湿地生态修复工程对高盐再生水氮磷去除研究

通过湿地生态修复工程的构建,对天津经济技术开发区高含盐再生水景观河道水体氮磷去除效果进行研究。结果表明湿地生态修复工程对氮磷具有较高的去除率,TN、NO-3-N、NH+4-N和TP、PO4-P的去除率分别为:66.90%、76.72%、3.98%、68.22%、79.31%;水体中全盐量(TDS)浓度在4891~4796 mg/L范围内变化,说明河道洗盐基本结束;整个河道植物生长茂盛,生物量倍增,没有出现受盐胁迫的现象。     

基于生态混凝土的农田生态排水沟构建与环境效应

针对我国农业生产中面源污染严重的问题,以多孔生态混凝土为基质构建农田生态排水沟,研究新型农田生态排水沟对稻田排水中氮磷的去除效果及机制。结果表明,基于多孔生态混凝土技术构建的生态排水沟对稻田排水中TN、TP的去除率大于土质及混凝土排水沟,有效增强了对稻田排水中氮磷的去除效果。稻田施肥后10 d,生态排水沟对稻田排水中TN的去除率均值为86.57%,分别较土质(82.05%)及混凝土排水沟(83.55%)增加4.52%及3.02%;对稻田排水中TP的去除率均值为37.86%,分别较土质(25.62%)及混凝土排水沟(33.53%)增加12.24%及4.33%。研究结果完善了农田生态排水沟的构建技术,可为农业面源污染防治提供技术指导。     

基于输出系数模型的赤峰农业非点源污染分析

为了给赤峰市农业结构调整和流域面源污染生态工程防治提供科学的决策依据,并填补当地非点源污染研究空白,采用输出系数模型(ECM),研究了赤峰市农业非点源污染负荷量。结果表明:赤峰市2011年农业非点源污染物TN和TP负荷量分别为21 176.9 t/a和3 024.0 t/a;不同类型的污染源对研究区TN污染负荷贡献率的高低顺序为:大牲口养殖牧草地耕地羊养殖猪养殖农村生活或林地园地,而对TP污染负荷贡献率的高低顺序为:大牲口养殖牧草地或羊养殖猪养殖耕地农村生活林地园地。元宝山区农业非点源污染物TN和TP的负荷强度最高,且TN负荷强度比TP负荷强度高很多,前者是后者的7倍左右;红山区、宁城县、松山区、敖汉旗和林西县的农业非点源污染物的TN和TP负荷强度较小;其次是喀喇沁旗,巴林左旗、翁牛特旗、阿鲁科尔沁旗、巴林右旗和克什克腾旗。牲畜养殖业是农业非点源污染物TN和TP负荷的显著影响因素;各区县的农业非点源污染物TN与TP的负荷量和负荷强度空间分布不均匀。     

广利灌区总干渠水质及氮磷污染初步评价

【目的】针对灌区绿色发展面临严峻挑战和水环境不断恶化等问题,探究广利灌区总干渠水质及氮磷污染现状及其对灌区水环境的影响,进一步提出灌区水环境问题解决建议。【方法】于2019年6—12月,在灌区内总干渠中选取具有代表性的6个断面,进行了6次水质监测,测定水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、COD_Cr和BOD₅等反映水质和氮磷污染的基本指标。采用适用于我国河流水质综合评价的综合水质标识指数法和富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式对河流水质及富营养化情况进行评价。【结果】①广利灌区86%的水体水质能满足Ⅴ类农业水域功能区的用水要求,且综合水质标识指数随时间和空间变化显著,7月66.7%水体处于劣Ⅴ类水标准,在三号闸和补源进水口取样点出现了黑臭水体。②广利灌区水体富营养化严重,灌区内水体100%处于富营养状态,富营养化评价综合指数(EI)峰值出现在7月补源进水口处(80.5),且41.6%的水体处于重富营养化状态。③TN平均质量浓度为5.30 mg/L,为地表水Ⅴ类水标准的2.65倍,TP平均质量浓度为0.156 mg/L,氮、磷比为33.97∶1,适宜藻类生长。【结论】广利灌区总体水质可满足农业功能区用水要求,但富营养化水平较高,尤其是氮污染严重,灌区内的原生态土渠和水生植物使河流具有良好的自净能力,能发挥其生态功能作用。因此,建议加强灌区内入河水体的污染控制尤其是氮磷污染的监测;同时渠道衬砌要考虑生态环境、配比生态衬砌和原生态土渠、河道搭配水生植物,进而对河水中的氮磷等污染物进行吸附,以改善灌区水环境。     

