水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应

为有效阻控农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用,同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水－沉积物－水生植物这一微观系统中的截留机理.结果表明:沟渠中的水生植物茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化有明显的促进作用;水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递,从而使上覆水中氮、磷含量快速减少;沉积物间隙水中氮、磷含量的变化受界面交换、沉积物吸附、微生物转化及植物吸收等各方面因素影响,水生植物调整并加强氮、磷的各种转化,植物的存在使得间隙水中氨氮及磷酸盐含量降低并呈现规律变化.      

强降雨对平原河网区入湖河道氮、磷影响

为定量揭示强降雨对平原河网河道氮、磷污染的影响,本文以太湖西岸大浦河和殷村港为例,基于两周年逐日高频人工监测和降雨量自动监测数据集,以及台风"利奇马"过程中的加密监测,分析了强降雨过程中河道各形态氮、磷浓度的变化特征及其环境效应.结果发现,强降雨两年内共观察到16次（19 d）,且50%发生在夏季;此外,强降水占年内总降水量的比重高达41.33%.强降雨发生之后,两条河道水体中各形态氮、磷浓度在强降雨之后有所增加,其中颗粒态磷的响应最快,一般在强降雨当天就出现峰值;而总氮峰值的出现存在2~5 d的延迟;强降雨引发的河道营养盐浓度增高持续时间短,通常1~2 d,甚至低于雨前浓度.流域面积大和河道流程长的大浦河水体氮、磷浓度对强降雨过程的响应速度较殷村港慢.河道各形态氮、磷浓度对强降雨过程的响应特征还受河道两岸局地土地利用状况的影响,农业面源污染的河段比城镇污染的河段对营养盐的拦截、净化和缓冲能力弱,因此农业面源污染的河段对强降雨的响应强于城镇污染的河段;农业面源影响河段氮的增加量以颗粒态氮为主,城市面源影响河段氮的增加量以溶解态氮为主,而磷的增加全程均为颗粒态磷为主.平原河网地区强降雨带来的河道水体氮、磷浓度波动小,各形态氮、磷响应过程受局地环境背景影响大,水质总体趋于稳定.然而,由于强降雨带来的河道入湖水量占比大,因此入湖负荷也处于很高水平,加之强降雨的发生偶然性大,强降雨对平原河网地区河道入湖氮、磷负荷的突发影响很大,需要重点关注.     

奎河污灌区的氮、磷污染

田间污灌模拟实验及污灌区和非污灌区土壤,地下水中氮,磷含量的调查和对比分析表明,污水中含量高的氮,磷能显著提高土壤肥力,污灌区作物长势良好,但土壤中积累的氮和磷是污灌区地表水和地下水的潜在污染源,虽然土壤对ＮＨ４离子有很强烈的吸附,截留和转化作用,但含量高的ＮＨ４离子能缓解慢下移,并在上层潜水中积累,污灌和降雨能淋溶土壤中经硝化作用产生的ＮＯ２和ＮＯ３离子,造成地下水的污染,饱和污灌３个月后,浅层     

浅滩湿地水深对氮、磷去除的影响及其在河道治理中的应用

研究了不同水深条件（5,10,15,20,25 cm）下芦苇湿地对伊通河水中氮、磷的净化能力。结果表明:浅水位条件有利于NH₄+-N的硝化作用及挥发作用。水深为5 cm时TN和NH₄+-N的去除效果最好,10 cm时NO₃--N的去除效果最好,水深25 cm时TN和NH₄+-N的去除率明显降低。NH₄+-N的吸附和转化作用对TN的衰减起着主导作用。磷的去除率与水深的相关性较小,表明磷的去除主要是化学转化与吸附作用。根据湿地水深对污染物去除的影响,研究设计了1种可自动调节深度的浮动湿地。通过浮动湿地的净化,使研究区河水中TN、NH₄+-N和TP浓度大幅降低,水质得到明显改善。     

