植被缓冲带径流渗流水量分配及氮磷污染物去除定量化研究

利用构建的缓冲带现场试验基地和设计的径流流量测定装置,对植被缓冲带滞缓径流和农田氮磷污染物去除能力开展定量化试验研究.结果表明,植被缓冲带有效滞缓了径流速度,并显著提高了缓冲带土壤的水力渗透能力,19m长的百慕大、高羊茅、白花三叶草缓冲带径流出水时间分别是空白对照的2.46倍、1.72倍和2.03倍,渗流水量分别是空白对照的3.01倍、2.16倍和2.45倍;植被缓冲带能有效去除农田径流氮磷污染物,百慕大、高羊茅、白花三叶草缓冲带对NH4+-N、TN、TP的总去除率分别比空白对照提高了237%、268%和274%;植被缓冲带渗流对氮磷污染物的去除能力显著高于径流,渗流水量越大,缓冲带氮磷污染物的总去除率和单位面积去除负荷越高,试验各植被缓冲带TN、NH4+-N、TP渗流去除量与径流去除量的比值分别达到2.79、2.02和2.83.     

自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷污染的主要作用机制

以四川盆地紫色丘陵区林山村镇为例,分析降雨径流过程中氮磷在自然沟渠内的空间变化特征和不同控制机制的净化能力,研究了自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷的主要作用机制.研究结果表明,除NO3--N浓度在沿程上呈先减后增而后再减的趋势外,其它氮磷污染物(TN、PN、NH4+-N、TP、PP和PO43-·P)均为沿程递减趋势.溶解态氮是降雨径流氮素在空间沿程上的主要迁移形态,溶解态磷是流量限制型事件降雨径流磷紊空间沿程的主要迁移形态,而颗粒态磷是物质限制型事件降雨径流磷素空间沿程的主要迁移形态.泥沙截控固持是自然沟渠控制降雨径流氮磷污染的主要作用机制,有效降低径流中颗粒物浓度和拦截泥沙是控制降雨径流氮磷污染的关键.沉降段和沉沙凼具有明显的泥沙及颗粒态氮磷截控固持作用,可较好地去除村镇降雨径流中的氮磷颗粒态污染物,平均氮磷去除量分别为144.51、65.20 g·m-2(平均雨量37.85mm).植物吸收是植被段氮磷去除的重要途径,在雨季共吸收氮磷分别可达82.69、12.52 g·m-2.跌落曝氧也是降雨径流氮磷污染控制的重要作用机制,跌落段对NH4+-N的平均去除负荷为15.05 g·m-2.     

人工湿地组合工艺削减山地城市地表径流污染

采用前置生态塘-表流人工湿地-卵石过滤带组合工艺处理山地城市地表径流,研究了各单元在COD、TN、TP和NH4+-N方面的去除效果,以及径流中COD浓度和氮素形态对污染物去除的影响。结果表明,针对COD、TN、TP和NH4+-N,生态塘可以达到82%、53%、45%和32%的去除,表流人工湿地可以达到82%、83%、80%和61%的去除。COD由60 mg/L升至500 mg/L时,整个组合工艺的TP去除率由61%升至82%后下降至64%,TN去除率由50%提高至82%,NH4+-N去除率由67%降至41%。氮素组成对TN和COD的去除影响较大,NH4+-N∶NO3--N由3∶1变为1∶3时,COD去除率从73%提高到85%,TN去除率从53%提高到86%,NH4+-N去除率变化不大,为45%~51%。该组合工艺能够有效去除和削减城市地表径流中的COD、TN和TP的污染。     

