,也均低于GB 3838-2002V类标准规定的限值;3种草皮缓冲带径流水SS去除率和沿程距离具有显著的相关性,在径流水SS去除率为80%时.通过计算可知3种草皮缓冲带的最佳宽度为16.1～20.4 m.其中百慕大草皮缓冲带最低,为16.1 m.     

以农业面源污染阻控为目标的河流生态缓冲带研究进展

河流生态缓冲带是河流生态系统的重要组成部分,一些国家已将河流生态缓冲带的构建与维护作为控制流域面源污染的关键措施.针对河流生态缓冲带的农业面源污染阻控功能,梳理了河流生态缓冲带的研究进展.基于河流生态缓冲带类型的划定,重点总结了河岸植被缓冲带的阻控机制及影响阻控效果的主要因素、氮磷削减途径和缓冲带生态构建模式,并就植被...     

浦阳江干流生态缓冲带的划定与构建

河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的划定是对河流进行生态修复与保护的重要前提.如何确定缓冲带的宽度和空间布局也是管理部门和学者们关注的热点.以浙江省金华市山溪型河流浦阳江干流为例,利用GF-2卫星影像提取河流岸线、解译河岸两侧土地利用状况,通过VFSMOD模型工具和缓冲带自然条件综合确定农田型、村落型、林草型河段的缓冲带宽度;而城镇型河段则结合城市河道蓝线来确定缓冲带宽度;最终划定浦阳江干流左右岸缓冲带总长度109.63 km,总面积2.837 km2.在此基础上,构建了试点区域上仙屋断面的缓冲带修复方案,旨在为缓冲带修复和水环境质量改善提供参考.     

基于VFSMOD模型的不同情景下河流生态缓冲带的截留效果模拟

采用植被缓冲带模型(VFSMOD)对不同情景下河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的截留效果进行了模拟,考察了土壤可蚀性、土壤质地、坡度、径流源区长度、缓冲带宽度等对缓冲带拦截效果的影响.结果 表明:随着土壤可蚀性因子(K因子)变大,土壤可蚀性增强,缓冲带泥沙输入量变大;坡度变大,拦截效率下降,在坡度分别为1％、3.5％、...     

前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响

以城市典型屋面材质(油毡、塑钢、瓦)为研究对象,通过人工模拟降雨考察不同前期晴天数对不同材质屋面径流污染特征的影响。结果表明,不同材质屋面径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、总磷(TP)和总氮(TN)的场次降雨径流平均浓度由大到小都依次为油毡屋面、瓦屋面和塑钢屋面。不同材质屋面径流中重金属的场次降雨径流平均浓度各不相同。总体而言,污染物浓度随前期晴天数增加而增大,主要是小粒径的颗粒物体积分数增加,而大粒径的颗粒物体积分数反而减小。屋面径流中SS是COD、TP和重金属的主要载体,污染物与小粒径的颗粒物相关性更高,因此要想控制屋面径流中的COD、TP和重金属,关键是控制细小的颗粒物。     

沛沿河流域农田地表径流氮流失的模拟研究

在室内人工模拟降雨条件下,选择沛沿河流域最具代表性的3种土地利用类型,研究暴雨过程中农田地表径流氮的流失规律。结果表明,在暴雨条件下,3种土地利用类型的地表径流量大小顺序为水稻田林地果地;地表径流氮流失量随土地利用类型表现出明显差异,暴雨条件下3种土地利用类型的地表径流水相TN流失量大小顺序为果地林地水稻田,地表径流水相颗粒态氮(PN)占水相TN的比例在67%以上,地表径流沉积物相TN流失量大小顺序为林地水稻田果地,地表径流氮流失均以水相为主;3种土地利用类型的累积地表径流量与累积氮流失量的相关系数都在0.99以上。     

