Riparian Ground‐Water Flow Patterns Using Flownet Analysis: Evapotranspiration‐Induced Upwelling and Implications for N Removal1

Abstract: Ground‐water flow paths constrain the extent of nitrogen (N) sinks in deep, stratified soils of riparian wetlands. We examined ground‐water flow paths at four forested riparian wetlands in deep, low gradient, stratified deposits subjected to Southern New England’s temperate, humid climate. Mid‐day piezometric heads were recorded during the high water table period in April/May and again in late November at one site. Coupling field data with a two‐dimensional steady‐state ground‐water flow model, flow paths and fluxes were derived to 3 m depths. April/May evapotranspiration (ET) dominated total outflux (44‐100%) while flux to the stream was <10% of total outflux. ET exerted upward ground‐water flux through shallow carbon‐rich soils, increasing opportunities for N transformations and diverting flow from the stream. Dormant season results showed a marked increase in flux to the stream (27% of the total flux). Riparian sites with deep water tables (naturally or because of increased urbanization or other hydrologic modifications) or shallow root zones may not generate ground‐water upwelling to meet evaporative demand, thereby increasing the risk of N movement to streams. As water managers balance issues of water quality with water quantity, they will be faced with decisions regarding riparian management. Further work towards refining our understanding of ET mediation of N and water flux at the catchment scale will serve to inform these decisions.     

3种类型人工湿地处理富营养化水体中试比较研究

针对五里湖富营养化水体,在同等条件下开展了3种类型人工湿地处理效果的比较研究,试验采用现场中试规模,水力负荷为0.8 m³/(m²·d).结果表明,垂直流、潜流和表面流3种人工湿地对氨氮的平均去除率分别为33.2%、27.4%和14.1%;对总氮的平均去除率分别为52.3%、50.1%和19.2%;对总磷的平均去除率分别为58.8%、57.9%和26.3%;对锰酸盐指数的平均去除率分别为37.2%、38.3%和14.8%;对叶绿素a的平均去除率分别为86.9%、96.1%和55.3%.可见,垂直流人工湿地对氨氮、总氮和总磷的去除效果最好,潜流人工湿地对高锰酸盐指数和叶绿素a的去除效果最好,但垂直流和潜流人工湿地之间的差异较小,表面流人工湿地对各污染物的去除效果均远低于前两者.从出水水质稳定性来看,垂直流人工湿地出水水质最稳定,潜流次之,表面流最差.     

次灵敏线测定地表水中高含量的钾钠钙镁

对采用次灵敏线测定地表水中高含量的钾、钠、钙、镁的灵敏度、检测限、线性范围、共存元素的干扰情况以及精密度和准确度进行了研究,发现该方法线性范围宽,精密度好,准确度高,与标准法(灵敏线)相比,相对误差<3%,满足分析需要。同时标准曲线系列常温下放置至少可稳定1a,避免了每次测定水样都要制作标准曲线的麻烦,既节省了试剂,又减轻了工作量,具有较高的实用价值。     

黄河(内蒙古段)水体中沉积物的表面特征

运用表面络合原理,研究了内蒙古清水河县喇嘛湾黄河干流沉积物的表面特征.根据酸碱滴定求得沉积物的零电点pH(PZC),表面质子电荷密度σH及总吸附位NS,运用恒定容量模式求定了样品的表面固有酸度常数.研究表明,应用恒定容量模式研究天然水体沉积物的表面特征是可行的,在一定程度上能较好地吻合实验数据.     

零价铁表面积对泥浆反应体系中硝基苯降解行为的影响

硝基苯能够被零价铁还原成为苯胺. 利用气相色谱分析方法,研究了泥浆体系中零价铁表面积对硝基苯污染底质降解行为的影响. 结果表明,在沉积物中初始w(硝基苯)为8.87 μg/g,按照3.27 g/L最佳比例投加还原铁粉,经2 h反应约有97%的硝基苯被降解;其还原机理为表面接触反应,铁粉总表面积是影响硝基苯降解的主要参数;沉积物中硝基苯降解速率常数(K)和残留量(y)与单位体积泥浆中零价铁总表面积(ρ_a)之间表现为线性和负指数相关性,其关系式分别为:K0.006　5+5.165　87×10－4ρ_a和y8.57exp(-ρ_a/7.66)+0.25;零价铁还原硝基苯的降解过程,其降解动力学符合准一级方程,并且通过SEM扫描电镜发现零价铁在反应过程中表面被严重腐蚀,颗粒组成发生明显改变.      