低温条件下组合式生态浮床系统净化微污染水体的特性研究

为研究低温对生态浮床水质净化效果的影响,引入陶粒作为浮床的基质,构筑了美人蕉-陶粒基质组合式生态浮床系统,研究在低温条件下其对微污染水体水质净化的效果特性。结果表明,在进水温度为0.5~15℃,进水DO浓度为4.94~6.65mg/L,水体交换时间为7d下,该生态浮床系统对水体中NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、TN、COD和色度的平均去除率为36.30%、77.37%、50.34%、52.56%、16.89%和70.99%。当水体的温度低于5.0℃,该生态浮床系统对水体中NH+4-N、NO-2-N、TN、COD和色度的去除效果均有所下降。     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

水稻蓄雨控灌技术的环境效应

蓄雨控灌是减少稻田氮磷污染物负荷的有效手段。采用小区试验,分析了轻旱低蓄(T1)、轻旱高蓄(T2)模式下,农田和农沟尺度上氮磷浓度和氮磷负荷的差异。结果表明,农田尺度上,T2处理的TP和TN负荷显著低于T1,降幅分别为58.6%和58.8%,农沟尺度上分别降低59.7%和64.8%。降雨最初的8~14h,应尽可能不排或少排,使降雨在格田中滞留14h以上。     

复合生态净化系统阻控入湖水体污染物效果分析

【目的】有效解决城市景观湖泊入湖水体污染物阻控措施中单级人工湿地系统受氧环境限制、多级串联人工湿地系统基质填充量大、易堵塞的问题。【方法】在微曝气复合浮床系统、单级人工湿地系统的基础上构建好氧-缺氧型复合生态净化系统。在HRT均设定为2 d,连续运行24 d的情况下,对比研究了对照组、人工湿地系统、复合浮床系统、复合生态净化系统对模拟入湖水体COD、TN、NH_4~+-N和TP的去除效果。【结果】对照组、人工湿地系统、复合浮床系统、复合生态净化系统对COD、NH_4~+-N、TP的去除效果存在显著差异,各系统对COD的平均去除率分别为13.59%、35.02%、45.30%、70.71%,对NH_4~+-N的平均去除率分别为11.22%、31.14%、85.89%、80.59%,对TP的平均去除率分别为2.77%、57.84%、37.51%、74.60%;人工湿地系统、复合浮床系统对TN去除效果差异不显著,但与对照组、复合生态净化系统存在显著差异,各系统对TN的平均去除率分别为30.98%、32.75%、8.13%、60.07%。【结论】复合生态净化技术后期各项出水指标可以达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类水及以上标准,运行相对稳定,抗冲击负荷较强,且可以改善复合浮床系统中反硝化能力受到抑制及沉积磷污染物反释状况。该研究结果可为生态阻控城市景观湖泊外源污染物提供参考。     

河南省农业非点源污染负荷估算及空间分布研究

为揭示河南省农业非点源污染负荷及其空间分布特征,采用Johns输出系数模型,对河南省18个地级市的总氮(TN)、总磷(TP)污染负荷进行估算,运用等标污染负荷法计算各地市污染物的等标污染负荷、污染源的等标负荷比,确定主要污染源,再运用Arc GIS分析其空间分布特征及成因。结果表明,河南省农业非点源TN、TP等标污染负荷最多的是南阳市、周口市、驻马店市、商丘市及信阳市,最少的是济源市、鹤壁市和漯河市;河南省农业非点源TN、TP污染主要来源是耕地、畜禽养殖和农村人口;TN、TP的空间分布有很强的一致性,且同一污染物不同区域的空间分布差异性也较小。     

