表面流人工湿地对城市径流水质的净化研究

城市径流水质已经成为农业面源污染的主要来源之一,根据武汉市径流的水质和水量特征,采用多级串联的表面流人工湿地系统对其进行了径流净化研究。对人工湿地不同运行阶段模拟径流的净化效果进行了对比,分析化学耗氧量COD_(Cr),生物耗氧量BOD_5,固态悬浮物SS,总氮TN,总磷TP,铵氮NH~+_4-N在湿地系统中的沿程变化,探讨人工湿地对城市径流污染的去除效应。结果表明:各指标在人工湿地中的去除效应大小依次为NH~+_4-NCOD_(Cr)BOD_5TNSSTP,其中对NH~+_4-N的去除效应显著高于其他指标的去除效应(p0.05),对TP的去除效应最弱(p0.05);人工湿地对COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH~+_4-N的去除效应在1—7月呈逐渐增加趋势,局部有所波动,9月达到最大值,9月以后去除效应趋于平稳;除了TN外,人工湿地系统出水各指标均达到《地表水环境质量标准—GB》质量标准,其中TN达Ⅳ类标准。径流各指标主要在人工湿地的第1格被去除,随着人工湿地沿程进水浓度的增加,其去除效应逐渐下降。相关性分析表明,各径流各指标之间存在一定的相关性,而TP与各指标之间没有相关性(p0.05)。通过对湿地系统沿程氮磷浓度衰减的拟合及回归分析,建立了与湿地系统进口浓度有关的COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH~+_4-N浓度的沿程衰减模型,相关分析表明其最佳的拟合模型均为指数衰减模型。该湿地系统在整个试验时期内均表现出了良好的净化效果,有效地减轻了城市径流水质对外界水环境的破坏,可用于城市地面径流污染的控制和利用,指数衰减模型的建立也为后续湿地设计及排水水质预测提供了理论分析依据。     

多级串联潜流人工湿地净化城市地面径流的试验研究

在室外露天试验场按不同水流方式设计和建造2组多级串联潜流人工湿地,通过中型试验测试其在不同运行方式下对西安市地面径流中COD、NH4+-N、TN、TP的净化效果。结果表明:2组人工湿地系统出水水质均达到GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准;在湿地净化过程中,填料起主要作用,可吸附40%～50%的污染物,植物和微生物的协同作用可将净化效果提高20%～30%;2种人工湿地系统HRT为36～48h,运行间隔时间为7～15d的运行效果最佳;改变水流方式的复合流人工湿地系统净化效果优于水平潜流人工湿地系统,净化效果高出5%左右。研究设计的2种人工湿地均可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。     

人工湿地植被净化水质效果及其氮磷累积研究

城市水质日益成为农业面源污染的关键来源之一,根据山东省城市的相关水质情况,一般对其水质净化的研究常通过表面流人工湿地系统进行,而该表面流采取的是多级串联的方式。通过对比分析人工湿地在不同运行阶段所呈现的模拟水质净化效果来对湿地系统中的COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH_4~+-N(化学耗氧量、生物耗氧量、悬浮物、全氮、全磷、氨氮)等沿程变化进行分析对比,从而探讨人工湿地在净化城市水质中的作用,即去除效应。结果表明:水质各指标对于人工湿地的去除效应大小并不相同,具体效应差异如下:NH_4~+-NCOD_(Cr)BOD_5TNSSTP,其中对去除效应最为明显的是NH_4~+-N(其中p0.05),而去除效应最弱的当属TP(其中p0.05);人工湿地的第一格对诸多污染物的去除效应最为显著,其中第一格对于COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,NH_4~+-N的去除效应均超过一半,同时在人工湿地沿程进水浓度不断增加的情况下,其削减效应呈现下降趋势;通过对人工湿地的不同植被N,P积累量进行研究发现,在p0.01的显著性水平下,其分别与生物量、N含量、P含量具有较为显著的线性关系,其中生物量与N,P积累量的相关系数明显超过与N含量和P含量的相关系数,通过相关性分析发现人工湿地植被对生活污水具有明显的去除率,且去除效果与其自身的生理特性息息相关,从相关系数不难看出,人工湿地植被对TN具有较好的去除效果,且与其身体内氮素紧密相关,对TP的去除受到其自身体内磷素的显著影响。通过对湿地系统沿程氮磷浓度衰减状况进行相应的拟合及回归分析,构建了与湿地系统进口浓度密切相关的COD_(Cr),BOD_5,SS,TN,TP,NH_4~+-N浓度沿程衰减模型,通过相关分析发现其最佳的拟合模型无一不是指数衰减模型,该湿地系统在整个试验时期内都呈现出了良好的净化效果,对于显著降低城市水质对环境的污染起到了重要的作用,其中构建的指数衰减模型不仅为后续湿地设计提供了有益参考,同时也为排水水质预测提供了理论分析依据。     

