MODELING SEDIMENT AND PHOSPHORUS LOSSES IN AN AGRICULTURAL WATERSHED TO MEET TMDLs1

ABSTRACT: This paper studies the effectiveness of alternative farm management strategies at improving water quality to meet Total Maximum Daily Loads (TMDLs) in agricultural watersheds. A spatial process model was calibrated using monthly flow, sediment, and phosphorus (P) losses (1994 to 1996) from Sand Creek watershed in south‐central Minnesota. Statistical evaluation of predicted and observed data gave r² coefficients of 0.75, 0.69, and 0.49 for flow (average 4.1 m³/s), sediment load (average 0.44 ton/ha), and phosphorus load (average 0.97 kg/ha), respectively. The calibrated model was used to evaluate the effects of conservation tillage, conversion of crop land to pasture, and changes in phosphorus fertilizer application rate on pollutant loads. TMDLs were developed for sediment and P losses based on existing water quality standards and guidelines. Observed annual sediment and P losses exceeded these TMDLs by 59 percent and 83 percent, respectively. A combination of increased conservation tillage, reduced application rates of phosphorus fertilizer, and conversion of crop land to pasture could reduce sediment and phosphorus loads by 23 percent and 20 percent of existing loads, respectively. These reductions are much less than needed to meet TMDLs, suggesting that control of sediment using buffer strips and control of point sources of phosphorus are needed for the remaining reductions.     

华北高产农区公众对农业面源污染的环境保护意识及支付意愿调查

应用假设市场价值评估法(CVM)调查了华北高产农业区桓台县公众对防治农业面源污染地下水所需费用的支付意愿;评价了公众对技术、经济、政策等解决手段的期望和行为选择。调查表明,有60%以上的公众表现出能够为后代人着想而保护农业环境的可持续发展意识,有76%的人对污染现状的改善和治理持积极态度,人均支付意愿为22.8元·a-1,但公众对农业面源污染的环境保护意识不足。影响农民公众支付意愿的因素主要有家庭收入、受教育程度和职业。经推算,该县公众1a总支付意愿大约是1114.8～1320.2万元。可采取的环境保护技术措施以改良耕作习惯、控制化肥施用量为主,法制化的环保手段需要与公众环保意识相适应。     

农业非点源污染田间模型及其应用

非点源污染的负荷定量化研究是控制、评价和管理非点源污染的基础.农业非点源污染负荷估算包括农田排水估算和排水中的污染物浓度预测2个环节.依据水量平衡原理,农田排水应用DRAINMOD模型估算;将农田的施肥和灌溉过程"合成"作为田间污染物浓度的脉冲输入,农田排水中的污染物浓度变化则视作对应于此脉冲输入的响应过程,而污染物在田间的复杂迁移转化过程以逆高斯概率密度函数隐含表达.以此为基础,构建了农田尺度农业非点源污染负荷估算模型.以青铜峡灌区典型试验区为例,对稻田排水沟中硝态氮(NO_3~--N)和总磷(TP)的负荷过程进行了模拟,结果表明,模型估算结果和实测污染物负荷过程非常接近,Nash-Suttcliffe模拟效率系数分别为0.963和0.945,表明该模型具有较高的可靠性.     

沈阳市地铁疏干水的利用探析

针对沈阳市地铁疏干水利用的现状,综合考虑沈阳市的实际情况,总结出地铁疏干水利用的几种方法,主要包括作为运河、湖泊的补换水源,用于修复、重建湿地,农业灌溉用水以及作为水源热泵的水源等。提出沈阳市地铁疏干水利用的指导思想和法律保障。     

大伙房水库上游地区农业面源污染现状及防治措施

通过对大伙房水库上游地区农业面源污染现状的调查研究,提出减轻农业面源污染的具体防治措施,即采用培育生物天敌、控制农药使用量、水田改为旱田和控制灌溉水的方法控制氮磷流失,从而保护水源地生态环境。     

生物表面活性剂产生菌的分离鉴定及碳氮源优化

采集炼油厂内长期石油污染土壤,经富集培养、蓝色凝胶平板筛选和发酵液表面张力测定等方法,从油泥中筛选出产生物表面活性剂的土著微生物1株,命名为S2,并对其进行生理生化性能测定与产物特性及结构研究.结果表明,该菌鉴定为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa,测定证明其发酵液表面张力稳定,最佳条件下发酵液表面张力可由75mN·m-1降至35mN·m-1,临界束胶浓度（CMC）值为0.25g·L-1,远远低于一般化学表面活性剂的CMC值.发酵液乳化性能优于对照的十二烷基磺酸钠(SDS)及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等常用的化学表面活性剂.对培养基成分进行优化,选定的最佳碳源为菜油,最佳氮源为硝酸钠,优化培养条件后,产物最大产量达到了4.7g·L-1.     