嘉陵江鲁班水库氮磷时空分布特征及截留率

鲁班水库是四川省第三大水库,具有灌溉、发电、防洪的功能。针对当前鲁班水库总氮（TN）、总磷（TP）浓度超标问题,阐明水库氮（N）、磷（P）时空分布特征,量化水库TN和TP的截留量及截留率,并识别影响水库水质的关键因素。结果表明：水库TN浓度年均值为(0.65±0.22)mg/L,TP浓度年均值为(0.05±0.03)mg/L。水库对TN和TP的截留率分别为55.38%和53.66%,其中,通过灌溉调水的途径去除的TN和TP分别占水库总截留量的38.11%和40.85%。除了外源N、P输入以外,水库中藻类的生长、死亡和分解过程影响水库N、P浓度,以及水库对N、P的截留率。可通过降低外源N、P输入,同时控制水库内部藻类的生长改善鲁班水库水质。     

农村多水塘系统景观结构对非点源污染中氮截留效应的影响

多水塘系统在滞留和降解农业面源污染中发挥着巨大作用.不同景观结构特征的多水塘系统对农业面源污染的截留率也存在差异.本文针对多水塘系统的功能及特点,选择4个不同景观结构的小流域作为研究区域,分析降雨前后多水塘系统水环境的变化特征及其对氮元素的截留情况,并揭示其截留率与水塘系统景观结构之间的关系.结果表明:(1)雨前水塘水体中总氮(TN)浓度的变化范围在1. 32～6. 32 mg·L~(-1)之间,雨后TN质量浓度增加到2. 8～16. 99 mg·L~(-1)之间,其中,硝氮(NO_3~--N)占TN的质量分数为20%～74%;(2)多水塘系统对TN、NO_3~--N和氨氮(NH_4~+-N)的平均截留率分别为50. 09%、48. 71%和52. 75%;(3)小流域1中的水塘系统对氮的截留率最低,平均次降水过程中小流域2中的水塘系统对氮的截留量最低,仅为56. 10kg,远低于小流域4中水塘系统对氮的截留量324. 43kg;(4)多水塘系统对氮的截留率受到水塘个数、面积及水塘与水塘之间沟渠密度的影响,其中沟渠密度对氮截留率的影响最大.本研究结果可为农村多水塘系统的管理及规划提供科学依据.     

水生植物对富营养化水系统中氮、磷的富集与转移

基于人工模拟自然条件的方法,选取狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L.)、水芹菜(Oenanthe javanica)及黑麦草(Lolium perenne)等3种水生植物,对滇池入湖河道污水进行净化试验研究.探讨了水生植物对富营养化水体中氮、磷在不同相中的富集与转移效果.结果表明,沉积物相中,3种植物对氮的富集率为狐尾藻(64.71%)水芹菜(19.12%)黑麦草(5.88%)空白(-7.84%),磷的富集率为水芹菜(187.2%)狐尾藻(144.6%)黑麦草(130.5%)空白(31.2%);生物相中,氮的富集率为狐尾藻(4.15%)水芹菜(0.5%)黑麦草(-14.6%),磷的富集率为狐尾藻(9.6%)水芹菜(3.8%)黑麦草(-6.5%);水相中氮的去除率为黑麦草(95.11%)水芹菜(83.08%)狐尾藻(71.42%)空白(58.10%),磷的去除率为黑麦草(88.17%)狐尾藻(79.58%)水芹菜(73.09%)空白(20.19%).     