折流式人工湿地对矿区降雨径流的净化研究

根据陕西省渭南市蒲白矿区降雨径流的水质和水量特征,采用新型折流式人工湿地对人工湿地不同运行阶段模拟降雨径流的净化效果进行了对比,分析了COD_Cr,SS,TN,TP,NH₄⁺-N以及重金属Pb,Zn,Cu在湿地系统中的沿程变化,探讨人工湿地的主要去除机制。结果表明:人工湿地对COD_Cr,TP,TN,NH₄⁺-N,SS的平均去除率分别为82.3%,65.9%,71.2%,73.5%,94.8%,对重金属Pb,Zn,Cu的平均去除率分别为91.3%,94.5%,81.2%,对重金属的去除率基本高于对营养元素的去除率;除了TN外,折流式人工湿地系统出水各污染物均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类质量标准,其中TN达Ⅳ类标准,出水重金属Pb,Zn,Cu均能达地表Ⅲ类水标准。降雨径流各污染物主要在人工湿地的第1格被去除,其中,COD_Cr,TP,SS和Pb均有一半以上的去除率发生在第1格。随着人工湿地沿程进水浓度的增加,其去除率逐渐下降。研究表明,折流式人工湿地系统对矿区降雨径流的净化效果显著,并且该湿地系统具有较强抗冲击负荷能力,可用于城市地面径流污染的控制和雨水利用。     

垂直流-水平潜流一体化人工湿地对菜地废水的净化效果

广州市番禺区东升农场菜地废水未经处理直接排入水生植物塘,最终流入附近河流,由于菜地废水水质较差,对其造成了严重的污染,严重威胁了附近居民的饮水安全。为了提高菜地出水水质,减轻对河流的污染,通过构建垂直流-水平潜流一体化人工湿地,对菜地废水进行净化处理。湿地经过9个月的运行,结果显示,湿地对COD、NH4＋-N和TP的平均去除率分别达56.40%、79.09%和79.79%以上,COD、NH4＋-N和TP出水平均浓度分别为9.45、0.47mg.L-1和0.06mg.L-1,均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅱ类水质标准。湿地对TN的平均去除率较低,仅为35.08%,通过补充甘蔗叶作为碳源,湿地对TN的平均去除率显著提高,但随着碳源投加量的增加,去除率逐渐降低。本实验碳源投加量以1.62kg.m-3为宜,TN的平均去除率最高,达80.85%,出水TN平均浓度从3.06mg.L-1降低至0.90mg.L-1。     

不同配置人工湿地植物群落对生活污水净化效果

植物群落是湿地生态系统的重要组分,湿地植物群落物种组成对水体净化功能具有重要作用。选择茭草(Zizania caduciflora)、鸢尾(Iris tectorum)、菖蒲(Acorus calamus)和眼子菜(Potamogeton pectinatus)4种湿地常见物种和CK(无植被)的人工湿地,对不同湿地植物群落净化污水的效果进行了对比研究。结果表明:4种不同植物群落人工湿地对生活污水净化效果不同,其中BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP质量浓度随时间变化逐渐降低,相同月份BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP质量浓度大致表现为CK茭草鸢尾菖蒲眼子菜;BOD_5,COD_(Cr),TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N,TP去除率随时间变化逐渐增加,相同月份去除率大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾鸢尾,局部有所波动。4种不同植物群落地上生物量变化范围为25.9～39.6 g/m~2,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,其中眼子菜和菖蒲差异不显著(p0.05),鸢尾和茭草差异不显著(p0.05);地下生物量变化范围在31.2～41.3 g/m~2,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,不同植物差异均显著(p0.05);地下N,P累积量均高于地上N,P累积量,大致表现为眼子菜菖蒲鸢尾茭草,不同植物地上和地下P累积量差异均不显著(p0.05)。相关性分析表明,茭草、鸢尾、菖蒲和眼子菜TP与P累积量呈显著正相关;TN,NH~+_4-N,NO~-_3-N与N累积量呈显著正相关;COD_(Cr),BOD_5与地下生物量呈显著正相关,与地上生物量和P累积量没有显著相关性(p0.05)。由此表明,地下生物量在净化水质过程中起着重要作用,根系发达的植物具有更强的净化效果。     

波式潜流人工湿地处理景观水体的研究

以华北某市开发区波式潜流人工湿地(W-SFCW)中试系统为研究对象,研究其处理环卫河景观水体的效果.在4个多月的连续运行期中,对COD,TN和TP等指标进行监测.监测结果表明,W-SFCW对化学需氧量(COD),TN和TP的去除率分别达到32.45％,43.35％和39.24％,其中TN和TP的平均出水浓度达到《地表水环境质量标准(GB3838-2002)》中Ⅳ类水标准.并用单因素方差分析对比了春、夏、秋3个季节下W-SFCW处理景观水体的效果,发现季节的变化对TN和COD的去除影响显著,对TP的去除影响不明显.提出了保障W-SFCW稳定运行的措施,为W-SFCW在修复景观水体水质上的应用以及实际工程中的维护管理提供依据.     