回流比水力负荷对前置反硝化生物滤池工艺处理污水的影响研究

前置反硝化生物滤池工艺具有良好的脱氮性能,其中回流比是影响其处理效果的一个重要因素.试验考察了回流比分别为50%、100%、200%、300%的条件下该工艺对COD、NH4+-N、TN的去除效果.研究表明,在回流比从50%提高至300%的过程中,该工艺对污染物的去除效果以200%为界呈先上升后下降的趋势,但对去除TN的影响较为显著,回流比为200%时,对应COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为92.67%、90.50%和80.50%.在保持回流比100%的条件下,随水力负荷从1.52m.h-1增加到2.82m.h-1的过程中,前置反硝化生物滤池工艺对污染物的去除效果以2.08m.h-1为界呈先上升后下降的趋势,水力负荷为2.08m.h-1时,对COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为91.72%、90.29%和74.45%.COD、NH4+-N和TN主要在BAF(DN)缺氧环境内得到去除,平均去除率分别为78.48%、68.02%和58.21%.     

北京市新建城区不透水地表径流N、P输出形态特征研究

2010年通过对北京市新建城区典型不透水地表径流水样的采集与分析,研究新建城区地表径流水质特征及其N、P输出形态组成,以期为城市地表径流污染的源区控制提供科学依据.结果表明,北京市新建区典型不透水地表屋面和道路地表径流污染初期冲刷效应显著,屋面径流污染负荷的输出主要集中在初期10 mm径流,而道路径流污染负荷的输出主要集中在初期15 mm径流.屋面地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为50.2、81.7、6.07、2.94、1.05和0.11 mg·L-1;道路地表径流TSS、COD、TN、NH4+-N、NO3--N和TP事件浓度均值分别为539.0、276.4、7.00、1.71、1.51和0.61 mg·L-1.屋面径流颗粒态COD、TN和TP分别占20.8%、12.3%和49.7%,道路径流颗粒态COD、TN和TP分别占68.6%、20.0%和73.6%.屋面径流溶解性氮素占总氮87.7%,其中NH4+-N和NO3--N分别占57.6%和22.5%,道路径流溶解性氮素占总氮的80.0%,其中NH4+-N和NO3--N分别占42.1%和35.0%.城市地表径流污染控制应加强NH4+-N和NO3--N的去除.     

多层渗滤介质系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化作用

根据北京市雨水地表径流污染的特点,设计了用于去除屋顶和机动车路面雨水径流污染物的多层渗滤介质系统,进行污染雨水净化效果的试验研究.结果表明,系统对屋顶和机动车路面雨水径流中的氮磷污染物有明显的去除效果,NH+4-N、TN、TP的去除率分别达80%、90%、50%以上,出水浓度达到地表水Ⅱ类水质标准;"砂砾料"垫层对TP的去除效果稍好于"无砂混凝土"垫层;雨水径流中氮磷浓度愈高则对氮磷的去除率愈高.雨水径流氮磷浓度变化对氮磷去除效果的影响较小.多层渗滤介质系统通过微生物的硝化和反硝化作用实现生物脱氮是系统去除氮的主要途径;土壤的吸附与沉淀作用是多层渗滤介质系统去除磷的主要途径.系统对城市雨水径流氮磷污染物的净化能力主要发生在垫层及地基土层0.3m以内.     

氧化沟不同曝气模式对氮磷去除性能的优化与比较

采用轮流搅拌-曝气SBR系统模拟氧化沟的运行方式,探讨分点曝气和分段曝气对氮磷的去除效果.结果表明,在供气量相同的条件下,分点曝气系统溶氧效率高,一个循环的好氧区比分段曝气系统长,但是分段曝气溶解氧(DO)的有效利用率(用于除氮除磷)高,二者硝化能力相当,氨氮(NH4+-N)去除率分别为96.68%和97.03%,硝化菌活性(以NH4+-N/MLVSS计)分别为4.65和4.66 mg.(g.h)-1.在缺氧区和好氧区比例皆为1时,分点曝气在2、4、7个分区时总氮(TN)去除率分别为60.14%、47.93%和33.7%;总磷(TP)去除率分别为28.96%、23.75%和24.31%,即分区越少,对TN和TP的去除皆有利,但是更利于TN的去除;而分段曝气只有1个分区,其TN和TP的去除率分别为64.21%和49.09%,分段曝气对氮磷的去除效果优于分点曝气,但对提高TP的去除率更有利.对于分段曝气,在满足硝化效果的前提下,增大缺氧区与好氧区的比例,氮磷的去除效率增加.当缺氧区与好氧区的比例由1∶1增大至1.8∶1,其TN和TP的去除率分别提高到73.94%和54.18%.继续增加缺氧区的比例,将影响硝化和运行的稳定,从而影响氮磷的去除效果.     