沟渠系统氮、磷输出特征研究

通过对水稻种植期内农业源头沟渠中氮、磷的输出进行长期测定,研究了沟渠系统氮、磷的输出特征及其迁移转化规律. 结果表明:试验期间,沟渠系统输出的ρ(总氮)最大值为4.00 mg/L,氮输出的主要形态为氨氮和硝氮,ρ(氨氮)和ρ(硝氮)的最大值分别为3.00和1.83 mg/L;磷输出的主要形态为可溶性磷酸盐,ρ(总磷)和ρ(可溶性磷酸盐)的最大值达1.00 mg/L. 灌溉一段时间后,氮、磷的输出呈单调递减变化;降雨后,由于流失方式的变化,氮的输出逐渐增加,2～3 d后才有所降低,而可溶性磷酸盐无大的流失. 沟渠系统中不同断面对氮、磷的截留转化作用相似. 其中,ρ(总磷)单调递减;ρ(总氮)和ρ(氨氮)在灌溉后随时间逐渐降低,降雨后其随时间虽有所增加,但最终趋势是降低的.      

太湖蓝藻水华衰亡对沉积物氮、磷释放的影响

在太湖草型区、藻型区及河口区采集原状泥柱进行加藻培养实验,监测培养过程中溶解氧(DO)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、磷酸根(PO43--P)等相关指标的变化.结果表明,蔽光培养导致加藻体系中蓝藻大量死亡,形成水体极度缺氧环境(DO接近0),沉积物氮、磷释放量改变,上覆水NH4+-N、PO43--P...     

人工湿地系统中氮、磷迁移转化规律试验研究

基于美人蕉垂直流人工湿地装置,研究废水中不同形态的氮和磷在人工湿地中的迁移转化规律,探讨人工湿地在脱氮除磷过程中填料、植株与微生物之间的关系和作用.结果表明,湿地装置1#出水口中各种污染物的去除效率均优于其他出水口,处理效果总体上沿程下降;装置中的基质对废水中氮、磷的吸附能力在湿地运行初期最强;美人蕉对氮、磷的累积量地上部分为1 407.68 mg/m2和260.52 mg/m2,地下部分为460.76mg/m2和62.01 mg/m2.表明植物对氮、磷污染物的吸收主要集中在地上部分.     

乌江流域梯级水库的氮磷分布及其滞留效率研究

河流梯级水坝建设不仅造成营养元素在水库累积,向下游的输送通量降低,而且由于对不同元素的不同拦截效率会影响到元素的计量关系,从而影响水库生态系统和水质变化。为了厘清水库对N、P的拦截效率,本研究于2013~2015年分三次对乌江流域七个大型梯级水库水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度进行了采样分析,探讨了不同梯级水库中氮磷营养元素的分布及其滞留效率。结果发现,乌江流域各梯级水库中TN浓度从上游到下游有逐级降低的趋势,每一级水库拦截了2%~13%的氮。乌江流域梯级水库较低的生产力和较高的氧浓度使其对TP的拦截效率更高,但水库较低的TP浓度使得拦截效果容易受到外源P输入的抵消。水库对TN、TP的拦截效率差异导致水库N/P比值发生了明显变化,因而在流域管理控制N、P的方法选择上应充分考虑这一自然过程的影响。     

不同水深条件下芦苇湿地对氮磷的去除研究

研究了两种水深条件(2cm浅水位和15cm深水位)下芦苇湿地对模拟太湖水中氮磷的净化能力。结果表明,芦苇的存在明显地促进湿地脱氮除磷能力的发挥。湿地内反硝化过程为主要脱氮途径。芦苇对湿地反硝化过程的促进作用主要是通过提供有机碳源实现的。在相同进水水质和停留时间为24h的运行条件下,浅水位芦苇湿地与深水位芦苇湿地相比对氮磷的去除率更高,但后者对氮磷的去除速度更快。     