太湖地区典型降雨水稻田径流污染物输出特点及相关性分析

为研究降雨过程中水稻田径流污染物的输出特点及其主要污染物之间的内在关系,在太湖地区何家浜流域划定若干块水稻田作为研究区域,并分别选取单块封闭水稻田沿河岸的直入河点和多块水稻田沿沟渠汇流后的沟渠入河点为采样点,对比封闭小区域和非封闭大区域污染物随降雨径流的输出特点及其相关性。结果表明,降雨引起水田水的扰动,对水田土壤及其污染物只产生间接的扰动或冲刷,而非直接冲刷,因此,不同降雨强度对SS(悬浮态固体)的冲刷并未表现出明显的差异。无论短历时强降雨还是长历时弱降雨,其径流中SS、氮、磷均随降雨历时的延长而降低,其中溶解态氮、磷随降雨历时的变化较小。相比大面积的汇水区域,较小的汇水区域SS峰值点出现的时间更接近降雨峰值点,对降雨的响应时间更短,降雨前期,大汇水区域径流中SS比小汇水区域小很多,而降雨后期要大很多,其主要污染物随降雨历时的延长而降低的规律性更显著,小汇水区域的径流SS和TN(总氮)、TP(总磷)具有很好的线性相关性。     

不透水表面雨水径流污染物冲刷规律研究

针对雨水径流污染冲刷模型中降雨强度与污染物冲刷存在的时间差问题,采用有效降雨强度替代降雨强度,建立了径流污染物冲刷模型,并利用建立的模型对不透水表面雨水径流污染物冲刷进行了模拟。结果表明,模型对SS、COD、TN和TP模拟的相关系数R2平均为0.87、0.81、0.93和0.89,具有较高的模拟精度。SS、COD、TN和TP的冲刷系数分别为0.77、0.66、0.92和0.74 mm-1,TN的冲刷系数略高,但总体相差不大。SS、COD、TN和TP均显示了较强的初期冲刷效应,在有效降雨强度为4 mm时,截留初期雨水径流量的35%~40%,即可控制70%以上雨水径流污染物。建立的模型可应用于研究不透水表面的雨水径流污染物冲刷规律,为雨水径流污染物控制提供理论计算依据。     

苏州市工业用地地表径流污染特性研究

对苏州新区枫桥工业园湘江路段的10场有效降雨事件的地表径流污染特性进行了研究.研究表明.地表径流水质参数COD、SS、NH3-N、TN、TP均服从对数正态分布,在95%置信水平下,SS与COD、TP、TN之问存在线性相关性(R=0.45～0.72).统计了污染物事件平均浓度(EMC),COD、SS、NH3-N、TN、TP的EMC中值分别为213、491、2.65、5.19、1.07 mg/L,相对应的单位面积污染物负荷分别为1 898、4 375、24、46、10 kg/(hm2·a).与韩国Chongju工业区和上海市相比,SS负荷高是苏州新区枫桥工业园地表径流水质的主要特点,削减SS负荷对控制其非点源污染具有重要意义.     

城市典型屋面径流的排污特征

对城市中典型的2种材料(油毡和水泥)屋面降雨径流中颗粒物(SS)、氮(N)和磷(P)污染物排放特征进行了研究。结果表明,屋面径流中颗粒物主要是以10~100μm粒径范围的颗粒物为主(约占75%),氮主要是以溶解态形式排放(80%~95%),且主要形式是以硝态氮和氨态氮为主,水泥屋面增加了径流中硝态氮的比例,而沥青屋面增加了氨态氮和溶解态有机氮的比例。而磷主要是以颗粒物形态排放(约占40%~70%,平均57.5%),且主要结合10~50μm粒径范围的颗粒物。去除10~50μm粒径颗粒物可以降低屋面径流中50%颗粒物和47.9%磷的排放,而氮却需采用不同处理方法。同时,EC和TSS与TN和TP相关关系表明,EC和TSS可分别作为屋面降雨径流溶解态氮和颗粒态磷污染程度检测和评价指示指标。研究结果为有效地去除降雨径流中污染物、降低城市面源污染对水环境的影响,提供了一定的科学依据。     

天津市不同土地利用类型雨水径流污染特征

在对天津市不同土地利用类型地表径流水质进行监测的基础上,探讨了地表雨水径流污染物的出流规律、污染物的事件平均浓度(EMC)以及污染物负荷量.结果表明,地表径流污染物浓度大多在径流初期10～20 min达到最高值,之后随着降雨历时的延续,污染物浓度呈波浪性锯齿状降低,至降雨结束,污染物浓度最终趋于稳定,在整个径流污染过程...     