聚丙烯小球对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的优化研究

采用页岩和香蒲(Typha latifolia L.)构建人工垂直潜流湿地处理津河富营养化水体,并用聚丙烯小球替代部分页岩研究其对垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响.设计水力负荷800 mm/d,理论水力停留时间12h.试验期间(2006-06～2006-11),氮磷月平均去除率在8月份达到最大值.与全页岩湿地相比,聚丙烯小球使氨氮(NH 4-N)、总氮(TN)、溶解性活性磷(SRP)和总磷(TP)月平均去除率分别提高13.38%、8.9%、9.29%和8.25%,使用聚丙烯小球能够有效提高人工垂直潜流湿地氮磷去除效率.试验结束后收割香蒲地上组织(茎和叶),测定地上组织生物量及茎、叶中的氮磷含量.结果表明,聚丙烯小球虽然抑制香蒲地上组织生物量的增加,但却能够有效提高茎、叶中氮磷含量.通过收割香蒲地上组织可使TN和TP去除分别增加29.382 g·m-2和13.469 g·m-2.     

坡岸截留强化处理设施在不同运行条件下对农业面源污染物去除效果

对坡岸截留强化处理设施在不同温度、不同雨强、不同降雨间隔条件下处理农业面源污染进行中试试验研究.结果表明,水温从20℃下降至4.3℃,COD、TN、NH+4-N、TP去除率下降了15.58%、48.93%、42.26%、57.75%;降雨强度由0.65mm·min-1增加1倍至1.30 mm·min-1,COD的平均去除率低了15.19%,TN、NH+4-N的去除效率相当,TP的去除效率提高了11.21%,但COD、TN、NH+4-N、TP单位面积去除的总量却提高了26.27%、68.3%、32.6%、104.2%;降雨间隔从2 d增加到4 d时对COD去除的影响不大,但使NH+4-N、TN的处理效率提高19.31%、13.95%,对TP的单位面积去除量提高71.43%,但去除总量有限.     

新型人工湿地对工业区降雨径流的净化研究

根据东莞市同沙水库集水区内工业区降雨径流的水质、水量特征,采用新型折流式人工湿地对其进行模拟及实地降雨径流净化研究.对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行对比,分析COD、SS、TN、TP、NH4+-N以及重金属Pb、Zn、Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨它们的主要去除机制.模拟净化研究中,除TN外,湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅲ类质量标准,TN达Ⅳ类标准;且大部分污染物在湿地前端被去除.实地降雨径流净化研究中,COD、SS、TN、TP及NH4+-N的平均去除率分别为90.9%、97.0%、83.4%、92.2%、90.0%;重金属Pb、Zn、Cu的平均去除率分别为98.4%、94.1%、93.6%,出水均能达地表Ⅲ类水标准.研究表明,折流式人工湿地系统对工业区降雨径流的净化效果显著,湿地系统具有较强抗冲击负荷能力.另外,小幅温度变化对湿地系统中污染物的去除影响不大.     