磷亏缺芦苇对氮梯度变化的生理响应

研完了磷亏缺芦苇在不同氮浓度梯度下（0mg／L、2mg／L、5mg／L、15mg／L）干重、鲜重、叶面积等形态学指标和叶片叶绿素、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）等生理学指标的变化,研究结果表明：芦苇形态学指标和叶片叶绿素含量均随氮浓度的增加呈现先增加（低浓度范围：0-5mg／L）后减小（高浓度范围：5—15mg／L）的趋势。MDA及活性氧清除系统指标则呈现先降低（低浓度范围：0-5mg／L）后升高（高浓度范围：5—15mg／L）的趋势。表明在低浓度范围内,氮浓度增加可以缓解芦苇磷亏缺胁迫症状,而当氯浓度超过了芦苇的耐受阂值之后（5mg／L）,芦苇在磷亏缺和氮过量的双重胁迫下,体内活性氧清除系统被破坏。与正常磷供给相比（10mg／L）,磷亏缺芦苇对氯的耐受阈值下降了96．8％—90．6％。研究结果可为富营养化水体水生态环境的改善提供科学依据。     

不同进水条件对SBR工艺脱氮除磷效能的影响

采用人工配水,研究进水在不同pH值,碳源类型,碳氮比条件下,厌氧/好氧/缺氧(A/O/A)sBR工艺对生物法脱氮除磷效能的影响.结果表明:不同的进水条件对反应器的影响较大,当pH值为7.5,乙酸钠为碳源,碳氮比为1.4时,反应器运行效果最佳,系统对PO43--P,NH4+-N的去除率分别达到97.28%,99.5%.N...     

复合垂直流湿地去除模拟河水中氮磷的研究

构建无植物复合垂直流湿地系统,用于处理太湖梅梁湾模拟入湖河水,湿地以不同粒径的沸石为基质,以便于微生物的挂膜和氮的吸附。该系统为期5个月的氮、磷去除效果表明,在水力负荷为0.375 m³/(m²•d),进水NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP浓度分别为3.8~5.1,0.9~1.8,6.6~8.5和0.32~0.47 mg/L时,NH₃-N,NO₂^--N,TN和TP的平均去除率分别为97.5%,95.5%,26.6%和18.9%;系统中N的去除主要依靠硝化反硝化作用,由于系统中缺乏碳源,抑制了反硝化过程,使硝化作用强于反硝化作用,导致出水NO₃^--N浓度升高,且出水中的NO₃^--N浓度约占TN的96.7%。     

模拟状态下高尔夫球场果岭区域土壤氮磷浸出物对铁岗水库水质影响研究

通过采集高尔夫球场即将淹没的果岭土壤进行实验室条件下的模拟库基样品试验,对水库扩容后蓄水初期水质的变化情况进行了研究.结果表明:库水所含主要成分pH、高锰酸钾盐指数、总氮、总磷、氨氮和硝酸盐氮分别为7.4(mg/L)、30.8(mg/L)、1.16(mg/L)、1.189(mg/L)、0.21(mg/L)和0.11(mg/L);果岭20 cm土层库基土样pH、有机质、硝酸盐氮、氨态氮和有效磷分别为6.41(mg/kg)、10.29(mg/kg)、25.48(mg/kg)、25.76(mg/kg)和140.77(mg/kg).现有库基成分会改变库水高锰酸钾盐指标的升高.库水本身的总磷和总氮含量就严重超标.果岭库基本身的磷氮含量也很高.浸泡后果岭库基土样对降低浸出物总磷的严重超标起到了对冲的作用,致使总磷含量大为降低.     

张家口清水河拦沙坝对磷输移-滞留的影响

磷在河流中的输移-滞留过程是河流生态系统中营养物质循环的基本组成,也是评价河流生态系统健康的重要指标之一.为探究拦沙坝对磷输移-滞留过程的影响,选取张家口清水河流域内拦沙坝河段为研究区域,在4个代表性断面对地表水中各形态磷质量浓度和径流过程进行监测,并收集当地实时降雨数据.结果表明:①拦沙坝下游与上游的总磷(TP)、总...     

