Does Wetland Location Matter When Managing Wetlands for Watershed‐Scale Flood and Drought Resilience?

Wetland protection and restoration strategies that are designed to promote hydrologic resilience do not incorporate the location of wetlands relative to the main stream network. This is primarily attributed to the lack of knowledge on the effects of wetland location on wetland hydrologic function (e.g., flood and drought mitigation). Here, we combined a watershed‐scale, surface–subsurface, fully distributed, physically based hydrologic model with historical, existing, and lost (drained) wetland maps in the Nose Creek watershed in the Prairie Pothole Region of North America to (1) estimate the hydrologic functions of lost wetlands and (2) estimate the hydrologic functions of wetlands located at different distances from the main stream network. Modeling results showed wetland loss altered streamflow, decreasing baseflow and increasing stream peakflow during the period of the precipitation events that led to major flooding in the watershed and downstream cities. In addition, we found that wetlands closer to the main stream network played a disproportionately important role in attenuating peakflow, while wetland location was not important for regulating baseflow. The findings of this study provide information for watershed managers that can help to prioritize wetland restoration efforts for flood or drought risk mitigation.     

宜兴市土地利用类型与水生态健康相关性研究

利用宜兴市2012年-2014年土地利用数据、水生态健康等相关数据,引用土地利用动态度和土地利用综合程度指数,对土地利用变化和水生态健康现状进行分析,运用相关性分析法测算土地利用类型比例与水生态健康主要指标的相关性.结果表明:耕地、建设用地比例与水生态健康综合指标负相关,湿地、草地、园地、林地用地比例与水生态健康综合指标正相关;建设用地比例与底栖动物负相关;湿地用地比例与营养、底栖动物指标正相关较强.     

黄河三角洲新生湿地土壤碳氮磷分布及其生态化学计量学意义

河口湿地是连接陆地生态系统和海洋生态系统的纽带。土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)元素是湿地生态系统营养水平的重要指示物,显著影响湿地生态系统的生产力。本文研究了黄河三角洲新生湿地不同植被下土壤C、N、P的分布特征和生态化学计量特征。结果表明,1)黄河三角洲新生湿地C、N、P含量分别为1.2~8.4、0.2~0.8、0.4~0.6g/kg,平均值分别为3.5、0.4、0.5g/kg;土壤表层的C、N、P含量显著高于亚表层。2)黄河三角洲新生湿地C/N、C/P、N/P比值分别为4.62~12.67、2.02~16.39、0.22~1.53,平均值分别为8.77、6.81、0.77。土壤C/N、C/P、N/P比值随土壤剖面深度向下递减,不同植被土壤之间的C/N、C/P、N/P比值有所不同。土壤生态化学计量比值显示黄河三角洲新生湿地土壤有机质分解快,氮的矿化度高。因此,提高该地区土壤有机质的归还,同时适当增加氮肥使用成为湿地生态恢复的优先选项。     

根系分泌物调控对人工湿地去除雌激素的影响

通过在所构建的3组垂直流人工湿地(CW1、CW2、CW3)中添加不同ρ(DOC)(0、14、28 mg/L,DOC为溶解性有机碳)的美人蕉根系浸出液来模拟根系分泌物浓度变化,考察其对2种SEs(steroidal estrogens,类固醇雌激素)去除效果的影响. 结果表明:①虽然根系浸出液和根系分泌物中的ρ(DOC)存在差异,但二者成分比例类似,均含有多种小分子化合物(如氨基酸、多糖、有机酸、脂肪酸、醇、烷等),并且甘油含量均为最高. ②各组湿地对SEs的去除率表现为CW2>CW3≈CW1,CW2对E1(Estrone,雌酮)、EE2(17α-Ethinylestradiol,17α-乙炔基雌二醇)的去除率最高可分别达到86.9%、72.7%. ③各组湿地全细菌和AOB(ammonia oxidizing bacteria, 氨氧化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW2>CW1,NOB(nitrite oxidation bacteria, 亚硝酸氧化细菌)平均密度大小表现为CW2>CW3>CW1,DNB(denitrifying bacteria, 反硝化细菌)平均密度大小表现为CW3>CW1≈CW2,各组湿地基质上生物膜的脱氢酶活性表现为CW2>CW1>CW3.研究显示,适量添加根系浸出液有利于SEs的去除,但根系浸出液中ρ(DOC)过高,可能会对植物根系和特定根系微生物(如NOB)的生长造成毒害作用,并抑制微生物活性,从而影响SEs的去除效果.      