重庆主城公园水质调研及分析

为了解重庆市主城公园水体的水质状况,为保护公园水体提供基本资料,以便提出预防和治理公园富营养化的合理建议。选取重庆园博园、彩云湖国家湿地公园、双龙湖公园、龙头寺公园、花卉园和大渡口公园为监测的代表公园,分春、夏、秋、冬四季监测透明度、p H值、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD_(cr))、五日生化需氧量(BOD_5)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_3-N)、铜(Cu)、镉(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)、汞(Hg)、砷(As)共14个指标。结果表明,彩云湖国家湿地公园的水体为劣Ⅴ类水,水体污染严重;双龙湖公园、龙头寺公园和园博园的水体已程现不同程度的污染;花卉园和大渡口公园水体水质较好。6个公园中以大渡口公园的水质最好,综合指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类标准,部分指标达Ⅰ类标准。     

模拟潜流人工湿地处理猪场废水的实验研究

采用盆栽试验模拟潜流型人工湿地,研究了土壤、蛭石、煤渣和碎石四种人工湿地基质不同组合净化养猪场污水的能力。结果表明:以上层蛭石土混合物、下层煤渣和碎石的组合处理效果最佳,14d内COD_(Cr)、NH_4~ -N、T-P的去除率分别达到了95．3％、90％、91．6％。试验前期,四种不同组合基质的COD_(Cr)、NH_4~ -N、T-P去处率有明显差异,但试验后期除T-P的去除率仍有明显差异外,COD_(Cr)和NH_4~ -N去除率已无明显差异。     

丹江口库区典型小流域面源污染生态阻控系统效果评估

小流域面源生态阻控是控制农业面源的重要手段。选择丹江口库区典型小流域钱家沟为对象,通过小流域出口水质监测,阻控措施进出水监测,以及负荷削减核算,对面源生态阻控系统进行效果评估。结果表明:钱家沟生态阻控系统稳定半年后,小流域出口总氮(TN)、硝态氮(NO_3-N)、铵态氮(NH_3-N)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总磷(TP)下降比例分别为38%,23%,63%,49%和16%。各阻控措施中,表面流湿地对NH_3-N(54%)、TP(70%)和TSS(78%)去除率较高,生态塘、生态沟渠对TN(36%,39%)、NO_3-N(43%,37%)、COD_(Mn)(63%,56%)去除率较高,小型人工湿地对TN(56%)、NH_3-N(85%)、COD_(Mn)(84%)、TP(57%)和TSS(87%)均具有较高的去除率,生态滤墙主要对TSS(81%)去除率较高。阻控系统对COD_(Mn)、NH_3-N、TN、TP负荷的总体削减率分别为56%,73%,63%和59%。总体来看,小流域面源生态阻控系统能够有效降低主要污染物输出浓度,对面源污染阻控效果较好。     

缺水·节水·管水思考

通过对全球及我国水资源短缺现状的分析,针对性地提出按流域成立有权威的、统一的水资源分配和管理机构是解决水资源矛盾的有效措施;高效节水是解决水资源矛盾的主要手段;依靠科技进步,实行开源与节流并举的对策与建议.     

Phytoremediation of Nitrogen-Polluted Water Using Water Hyacinth

ABSTRACT

Aquatic plants can be used for treating eutrophicated water in a simple and cost-effective manner, but many such plant systems remain to be characterized. The effects of growing Eichhornia crassipes on removal of nitrogen (N) from the eutrophicated water were investigated in a large-scale enclosure system installed in hyper-eutrophicated water in Hua-jia-chi pond, Hangzhou city, China. Total N concentration in the enclosures decreased from 2.1 to 0.50 mg L^{? 1} after growing Eichhornia crassipes for 44 d. Ammonium concentration decreased at least 2-fold after plant growth. Nitrite concentration decreased to below detection limit after growing Eichhornia crassipes for only 14 d and was maintained at that level afterwards. Chlorophyll a concentration (an indicator of water eutrophication) decreased to 10 μ g L^{? 1} after 44 d. The water transparency increased significantly, reaching the depth of 1.8 m (i.e., to the bottom of the pond) after 44 d. Eichhornia crassipes removed 21.7 kg nitrogen from 6,000 t of hyper-eutrophicated water in the enclosures, thus quickly and effectively improving the water quality. Growing Eichhornia crassipes is the first step toward re-establishing natural ecosystem functions in eutrophicated water bodies.     