公路地表灰尘及径流中颗粒物附着重金属对比研究

对北京城区北三环上北太平桥以西约300 m处路段地表灰尘及径流中不同粒径颗粒物附着重金属载荷进行对比研究.结果表明:(1)随着颗粒物粒径的增大,地表灰尘中颗粒物附着重金属浓度总体上逐渐降低;地表灰尘中<40.00 μm颗粒物附着重金属浓度最高;重金属载荷分布集中度不强,但主要集中在地表灰尘中<300.00 μm的颗粒物L.(2)地表径流中大部分重金属附着在<125.00 μm颗粒物上;0.45～10.00 μm颗粒物附着重金属载荷最高;0.45～40.00 μm颗粒物附着重金属载荷平均为77.1%.(3)地表灰尘中<40.00 μm的颗粒物的潜在水环境风险不太突出,但是其实际水环境影响却起主导作用.(4)进入水体的小粒径颗粒物质量分数升高是地表灰尘和径流重金届载荷随颗粒物粒径分布不同的重要原因之一;大气湿沉降对小粒径颗粒物重金属载荷可能会有一定的影响.     

降雨入渗与地表径流污染减量模拟试验研究

针对造成水体污染的城市降雨地表径流问题,建立模拟降雨系统,选用聚合物与功能材料,改良土壤结构,提高土壤对雨水的渗透性,削减地表径流及径流携带污染物对纳污水体的污染.结果表明,复合施用PAM与沸石使降雨径流过流体土壤结构被改良,对降雨径流的削减作用明显,对土壤的降水渗透有显著的促进.数据表明,沸石与PAM配施对削减降雨地表径流与提高降雨土壤入渗的效果有协同作用.在36、72和108 mm/h不同降雨强度下,处理土壤水的入渗较对照分别提高了35%～76%、32%～66%和18%～47%,降雨后土壤的含水量较对照可提高1～5倍.     

道路径流SS和COD污染特征及出流规律

选择芜湖市火车站点进行长期监测,采集降雨7次;同时选择5个不同功能区,采集典型降雨1次。探讨了道路径流中总固体悬浮物(SS)和化学需氧量(COD)的污染特征、影响因素及出流规律,结果表明,7次降雨事件SS和COD平均值范围分别为198～1 529 mg/L和66～367 mg/L。SS和COD污染较为严重。SS在不同功能区中大小顺序为:工业区>居民区>商业区>交通区>文教区,总COD大小顺序为:工业区>交通区>居民区>商业区>文教区,溶解态COD大小顺序为:工业区>交通区>商业区>文教区>居民区,颗粒态COD大小顺序为:工业区>居民区>交通区>文教区>商业区。工业活动对地表径流SS和COD含量影响最大。SS受降雨历时影响较大,溶解态COD受平均雨强影响较大,颗粒态COD受最大雨强影响较大。不同降雨强度下,SS、溶解态COD及颗粒态COD的出流规律不同,降雨强度对径流初期效应的影响显著。     

降雨入渗与地表径流污染减量模拟试验研究

针对造成水体污染的城市降雨地表径流问题,建立模拟降雨系统,选用聚合物与功能材料,改良土壤结构,提高土壤对雨水的渗透性,削减地表径流及径流携带污染物对纳污水体的污染.结果表明,复合施用PAM与沸石使降雨径流过流体土壤结构被改良,对降雨径流的削减作用明显,对土壤的降水渗透有显著的促进.数据表明,沸石与PAM配施对削减降雨地表径流与提高降雨土壤入渗的效果有协同作用.在36、72和108 mm/h不同降雨强度下,处理土壤水的入渗较对照分别提高了35%～76%、32%～66%和18%～47%,降雨后土壤的含水量较对照可提高1～5倍.     

不同地表雨水径流冲刷特性分析

选择北京市某城区典型地表(校园、自行车道、商业街和高架桥)的雨水径流作为研究对象,系统分析了不同地表雨水径流的冲刷特性。分析结果表明:不同地表初期冲刷现象都比较明显,控制不同地表20%的初期雨水可以削减污染物总量的40%～60%,高架桥初期雨水径流中COD、SS和TP浓度最高,校园初期雨水径流中TN浓度最高。不同地表雨水径流的水质优劣顺序为:校园>商业街>自行车道>高架桥。校园和自行车道在整个降雨过程中D50和D90粒径大小相近,分别为30μm和50μm左右,且变化幅度都较小。高架桥和商业街在雨水径流初期D50和D90粒径有明显减小,但后期均出现较大幅度的波动,其粒径明显大于校园和自行车道。上述研究成果对于城市不同地表雨水径流污染控制和场地开发具有重要意义。