城市河流硬质护岸生态修复研究进展

针对硬质护岸给城市河流生态环境造成的影响,初步探讨了生态型河流护岸的概念与内涵;分类介绍了硬质护岸生态修复一些代表性的技术和方法,分析了这些技术的适用范围;并提出了目前关于硬质护岸生态修复技术研究的热点问题和发展方向。     

河岸草本缓冲带对模拟径流中污染物的净化

选择华北地区3种常见草本植物——狗牙根、虎尾草和天堂草,通过人工配水模拟地表径流,在北京潮白河河岸设置径流试验,研究河岸带宽度、水力负荷和进水浓度对不同缓冲带截污能力的影响。结果表明:模拟径流中污染物均随缓冲带沿程距离增加有降低趋势,且前段下降较快,后段下降逐渐趋缓。SS的去除主要发生在沿程前3 m,TP和COD的去除主要发生在前6 m,TN的去除主要发生在9 m以内。若缓冲带的宽度设置受限,为保证一定的截污效果,宽度不应小于9 m。狗牙根、虎尾草和天堂草缓冲带在沿程15 m处对NH_4~+-N的去除率分别为50.6%、32.0%和40.4%,总体上狗牙根和天堂草对N、P的去除能力优于虎尾草。不同水力负荷和进水浓度下,草本缓冲带均能有效截留径流中的SS,去除率均在70%以上,而NH_4~+-N的去除受进水浓度的影响较大。由于模拟径流中NO_3~--N和溶解性磷(DP)进水浓度低于1 mg/L,缓冲带对两者的去除效果较差,特别是虎尾草缓冲带,出现了出水浓度高于进水的情况。     

亚热带城市河流生态河岸的研究

随着生活水平的提高,城市河流生态河岸日益受到重视.从城市河流河岸的现状分析,到国内外城市河流生态河岸的研究,包括城市河流生态河岸的规划与实践,较为全面的体现了城市河流生态河岸的结构与功能,并提供了亚热带城市河流生态河岸的研究案例,基于亚热带的气候条件及研究基础,为亚热带城市河流生态河岸进一步研究提供参考.     

滨岸缓冲带在河道生态修复中的应用研究

近年来国外在滨岸缓冲带植被的结构、功能和管理研究方面开展了许多研究,国内也越来越重视相关研究。文章概述了滨岸缓冲带的功能、构建原理和国内外的一些应用情况;重点介绍了上海青浦区华新镇境内东风港滨岸缓冲带示范工程,分析了滨岸缓冲带在河道坡岸生态修复中的应用效果。研究表明,滨岸缓冲带具有改善生物栖息地环境质量、稳定坡岸、修复河道生态环境等功能,适合在各类岸坡的生态修复中广泛运用。     

东江干流河岸带植物群落类型分布格局研究

对东江干流河滨带植物群落类型进行详细调查,并对其空间分异情况进行了系统研究。根据野外调查所获90个样地数据资料,结合应用了TWINSPAN、DCA、CCA等数量分析方法。调查中共发现样内植物56科187属271种;TWINSPAN分类将该90个样地归并划分为15个群丛;DCA排序的第一轴的累积变异量为9.3%,前两轴的累积变异量为15.8%;CCA排序前两轴对物种-环境关系的解释量为62.6%;DCA、CCA排序分析揭示了群落在上、中、下游的分布情况,以及这些群落的分布格局与温度、人类干扰强度、土壤含水量等因子之间的相互关系。     

滨河湿地地下水水位变化及其与河水响应关系研究

滨河湿地的发育与退化过程受河流水文过程的显著影响.以黄河湿地国家自然保护区盂津湿地为研究对象,通过滨河湿地地下水位变化(特刖是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了滨河湿地地下水水位与洪水的响应关系.结果表明,滨河湿地地下水位受河水水位影响显著,地下水位的波动幅度与河岸距离之间存在明显的负指数关系,调水期内这...     

