气候变量和设计参数对生物滞留系统去除硝酸盐氮的影响

为探究生物滞留系统对NO₃^--N去除不稳定的主要影响因素,利用国际最佳管理措施数据库(BMPDP)和相关论文中的研究数据,统计分析了气候变量和设计参数对生物滞留系统去除NO₃^--N的影响,结合偏最小二乘回归(PLS)定量分析了不同影响因素的相对重要性,并提出了不同气候类型下的优化设计建议.结果表明,不同气候类型下生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力分别为亚热带湿润气候(Cfa)>温带大陆气候(Dfa/Dfb)>温带地中海气候(Csb)>寒冷半干旱气候(BSk),对数去除率(LRV)中位数分别为-0.058、-0.212、-0.241和-0.327.设置内部存水区(IWS)、提高植物多样性、设置合理的服务面积比、添加介质土改良剂等措施均可在一定程度上增强生物滞留系统对NO₃^--N的去除能力.最小二乘回归(PLS)分析表明,气候变量较设计参数更能影响生物滞留系统对NO₃     

城市道路生物滞留带溢流口设计方法探讨

随着生物滞留技术在海绵城市建设中的广泛应用,生物滞留带的优化设计已成为研究热点之一,其中溢流口的合理设计对生物滞留带的雨水径流控制效果和稳定运行具有重要意义。在实际工程应用中,由于缺少溢流口相关水力特性及设计计算方法的系统研究,往往直接把城市道路雨水口移至生物滞留带作为溢流口。然而生物滞留带溢流口与城市道路雨水口水力特征存在较大区别。针对上述问题,通过对生物滞留带溢流口水力特性的分析,计算了常见溢流口的过流能力,并举例对其工程应用选型及设计方法进行了分析,以期为生物滞留带溢流口的优化设计提供依据。     

山仔水库富营养化与水华爆发的水文因素分析

文章通过水质主要指标的时空变化及其与水库流量、水位、水滞留时间等关系,研究水动力条件对山仔水库富营养化的影响。研究表明,由于山仔水库蓄水时清库不彻底,总氮、总磷浓度较高,从1997年开始呈现下降趋势,2001年后又有所回升;水库水滞留时间大于2周的年份,相对年均水位低,水库水华爆发的几率大;水库的进口、支流入口的总磷、COD、藻类数量和叶绿素a相对较高;山仔水库与下游塘坂水库因其水库形态、库容、水力交换能力的差异,藻类数量和叶绿素a含量也存在明显的差异,说明了山仔水库水华的发生与水文因素关系密切。     

极端干旱水文年(2011年)夏季珠江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

气候变化背景下,极端气候事件对河口生态环境的影响已引起许多研究者的关注.基于2011年夏季的调查资料,分析了珠江口在极端干旱情况下溶解氧的分布特征及其与海水稳定性、营养盐和浮游植物分解之间的关系,并对河口底层低氧区的成因进行初步探讨.调查结果发现,在珠江特低径流量的情况下,珠江口邻近海域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.38 mg.L-1.相关性分析显示,表层水和底层水之间的ΔDO与ΔT、ΔS、ΔDIN、ΔSS和ΔPOC都达到显著相关的水平,其中ΔDO与ΔT和ΔPOC呈极显著的正相关,而与ΔS呈极显著的负相关关系.研究表明,与1999年和2009年夏季不同,2011年夏季珠江口底层低氧环境的形成主要与极端干旱气候下低径流导致河口水体滞留时间延长及颗粒态有机物质在沉降过程中的分解耗氧有关.另外,从最低DO值的角度分析,珠江口季节性缺氧程度在过去20 a间并未呈现显著的变化趋势.     

1980~2010年浙江某典型河流硝态氮通量对净人类活动氮输入的动态响应

以浙江某典型流域为研究对象,基于1980～2010年的水质水量和氮源数据及LOADEST模型,估算了逐年河流NO-3-N通量和净人类活动氮输入(NANI),分析了河流NO-3-N通量和NANI的年际演化特征及其动态响应关系,探讨了每年NANI、滞留氮库、自然背景源对河流NO-3-N通量的贡献.结果表明,1980～2010年,河流NO-3-N通量和NANI总体上都呈现出先增后减的抛物线型变化趋势,均在1998年左右分别达到峰值5.74 kg·(hm2·a)-1和77.5 kg·(hm2·a)-1;过去31 a,河流NO-3-N通量和NANI分别净增加了～42%和～77%.化肥氮和大气氮沉降是NANI的主要来源,分别占了NANI的～48%和～40%.河流NO-3-N通量的年际变化不仅与NAIN(R2=0.27**)和化肥氮输入量(R2=0.32**)显著相关,而且与河流年均流量(R2=0.79**)或降雨量(R2=0.63**)具有更强的相关性,意味着河流NO-3-N的来源除了当年的NAIN,还受滞留氮库的影响.所建立的以NANI和流量为自变量的回归模型能很好地模拟河流NO-3-N通量变化(R2=0.94**).该模型预测结果显示,在NANI和流量分别降低30%的情况下,河流年均NO-3-N通量将分别减少～21%和～30%;每年的NANI、滞留氮库、自然背景源对河流当年NO-3-N通量的贡献率分别为～53%、～24%、～23%.河流NO-3-N通量长期的年际变化是NANI和水文要素共同作用的结果;但是,由于滞留氮库的影响,与源控制方式相比,增加"汇"景观应该能更加快速地削减河流NO-3-N通量.     

