紫色土坡耕地硝酸盐淋失特征

利用具有壤中流测定功能的径流小区的定位观测结合土壤剖面硝酸盐累积的动态分析,研究了紫色土坡地硝酸盐淋失特征.结果表明,紫色土坡地硝酸盐呈旱季累积,雨季淋失的特点,而壤中流是紫色土硝酸盐淋失的主要通道.紫色土为土层浅、土壤下伏透水性极弱的紫色泥页岩,同时夏季降雨丰富,壤中流极为发育,2003～2005年壤中流平均流量为169.7mm,占雨季径流量的52.42%,其中,NO3--N含量持续偏高,2003～2005年平均含量高达14.92mg·L-1.3年平均随壤中流淋失的硝态氮达27.98 kg·hm-2,占年施肥量的10.0%,硝酸盐淋失具有季节与年际间差异,淋失负荷主要受壤中流流量影响.紫色土坡地硝酸盐随壤中流大量淋失不仅造成当地浅层地下水硝酸盐污染,而且将加剧长江三峡库区水环境压力.     

生物炭添加对湿地植物生长及氧化应激响应的影响

在传统潜流人工湿地中,因氧气扩散过低,导致DO长期处于较低水平.当湿地植物长期处于缺氧甚至厌氧环境时,可造成膜脂质过氧化及蛋白质和DNA损伤.由于生物炭投加至人工湿地利于空气扩散进入湿地床体,改善湿地内部环境,为此,本试验在温室内构建5组潜流人工湿地,研究生物炭对湿地植物菖蒲(Acorus calamus L.,AC)的影响特征和机制.结果表明,生物炭能够显著增加湿地中AC体内光合色素含量,光合作用被激励,利于植物体内可溶性蛋白(SP)的积累和植物生物量的增加,同时生物炭能加强谷氨酰胺合酶(GS)的活力,增强植物体内氨氮(NH_4~+-N)的代谢,进而增强AC的比吸收速率,利于AC吸收去除NH_4~+-N.AC是一类对缺氧条件具有显著抵抗能力的湿地植物,但湿地长期缺氧或厌氧能对AC体内造成膜脂被氧化的不良影响,但生物炭添加能够缓解AC体内超氧化物和过氧化物的积累,显著降低AC体内丙二醛(MDA)的含量.     

风车草对生活污水的净化效果及其在人工湿地的应用

研究了风车划（Cyerus alternifolius）的生长特性和对生活污水的净化效果。风车草全年保持生长，即使在冬天仍能维持一定的生长速率。风车草在生活污水中培养10d后，污水中TN、TP、COD和BOD的去除率分别达到91％、92％、70％和73％，其中风车草对N、P的吸收量分别占净化量的55％和53％。种植风车草的潜流型人工湿地对TN、TP、COD和BOD的去除率分别为64％、47％、74％和74％，与不种植物的人工湿地相比，TN、TP、COD和BOD的去除率分别提高了28％、19％、14％和13％。图2表3参12     

人工湿地中沸石对铵吸附能力的生物再生研究

利用铵吸附饱和的天然斜发沸石和沙质土壤作为基质,构建了沸石柱和芦苇、菖蒲沸石人工湿地试验系统,采用曝气供氧、自然复氧、植物根系输氧以及培养系统中基质上的硝化菌群的方法,研究了铵吸附饱和的沸石在沸石柱和湿地中的生物再生过程。结果显示,沸石在湿地中再生过程符合指数模拟,在试验周期内沸石在沸石柱中再生可以用指数和线性模拟。沸石在湿地系统和沸石柱中经过1个月的再生,交换容量分别恢复到了原来的60.3%~62.6%和11.8%,3个月后分别恢复到了原来的94.6%~94.8%和38.4%。试验证明,沸石在湿地中再生比在沸石柱中再生效果好,交换容量恢复率高出约50%~63%。根据试验结果,探讨了铵吸附饱和的沸石在人工湿地中的生物再生机理,证明了饱和沸石在湿地中生物再生的可行性。     

提高潜流式人工湿地氮去除率的方法研究进展

潜流式人工湿地能够有效地去除含碳有机污染物,但一般对含氮污染物的去除效果相对较弱.针对这一问题,在参考国内外前人研究的基础上,总结并提出了提高污水中氮去除率的方法.指出应根据实际情况选择合适的植物和基质来构造湿地系统,通过增加一些必要的工程措施和改变一些管理手段如间歇运作及其他方法可增加湿地系统内部的溶解氧量来创造去除氮所需环境,还可通过对湿地系统进行工艺优化设计等措施来提高潜流式人工湿地氮去除率.     

Integrating Temporal Inequality into Conservation Planning to Improve Practice Design and Efficacy

In contrast to spatial inequality, there are currently no methods for leveraging information on temporal inequality to improve conservation efficacy. The objective of this study was to use Lorenz curves to quantify temporal inequality in surface runoff and tile drainage, identify controls on nutrient loading in these flowpaths, and develop design flows for structural conservation practices. Surface runoff (n = 94 site‐years) and tile drainage (n = 90 site‐years) were monitored on 40 fields in Ohio. Results showed, on average, 80% of nitrate‐nitrogen, soluble reactive phosphorus (P), and total P loads occurred between 7 and 12 days per year in surface runoff and between 32 and 58 days per year in tile drainage. Similar temporal inequality between discharge and load provided evidence that loading was transport‐limited and highlighted the critical role hydrologic connectivity plays in nutrient delivery from tile‐drained fields. Design flow criterion for sizing structural practices based on load reduction goals was developed by combining Lorenz curves and flow duration curves. Comparing temporal inequality between fields and the Maumee River, the largest tributary to the western Lake Erie Basin, revealed challenges associated with achieving watershed load reduction goals with field‐scale conservation. In‐field (i.e., improved nutrient and water management), edge‐of‐field (i.e., structural practices), and instream practices will all be required to meet nutrient reduction goals from tile‐drained watersheds.     