不同尺度下人类活动对浑太河流域鱼类和大型底栖动物群落特征的影响

为了确定鱼类和大型底栖动物群落结构对多重人类活动压力响应是否一致,以浑太河流域为例,采用典范对应分析和冗余分析方法,以自然环境因子(包括海拔、坡度、流域面积、经纬度)为协变量,比较流域(各土地利用类型面积所占比例)、河岸带(各土地利用面积所占比例)和河段尺度(水质、水力形态、水文、栖息地质量、底质类型等)下人类活动因子对鱼类和大型底栖动物群落特征的影响. 结果表明:在流域尺度上,林地和农村聚落用地面积所占比例解释了8.09%的鱼类群落特征空间变异,林地、旱地、城镇建设用地和农村聚落用地面积所占比例解释了18.28%的大型底栖动物群落特征空间变异;在河岸带尺度上,城镇建设用地面积所占比例解释了4.26%的鱼类群落特征空间变异,没有环境因子对大型底栖动物群落特征产生显著影响;在河段尺度上,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)、河宽、QHEI(a qualitative habitat evaluation index,栖息地评估指数)、ρ(DO)、ρ(TN)、硬度和pH解释了36.60%的鱼类群落特征空间变异,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)解释了14.65%的大型底栖动物群落特征空间变异.河段尺度人类活动因子对鱼类群落特征的直接影响最为显著,其次为流域尺度,河岸带尺度的影响最小;流域尺度和河段尺度人类活动因子对大型底栖动物群落特征影响大致相同. 河段尺度的水力形态和水质状况主要受流域尺度土地利用变化的影响,其次是河岸带尺度. 土地利用变化对水力形态的影响较水质更大.      

太湖五里湖非点源污染物的来源与控制对策

现场调查显示,五里湖非点源污染物来源于城区道路、居民区、农业和绿化施肥等方面,在降雨时通过河道、湖周散流和大气沉降方式入湖.根据流域环境特点,将五里湖流域划分为西南山地风景旅游管理区,北部新城污染控制区和东南农业、渔业综合整治区3个区域类型,并对各区提出了如下的非点源污染控制对策:西南山地风景旅游管理区需采取陆上植被保护和滨水植被恢复工程;北部新城污染控制区需采取滨水区、河口区、河道区植被恢复工程以及人工湿地工程;东南农业、渔业综合整治区需采取有机农业工程、污水处理工程、植物塘净化工程和河道生态净化工程.      

广州市流溪河河岸带土壤反硝化作用的多尺度影响因子

以广州市水源地流溪河二级支流的河岸带为研究对象,分析嵌套结构的多尺度因素对河岸带土壤反硝化作用的影响,确定调节河岸带土壤反硝化酶活性的不同尺度控制因素.结果表明:以土壤反硝化酶活性表征的反硝化潜力,其在研究区内的剖面尺度空间变异性显著大于断面尺度和流域景观尺度;反硝化酶活性的空间变异受多尺度因子的作用,其中剖面尺度中土壤有机碳、全氮、硝态氮等因子对其空间分布起主要的直接控制作用,而断面尺度的景观位置、植被密度与流域景观尺度的地形指数、高程及土地利用类型等因子通过影响土壤性质而间接调控反硝化酶的空间分异性;研究区的反硝化酶活性在剖面尺度中表层最高,随着深度增加呈急剧减小的趋势;断面尺度中活性值最高位于河岸区中间的景观位置,因该位置具有良好的景观连接性和较高的植被密度;流域景观尺度中,除受人为扰动严重城市化地区外,河岸带土壤反硝化酶活性沿流域从上游至下游呈不断增加的趋势.     

河岸缓冲区氮素截留研究进展

河岸缓冲区对氮素的有效截留以阻止其进入河流已得到广泛的认可,是美国资源局所认可的一种最佳管理措施。总结河岸缓冲区中氮素截留的主要机制、影响因素及缓冲区的管理原则。最主要截留机制为反硝化作用与植物吸收,相应的最主要影响因素是缓冲区的水文特征。为达到较好的氮素截留效率,必须重建退化的缓冲区、保护缓冲区的完整性与不受干扰,并与其他流域管理措施相结合。