改进的输出系数模型在射洪县的非点源污染应用研究

为更精确的研究射洪县非点源污染现状,采用考虑降雨和地形影响改进后的输出系数模型(IECM),通过Arc GIS软件计算射洪县2016年非点源污染负荷量,计算结果为:TN、TP负荷量分别为2 854.32、256.42 t,TN、TP负荷量空间分布格局一致、具有较大的空间异质性,局部集中、靠近河流水域。TN负荷量中土地利用类型、农村生活污染、畜禽养殖3种污染源的贡献率依次为65.57%、29.22%、5.21%,TP负荷量中土地利用类型、农村生活污染、畜禽养殖3种污染源贡献率依次为57.57%、38.80%、3.63%。将模拟计算结果和未改进的模型计算结果与监测值进行对比,改进后的模型能够提高模型模拟的精度,提高模型在降雨不均匀的丘陵地区的适用性。     

北京市北运河流域农业非点源污染类型及贡献率分析

以北京市北运河流域为研究目标,对流域内各类非点源的污染负荷及其贡献率进行了系统的分析研究,并针对北运河流域内非点源污染的结构和空间分布特征提出了相应防治对策。结果表明:北运河流域农业非点源污染中CODcr的主要来源是生活污水,贡献率达到38%;氨氮的主要来源是种植业,贡献率达到43%;TN的主要来源是畜禽养殖,贡献率达到53%;TP的主要来源是畜禽养殖,贡献率达到74%。从污染负荷的空间分布看,流域内污染物排放量呈现出两头高中部低的空间分布特征,即下游通州区和上游昌平区非点源污染物排量明显高于其他区。     

基质差异对生态浮床水质净化效果的影响研究

选取美人蕉作为生态浮床的植物,组建3个平行的生态浮床,分别为纯植物生态浮床(Floating Bed with Plants Pure,FB-PP)、陶粒基质生态浮床(Floating Bed with Light Ceramsite,FB-LC)和竹丝基质生态浮床(Floating Bed with Filamentous Bamboo,FB-FB),研究这3种生态浮床去除营养盐(N,P)的效果和机理以及不同基质条件下的美人蕉生长特性。研究结果表明:在25~28℃水温条件下,水质交换时间为3d,FB-FB和FB-LC对TN、TP平均去除率分别为23.9%、21.8%和30.6%、22.1%,而FB-PP对TP平均去除率15.9%,TN却呈负数增长。对于植物生长速率顺序是:FB-FBFB-LCFB-PP。说明在生态浮床中增加基质对提高营养盐的去除和提高植物生理生化特性具有良好的效果。     

生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的去除效果

为研究灌排调控下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素的原位削减效果,探讨低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响.依据大田试验观测资料,分析了控制灌排模式下生态沟-湿地系统水体中氮素质量浓度变化规律和碳氮比分布特征.结果表明,控制灌排模式下生态沟-湿地系统对稻田排水中氮素去除效果显著,施肥后排水中TN,NH4＋-N和NO3--N质量浓度出现峰值,在农沟拦蓄后质量浓度大幅下降,氮素平均去除率分别为63.9%,67.8%和83.2%.进入湿地再次净化后,氮素质量浓度进一步降低,平均去除率分别为47.7%,44.3%和82.0%.控制灌排模式下系统水体中有机质对水环境影响较小,水体碳氮比水平总体偏低.控制灌排模式下生态沟-湿地系统很好地实现了对氮素的原位削减,低碳氮比对于系统氮素去除效果的影响不大.     