页岩-钢渣组合填料湿地强化脱氮除磷研究

以城市污水A/O工艺出水为处理对象,运用页岩和钢渣物化除磷、调控进水碳氮比和氮素氧化性等技术手段,在中试规模上研究了页岩和钢渣组合填料湿地的脱氮除磷效能及影响因素.结果表明,当COD面积负荷率、TN面积负荷率、TP面积负荷率、HRT(水力停留时间)分别为6.5～20.7 g·(m²·d)^-1、2.57～8.22 g·(m²·d)^-1、0.41～1.32 g·(m²·d)^-1、0.5～1.6d时,①氨氮、亚硝态氮和硝态氮的去除率分别为85.8%、56.3%和18.6%,TN去除率为58.0%,TN面积负荷去除率为3.58g·(m²·d)^-1,TN反应动力学常数为0.31 m·d^-1,TN面积负荷去除率随进水TN负荷的增加而线性增加.②TP去除率为90.4%,TP面积负荷去除率为0.89 g·(m²·d)^-1,TP反应动力学常数为0.86 m.d^-1,TP面积负荷去除率随进水TP负荷的增加而线性增加.③水温、HRT、氮素组分、C/N等因素对湿地系统的脱氮除磷效率有显著影响.TN面积负荷去除率随HRT、COD/TN值的增加而幂函数增加.TN面积负荷去除率随水温(、NO₂^--N+NO₃^--N)/TN值的增加而呈指数函数增加.     

潜流湿地处理不同浓度有机污水的差异分析

通过供氧平衡及物质平衡理论分析和实证研究,探讨根系泌氧、水中自带溶解氧、植物吸收营养物在湿地净化中的贡献,并通过落空运行来启动大气复氧.结果表明,当处理Ⅳ类以下地表水时,根系泌氧和水中携氧可使基质内为好氧环境、出水DO>0;植物吸收和介质吸附可使N、P去除稳定.当处理生活污水时,植物供氧不足,基质内为缺氧/厌氧环境、铵氧化细菌和亚硝酸氧化菌数量只有氨化细菌的1/1 000～1/100,出水DO≈0,使基质易堵塞;植物吸收和介质吸附有限,氮去除率≤20%;磷去除率随介质吸附容量的饱和逐渐下降,运行前3个月去除率为54%,运行1a以后降低到5%.潜流湿地处理生活污水时污染负荷远大于植物供氧和吸收营养物的上限,是其存在技术局限的根本原因.启动大气复氧是湿地工艺改进的一个重要方向,预沉-常规湿地对COD、NH₄⁺-N、TN、TP的去除率为79%、34%、36%、34%,预沉-落空湿地则为79%、88%、14%、69%,必须合理利用大气复氧才能实现去除总氮的最终目的.     

运行条件下潜流型人工湿地溶氧状态研究

对种有多种植物的水平推流式潜流湿地处理污水厂初沉池出水的运行特性和氧分布状况以及人工湿地氧的空间分布和时间变化规律进行了较全面的研究.结果表明,人工湿地中氧浓度普遍较低,其空间分布呈现两边低、中间高的规律,垂直方向上沿层下降;其时间变化规律为夏季>春季>秋季>冬季,1天中14:00时氧浓度最高,上午高于下午.5种湿地植物的供氧能力比较结果为芦苇>美人蕉>茶花>富贵竹>空心菜.试验表明,人工湿地氧环境的研究有利于揭示湿地内部的净化机理,提高湿地的净化效率,具有一定的理论研究价值.     

处理微污染河水的人工湿地中磷的去除特征及吸附形态分布

通过在野外条件下构建两座潜流人工湿地,考察了湿地对微污染水体中磷的净化效果,以及湿地填料对4种主要形态磷的吸附特征.结果表明,湿地对总磷(TP)的平均去除率在30％左右,颗粒性总磷(STP)去除比例略高于溶解性总磷(DTP).两个湿地中TP的出水负荷随其进水负荷的升高线性增大,而磷的单位面积去除负荷与进水负荷呈对数关系,迸水负荷超过1000 g·m-2·d-1后,去除负荷没有发生明显变化.4种主要形态磷的吸附量关系表现为钙镁磷(Ca/Mg-P,12582和11052 mg)＞铁铝磷(Fe/Al-P,5312和5750 mg)＞弱吸附磷(Plabile-P,2054和1207 mg)＞腐殖质磷(Humic-P,-362和-136 mg).湿地3层填料对Humic-P和Plabile-P的吸附能力有限,且伴有解吸现象,而Ca/Mg-P和Fe/Al-P的吸附主要发生在卵石和碎砖层,碎石层对湿地中磷的去除贡献较低.栽种植物对湿地中填料对磷的吸附影响较小.