Physical and Chemical Connectivity of Streams and Riparian Wetlands to Downstream Waters: A Synthesis

Streams, riparian areas, floodplains, alluvial aquifers, and downstream waters (e.g., large rivers, lakes, and oceans) are interconnected by longitudinal, lateral, and vertical fluxes of water, other materials, and energy. Collectively, these interconnected waters are called fluvial hydrosystems. Physical and chemical connectivity within fluvial hydrosystems is created by the transport of nonliving materials (e.g., water, sediment, nutrients, and contaminants) which either do or do not chemically change (chemical and physical connections, respectively). A substantial body of evidence unequivocally demonstrates physical and chemical connectivity between streams and riparian wetlands and downstream waters. Streams and riparian wetlands are structurally connected to downstream waters through the network of continuous channels and floodplain form that make these systems physically contiguous, and the very existence of these structures provides strong geomorphologic evidence for connectivity. Functional connections between streams and riparian wetlands and their downstream waters vary geographically and over time, based on proximity, relative size, environmental setting, material disparity, and intervening units. Because of the complexity and dynamic nature of connections among fluvial hydrosystem units, a complete accounting of the physical and chemical connections and their consequences to downstream waters should aggregate over multiple years to decades.     

河岸带地下水营养元素和有机质变化及与洪水的响应关系研究

河岸带地下水和河水存在复杂的交互作用,地下水和地表水存在明显的补排关系,洪水事件是影响河岸带地下水水质波动的重要水文过程. 以黄河湿地国家级自然保护区孟津湿地为研究对象,通过河岸带地下水营养元素指标(特别是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了河岸带地下水水质变化及其与洪水的响应关系. 结果表明,河岸滩区的农业开发存在明显的氮、磷下渗流失风险. 临近河岸的农耕旱作区,是河流与人工湿地之间一个特殊的氮污染物控制单元,对地下水和河流之间的氮迁移隔离起着极为重要的作用. 在人工湿地,农家粪作为底肥加入可能是磷下渗流失的重要源头,进入地下水中的磷顺着水力坡度还发生着显著的横向迁移,尤其在调水期横向迁移更加明显. 河岸滩区的开发类型及其耕作制度对地下水的硝氮含量产生重要的影响. 在鱼塘区,常年的土壤厌氧环境加重了氮的下渗迁移和积累;在荷塘区,春夏季节,土壤淹没呈厌氧环境,氮迁移和硝化作用显著,在秋冬季节,土壤呈好氧环境,氮硝化作用显著发生,全年氮达到相对平衡的状态;距离河岸50～200 m之间氮的硝化-反硝化作用强烈,是一个高效的微生物氮净化单元. 人工湿地施用的农家粪是有机物流失的重要源头,河岸滩区土壤质地呈沙性,渗透能力强,土壤保水保肥能力差,在此区进行农业活动,尤其是人工湿地开发中大量施用肥料,容易造成土壤表层有机质和氮磷养分因灌溉而导致的下渗流失,进而污染地下水与河水,较由降雨引起的地表径流流失显得更为突出. 距离河道50～200 m的范围是重要的污染净化单元,为典型的滩区地下水-河流的水陆交错带. 该区域的合理保护,对于保护河流水质和地下水水质十分重要.     

赤泥强化型河岸带模拟系统对再生水中磷去除效果的研究

为了探讨不同比例赤泥施入量对再生水磷去除效果的影响以及植物在再生水净化过程的作用,利用赤泥中富含钙、铁、铝等金属氧化物对磷具有较强吸附性能的特点,构建了室内赤泥强化型河岸带模拟系统.结果表明,赤泥最适施入质量分数为2.5%～5.0%,此时TP去除率为82%～76%,出水磷浓度约为0.22～0.29 mg/L,SRP/TP比值为74%～75%.当赤泥施入量为2.5%时,相比无植物系统,有植物系统的磷净化效率提高了4%,约为86%,出水磷浓度为0.17mg/L.这些结果表明赤泥可以适当比例直接掺混于河岸带的土壤中,这为其提高对再生水中磷的去除能力提供了一种新途径.     

人工湿地在污水处理中的应用及展望

本文综述了人工湿地去除有机物、氮、磷和重金属的影响因素,同时对人工湿地处理污水的前景进行了展望．     

城市高污染水体生物生态处理技术研究

针对城市高污染水体的特点,建成了粉煤灰基质滤料生物过滤与复合水生植物滤床组合处理系统。生物过滤在有机物和氨氮的去除方面起主要作用,磷则主要是通过人工湿地去除。运行结果表明,组合工艺出水COD、TP、NH3-N、TN平均浓度分别为16.35 mg/L、0.08 mg/L、2.68 mg/L、15.63 mg/L,均满足《城市污水再生利用——城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准要求。     

哈尔滨市松北区城市湿地水环境分析及针对旅游开发活动的保护措施

随着城市的快速发展建设和开发,城市人口的增加和不断的对城市湿地水环境产生不利的影响,导致了松北区湿地水环境的破坏。文章应用层次分析法对松北区城市湿地的水质监测数据进行了系统的分析,可知松北湿地污染特点是以万宝镇为起点,沿河流为轴,靠水流内外扩散、自然分解和水体自净作用使松北湿地的水质从远及近逐渐改善,这对保护湿地水环境具有重要的意义。