Carrousel氧化沟单个表曝机流态的模型试验和分析比较

对仅安装1个倒伞形表面曝气机(简称表曝机)的Carrousel氧化沟模型进行了水力学测定,通过颗粒动态分析仪(PDA)系统分析流出和流入表曝机一侧的液体流动速度、沉降速度,以及固体含量分布.结果表明,流出表曝机一侧,距表曝机较近的x轴位置流速较大;沉降速度沿y轴有个转折点,位于沟壁与挡板的中间;远离单个表曝机,固体含量逐渐增大.并将单个表曝机的测量结果与氧化沟内安装2个表曝机的流动试验进行比较,发现2个表曝机所产生的流场与单个表曝机产生的流场差别较大,且2个表曝机所产生的流场更稳定.      

胞外多聚物在好氧颗粒污泥形成中的作用机制

在SBR反应器活性污泥好氧颗粒化过程中,分析不同时期污泥EPS主要成分的变化、污泥表面特性的变化及二者相关关系.不同时期污泥样品胞外蛋白的SDS-PAGE表明,蛋白分子量条带主要分布在（31.0～97.4）×10³,与种泥相比,颗粒污泥在形成过程中增加了一些新蛋白条带,且条带颜色逐渐变深,定性表明蛋白种类及含量的增加.定量测定也表明,胞外蛋白分泌量随颗粒污泥的形成逐渐从49.4 mg·g^-1增至148.3 mg·g^-1,多糖则无明显变化,蛋白/多糖值也从2.3逐渐增至4.9.颗粒污泥表面疏水性比种泥约增加1倍,疏水性的变化与蛋白/多糖值正相关,相关系数为0.969.测得种泥与颗粒污泥表面Zeta电位平均值分别为-28.5 mV和-13.2　mV,颗粒污泥表面的电负性明显降低.由蛋白质自身特性,可推测其通过增加污泥表面相对疏水性和降低污泥表面电负性而促进好氧颗粒污泥形成的作用机制.     

胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌及其混凝机理

采用透射电镜技术观察了胶态水合二氧化锰絮凝粒子的结构形貌并采用Zeta电位测定仪对粒子的荷电特征进行了研究;利用红外光谱、XRD等技术对粒子的界面性质进行了表征;通过混凝试验考察了KMnO₄ 还原法制备的水合二氧化锰胶体对原水的混凝性能并探讨了混凝机理.结果表明,胶态水合二氧化锰粒子在去离子水和原水中荷负电,在去离子水中,粒子直径为10　nm并形成网状结构,有利于发挥吸附架桥作用;粒子具有丰富的表面羟基,比表面积为151.422　m²/g,为δ-MnO₂,表现出优良的吸附污染物的界面特性;较低投量的胶态水合二氧化锰表现出对原水的优良混凝效能和去除有机微污染的效能.     

添加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响

采用向ANOXIC-OXIC（A/O）工艺出水中添加城市污水的方法,在中试规模上研究了外加碳源对潜流+表面流组合湿地脱氮除磷的影响.结果表明,直接处理A/O工艺出水时（工况Ⅰ）,湿地进水COD/TN仅为1.00,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.48,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为1.82、1.59、0.14 g·(m²·d)^-1.A/O工艺出水中添加少量城市污水后（工况Ⅱ）,湿地进水COD/TN为3.55,(NO^-₂+NO^-₃)/TN为0.44,COD、TN和TP的面积负荷去除率分别为19.03、5.42、0.29 g·(m²·d)^-1.工况Ⅱ的TN和TP面积负荷去除率分别比工况Ⅰ提高了3.4倍和2.1倍.HRT、水温、(NO^-₂+NO^-₃)/TN和COD/TN对湿地脱氮除磷效能有显著影响,在HRT为0.5～1.0d, COD、TN和TP的面积负荷率分别为3.8～38.7、5.07～13.08、0.57～1.92 g·(m²·d)^-1时, TN面积负荷去除率随HRT增加而指数下降,随水温和(NO^-₂+NO^-₃)/TN的升高而线性增加,随COD/TN的增加呈幂函数增加.TP面积负荷去除率随COD/TN的增加呈幂函数增加.     

上海市城区非渗透性地面径流的污染特性研究

通过2003～2005年连续3 a对上海市城区非渗透性地表径流的采样与检测,获得了19个采样点56组径流水样污染物（COD、BOD₅、SS、NH⁺₄-N、TP、TN）浓度随降雨历时的变化过程线.据此分析了径流污染物浓度的变化规律及其与降雨特性之间的关系,计算了地表径流水质的事件平均浓度,分析了事件平均浓度的分布规律及其与降雨特性参数之间的相关关系.研究表明,上海市区非渗透性地面径流事件平均浓度中值（mg/L）为：COD 205,BOD₅ 68,SS 185,NH⁺₄-N 3.14,TP 0.40,TN 7.23,大大高于法国巴黎同类研究的结果;BOD₅与COD的比值约为0.37,明显高于发达国家相关监测的结果.结果表明,上海市城区地表径流污染严重,即使实现了理想的分流制也难以控制面源污染对城市水环境的危害.