合肥城郊典型源头溪流不同渠道形态的氮磷滞留特征

为揭示源头溪流中深潭和曲折沟渠两种典型渠道形态的氮磷养分滞留特征,在合肥城郊二十埠河的某一级支流上,以NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展现场示踪实验.在此基础上,利用OTIS模型软件、暂态存储参数和养分螺旋原理,解析深潭和曲折沟渠氮磷滞留特征.结果表明:1深潭的As值较曲折沟渠大,但其α值则较弯曲沟渠小1个数量级,而且As和α值随水文条件变化均不显著;2深潭中主渠道流动水体的NH+4-λ较其暂态存储区的NH+4-λs高2~3个数量级,曲折沟渠的NH+4-λ与NH+4-λs数值较为接近;3深潭中NH+4-Vf较SRP-Vf高1~2个数量级,而在曲折沟渠中,不仅NH+4-Vf与SRP-Vf数值较为相近,NH+4-Sw与SRP-Sw也基本相当;4深潭的NH+4-U较SRP-U高出2~3个数量级,曲折沟渠NH+4-U则较SRP-U高出1~2个数量级;5总的来说,在对NH+4和SRP滞留影响方面,深潭和曲折沟渠存在较大的差异性,且在深潭中NH+4的滞留效应显著超过SRP.     

3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.     

多孔介质中黄原胶改性微米铁的迁移和滞留

为改善微米零价铁(mZVI)在地下水中的迁移性能,该文采用黄原胶(XG)制备稳定化微米铁(XG-mZVI),通过渗流实验研究XG-mZVI的穿透曲线及其在砂柱中的分布规律,探讨XG浓度、孔隙水流速、石英砂粒径和非均质性对XG-mZVI在饱和砂柱中迁移行为和沉积特征的影响。结果表明,XG浓度≥3 g/L时能够明显强化mZVI的迁移能力。XG-mZVI在砂柱中的迁移性能随石英砂粒径和流速的增大而增强。保持其他参数不变,穿透粗粒砂柱(1.0～1.7 mm)的XG-mZVI比穿透细粒砂柱(0.25～0.38 mm)的量多26.4%;在最高流速(0.99×10^-3m/s)下穿透砂柱的XG-mZVI比在最低流速下(0.38×10^-4m/s)的值高14.2个百分点。XG-mZVI滞留量由砂柱进水端向出水端递减,表明其被截留的主要机制是滤除作用。一维渗流条件下,渗透性变异层对XG-mZVI的沉积/释放机制影响不明显。     

人工生物蓄水过滤系统对雨水的滞留与过滤功效

通过人工构建3个不同沙土配比的生物蓄水过滤系统,对人工系统滞留雨水时间和净化雨水的功效进行了研究。首先,根据自然降雨特点将雨水地表径流按照不同水量与进水时间引入系统,然后测定系统出水水量、时间、水质以及土壤湿度,比较植物层和整个系统滞留雨水径流的效果以及系统过滤雨水的功效。结果表明,(1)人工生物蓄水过滤系统有显著的滞留雨水的作用。其中植物层滞留雨水时间4.72~11.50 h,整个系统滞留雨水时间为5.17~13.80 h,人工系统比植物层滞留雨水时间显著延长,且进水量越大,差异越显著。(2)系统出水流速平缓,蒸发与植物蒸腾耗水量比例低于6%;壤土含量越高,滞留雨水时间越长。(3)经系统过滤,系统出水酸碱度平均增加0.81,氨氮含量平均降低0.42 mg/L。     

基于文献分析的生物滞留研究现状与展望

自从生物滞留技术用于净化雨水径流以来,相关研究已经进行了30余年。对Web of Science(核心合集)和中国知网(核心期刊)数据库中2010—2021年关于生物滞留技术研究成果的文献信息进行统计分析,针对生物滞留系统的设计构造参数、运行条件、溶解性风险污染物去除和径流控制模型等研究热点与现状进行阐述,提出了生物滞留系统的未来研究方向。