Water Crises

Water, Air, & Soil Pollution -     

保水剂构件的保水保肥效果研究

[目的]针对水土流失造成的肥料养分流失及部分地区干旱缺水的问题,进行节水保肥的系列研究,阐明保水构件的保水保肥效果及其应用前景。[方法]利用保水剂加工成各种形状的保水构件,并使其获得的保水保肥效果优于把保水剂和土混匀的常规方法。[结果]在同等淋水量的情况下使用保水构件可减少65%的水分流失,N,P,K养分流失可减少89%以上;盆栽试验中,在干旱胁迫情况下,保水构件可使玉米增产155%;大田试验显示,自然降雨条件下,保水构件可使玉米增产26%,甘蔗增产10.5%且糖度增加。同时N,P,K养分下渗流失减少而对养分的吸收增加。[结论]系列试验说明保水构件可提高作物产量、质量和对养分的吸收。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

水土保持与绿水资源保护

绿水概念是由瑞典斯德哥尔摩国际水资源研究所水文学家Falkenmark于1995年首次提出的,它拓宽了传统水资源的范畴,更新了水资源的思维,引起科学界对水资源概念和水文功能的重新思考。在水资源越来越匮乏的严峻情况下,从绿水概念出发,可以看出"水土保持"概念的全面性,也更加明确了保水的思路和方法,为全面做好水土资源保护提供了理论基础。水土保持中"保水"的对象就是绿水,水土保持工程措施可以增加绿水比例,林草措施可以储蓄绿水,耕作措施可以提高绿水利用效率。应完善保水评价体系,加强绿水资源管理,发展保水技术,完整地宣传水土保持概念,树立完整的水土保持意识。     

关于水权及水权交易的若干法理思考

水资源是人类生存之本,有效的水权理论以及水权交易体制是保障水资源高效利用的重要条件。目前,我国法律对水权概念界定模糊,水权交易体制存在较大弊病,因此,有必要明确水权的内涵及其法律特征,对现行水权交易体制进行改革。     

海冰水灌溉对棉田水分及棉花产量的影响

采用海冰水（全盐含量为3‰）灌溉与井水灌溉对比,结合3种施肥措施：无机肥（传统施肥）、有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施和不施肥处理,研究不同施肥条件下海冰水灌溉对土壤水分、棉花产量及水分利用效率的影响。结果表明：1）棉花整个生育期海冰水灌溉处理1m土层的土壤含水率均高于井水灌溉的处理,尤其在灌溉后0—40cm土层的土壤含水率差异显著,约为12个百分点。2）海冰水灌溉条件下,有机肥与无机肥配施、土壤调理剂与无机肥配施较传统无机肥处理均可显著提高盐碱地棉花籽棉产量,分别增产约10％、27％,井水灌溉处理也有相同的趋势,分别增产约12％、22％。3）无论井水或海冰水灌溉,有机肥与无机肥配施或土壤调理剂与无机肥配施均可显著提高棉花的水分利用效率,海冰水灌溉小区的棉花水分利用效率,两种施肥处理均高于传统无机肥处理,约为8％、30％。两种灌溉水源对棉花产量和水分利用效率均无显著影响。     

关中地区农村典型涝池水体污染物特征及其水质现状调查与分析

[目的]探究影响涝池水体水环境质量的主要原因,以期能为涝池水体水环境保护和水质状况改善提供科学依据。[方法]从涝池的功能、容量、面积和结构等方面出发,选取陕西省杨凌农业高新技术产业示范区8个具有典型代表性的涝池,对涝池水体pH值、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、总氮进行测定,同时对水质样本点各污染物指标进行参数检验,并应用单因子指数等方法对其综合评定。[结果]①点源污染型涝池在不同采样点位置水体污染物浓度差异显著(p0.05),各涝池总氮、总磷平均浓度范围分别为:4.70～78.13 mg/L,0.03～4.27 mg/L;氨氮平均浓度范围为0.36～39.18 mg/L;化学需氧量平均浓度范围为33.0～1 067.40 mg/L;溶解氧平均浓度范围为1.5～7.3 mg/L;pH值大小平均值范围为7.85～8.64;②大部分涝池水体污染严重,水质均为劣Ⅴ类,污染物主要以氮类污染物指标为主;③调查区涝池水质污染程度排序为:点源污染+有措施面源污染+无措施点源污染+无措施。[结论]布设污水处理设施及池底防渗措施对于改善涝池水环境状态较为重要。此外辅以内源水体的相关修复及管护工作,效果将会更好。