福建近岸表层海水中阴离子表面活性剂和PCB的污染

用亚甲蓝分光光度法和GC-ECD法分别对福建近岸表层海水中的阴离子表面活性剂和PCBs进行了分析,初步探讨了表层海水中这两类污染物的来源.表层海水中阴离子表面活性剂浓度范围为0.04～1.987 mg/L,较高浓度值站点主要位于九龙江口、闽江口和湄洲湾海域.PCBs的浓度在3.9～367.1 ng/L之间,整体上近岸站点浓度值比离岸站点高,中北部浓度值比南部高.与其他地区的研究结果及海水水质标准进行比较,福建沿海表层海水中阴离子表面活性剂和PCB的污染都较为严重.     

Ru/AC催化臭氧氧化难生物降解有机物

研究了臭氧单独氧化和Ru/AC催化臭氧氧化DMP、酚类物质和消毒副产物前体物.结果表明,Ru/AC能显著提高臭氧氧化中有机物的矿化效果.在DMP降解中,反应100 min后TOC的去除率由单独臭氧氧化的28.84%提高到66.13%.在23种酚类物质降解中,反应60min后TOC的去除率由单独臭氧的9.57%~56.08%提高到41.81%~82.32%.相对于单独臭氧,Ru/AC催化臭氧氧化更能有效地降低水源水中消毒副产物的生成势,以卤乙酸生成势的降低最为明显,100 min后卤乙酸生成势由144.02μg/L降到58.50μg/L,低于美国环保局规定的限制浓度60μg/L.而使用单独臭氧处理并不能使卤乙酸生成势降到符合美国EPA的规定.比较了BAC、O3+BAC、O3/AC+BAC以及Ru/AC+O3+BAC工艺处理水源水的效果,TOC平均去除率分别为3.80%、20.14%、27.45%和48.30%;COD平均去除率分别为4.37%、27.22%、39.91%和50.00%;UV254去除率分别为8.16%、62.24%、67.03%和84.95%.Ru/AC+O3+BAC工艺相比其他工艺,更能有效地...     

我国水源污染事故风险点定量识别方法

水源事故的频发会对城市供水系统产生威胁,有必要针对供水系统风险进行评估和防控。针对水源事故频发及高发因素定量甄别研究,筛选统计了国内近20年来1 900多起水质突发事故案例,梳理了触发水源水质污染的多种因素,通过构建水源水质安全事故树和贝叶斯网络进行了相互验证分析。结果表明：我国水源污染事故主要因素贡献为依次突然排放(0.466)、污染长期累积(0.242)、交通事故(0.109)等;采用贝叶斯网络计算进行验证,其结果与事故树方法一致性较好。该方法有助于水源污染防控工作中风险点甄别和排序,可为我国饮用水安全保障水平的提升提供支撑。     

脱硫脱硫弧菌转化二氧化硫气体的研究

运用连续处理工艺研究了SO_2进气摩尔流速和去除率的关系,并对主要转化产物硫化氢和硫化物进行了测定,研究了亚硫酸盐的积累情况及其对脱硫脱硫弧菌生长的影响,同时还对碳源的消耗及转化产物进行了定量研究.实验结果表明,随着SO_2流速的提高(4·975~20·149mmol·h~(-1))菌体对二氧化硫的去除率没有发生明显的变化,始终保持在93%以上,在SO2摩尔流速低于5·034mmol·h~(-1)时产物以硫化氢为主,而随着SO_2摩尔流速的提高,液相中硫化物和亚硫酸盐开始累积;当SO_2摩尔流速增大至20·149mmol·h~(-1)时,亚硫酸盐累积浓度达到74·23mg·L~(-1),该浓度对菌体生长不会产生抑制作用;系统在SO_2摩尔流速为14·063mmol·h~(-1)下运行时较为稳定,乳酸盐全部转化为乙酸盐,每还原1mmol SO_2消耗0·4mmol CH_3CHOHCOO~-.