乌江流域三个梯级水库氮磷形态的比较研究

为揭示河流梯级开发对生源要素氮磷输运的影响,本研究选择乌江流域的普定、乌江渡、思林作为上、中、下游梯级水库的代表,于2020年8月采集各水库水体剖面和沉积物柱样品,测定氮磷含量,并用SMT法提取沉积物磷形态。结果发现,受中下游人为污染输入影响,乌江渡水库水体总氮浓度最高,为3.92±0.50mg/L,总磷浓度在此坝前到下游急剧抬升为上游的2～3倍,达到0.04～0.06mg/L;坝前沉积物含有大量的高释放风险的铁铝活性磷(1310.3±1003.3mg/kg),可能成为下游的潜在污染源。中下游水库较高的生物量加快了氮磷的活化速度,提高了活性磷的浓度,反而减低了沉积物有机磷的生物拦截效率。除乌江渡水库外,其它水库沉积物中以钙结合态磷为主(占无机磷的60%以上)。梯级水库修建后,泥沙含量大幅降低,可能是下游水库沉积物钙结合态磷浓度降低的主要因素。总体上,梯级水库的累积效应使得水库对生源要素的“活化”效率增强、“拦截”效应减弱,增大了富营养化发生的风险。     

碳酸钙与生物炭对酸化菜地土壤持氮能力的影响

针对太湖地区稻田改种菜地后带来的土壤酸化现象,以碳酸钙与生物炭作为酸化改良剂,开展室内培养及多次淋洗模拟试验,比较两种改良剂对酸化菜地土壤持氮能力及酸化修复效果的影响.结果表明,基于碱缓冲曲线法,本试验用酸化菜地土壤每提高1个p H单位需向土壤中添加碳酸钙3.92×10-2mol·kg~(-1)或生物炭27.73 g·kg~(-1).无外源氮条件下碳酸钙添加使土壤氮矿化速率显著提高了37%,对土壤铵态氮、硝态氮含量影响不显著;生物炭添加使土壤氮矿化速率显著提高了35%~44%,且显著增加了土壤硝态氮含量42%~58%.模拟淋洗下,生物炭添加显著消减渗漏液体积24%,渗漏液氮浓度45%,显著减少氮淋失量42%~57%,而碳酸钙添加对渗漏液体积没有影响,增加了渗漏液中氮浓度,氮淋失量增加了12%~76%.淋洗后,各处理土壤p H值发生不同程度的降低,无外源氮条件下添加碳酸钙处理土壤p H值降幅最低,外源氮添加条件下生物炭添加处理降幅最低.由此可见,碳酸钙对酸化土壤修复效率较高,但在外源氮添加条件下降低了土壤持氮能力,更适用于酸化严重且需要休耕改良的菜地土壤;生物炭在维持土壤p H值的同时可以有效提高土壤矿质氮留存量,降低氮淋失,更适用于仍在高强度种植的菜地土壤.     

电絮凝法同步去除氨氮和磷的模拟试验

采用电絮凝法去除废水中的氨氮和磷,电极板采用铝板或不锈钢板,研究了电絮凝除磷热力学与动力学过程,考察了不同工艺参数对氨氮和磷去除效果的影响. 结果表明:相对于铝电极而言,不锈钢电极更适宜于电絮凝去除氨氮和磷;Redlich-Peterson方程能较好地描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附行为,得到的Gibbs自由能变都在-20～0kJ/mol范围内,并且吸附是自发进行的吸热过程,升高温度有利于吸附;由于假二级动力学方程拟合时其相关系数(R2)均大于0.98,故假二级动力学方程更适宜描述电絮凝产生的絮凝体对磷的吸附动力学过程;随着电流密度的增加,氨氮和磷的去除率呈逐渐上升趋势;在强碱性条件下,氨氮的去除率相对降低,酸性条件下水中磷的去除率较高,随着溶液pH的增高,磷的去除率呈逐渐降低趋势. 去除氨氮和磷的能耗分别为0.15~0.50和0.02~0.04kW·h/g.