引黄灌区不同肥料类型和施肥技术对稻田氮磷流失的影响

为减少引黄灌区稻田退水导致的农业面源污染,寻找水稻稳产和环境友好的最佳结合点,研究了大田示范条件下不同肥料类型和施肥技术对稻田田面水和排水沟退水氮磷变化特征的影响。结果表明,与常规施肥处理比较,优化施肥和侧条施肥均可以显著降低稻田田面水和排水沟中TN质量浓度,其中以侧条施肥处理效果最好,田面水和排水沟中TN质量浓度仅为常规施肥的47.4%和34.3%,各施肥处理间田面水和排水沟中TP质量浓度变化差异不显著。优化施肥和侧条施肥处理在肥料减量的条件下水稻产量并没有降低,其中有机种植处理产量最低,相对产量仅为常规处理的73.5%。综合考虑水稻产量和环境因素,优化施肥和侧条施肥技术可以作为环境友好型施肥技术在引黄灌区进行推广。     

水生植物削减白洋淀营养盐的初步研究

实验以白洋淀为研究对象,利用水生植物荷花和菱角削减白洋淀水体中的营养盐.研究表明:7月下旬,菱角外国区水体中TP的含量是0.04 mg/L,去除率是55.6%.8月下旬,荷花外国区NH+-N含量是0.22 mg/L,去除率为37.1%.9月中旬,荷花种植区水体透明度最高,最高可达0.85 m.9月下旬,荷花外国区TN的含量下降非常明显,可降低到0.58 mg/L,去除率达到89.5%.10月中旬,荷花外国区和菱角外国区对于TP的去除率分别是93.0%、88.4%.菱角种植区对于KTN的去除率是45.2%.荷花、菱角的种植对于底泥中氮、磷的削减有一定的效果.     

厌氧悬浮填料床预处理农村生活污水的试验研究

农村生活污水的处理应具有投资省、运行费用低、操作管理简便等特点。采用厌氧悬浮填料床预处理农村生活污水,结果表明:当进水平均CODCr、SS、氨氮和TP浓度分别为137.4、687、65.6和5.2 mg/L时,水力停留时间(HRT)为3 h,厌氧悬浮填料床反应器出水浓度分别为106.1、76.0、62.6和5.0 mg/L,通过预处理可降低后续处理设施的污染负荷,防止悬浮物对后续处理设施的堵塞,可见厌氧悬浮填料床对农村生活污水有较好的预处理作用。     

不同湿地植物系统对农田排水氮磷净化效果试验研究

为分析不同湿地植物对农田排水中氮磷的去除效果,以杂草和空白为对照,选取莲藕、白莲、藜蒿、茭白、水芹菜、菖蒲、水蕹等7种常见水生植物进行原位试验研究。结果表明,种植植物的湿地对TN、TP去除效果均好于无植物湿地,水力停留时间为9d时,与空白对照相比,种植植物的湿地的TN和TP去除率分别提高10.0%～34.9%和8.7%～18.4%,其中,莲藕、白莲、菖蒲、杂草等生物量较大的植物对TN、TP的净化效果优于其他植物。7种植物中,白莲和菖蒲TN去除性能较好,其TN去除率分别比空白对照提高33.4%和34.9%。综合分析,白莲、莲藕、菖蒲可以作为鄱阳湖流域净化农田排水的备选植物。     

人工湿地对农村生活污水的处理效果研究

采用水平潜流人工湿地处理农村生活污水,结果显示:人工湿地对生活污水中NH+4-N、TN、COD和TP的平均去除率分别为62.9%、59.1%、65.1%和76.0%,出水基本可达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB18918-2002)一级B标准.污染物的去除率受季节和温度的影响,其中,NH+4-N、TN和COD的去除率受季节变化影响显著,而TP的去除率受季节变化影响不明显.以石膏作为人工湿地的添加剂可有效弥补因基质净化能力降低而导致TP去除率下降的缺陷,强化了人工湿地对TP的去除效果.     

人工浮岛种植水生植物对包头南海湿地水质净化效果研究

【目的】解决包头南海湿地氮磷等营养元素富集的问题,提升包头南海湿地的水质。【方法】于2017年7—9月,在包头南海湿地构筑了一段由3种水生植物单独或混合种植的人工浮岛,并对浮岛的水质进行跟踪监测。【结果】经过92 d的试验处理,风车草对TN的去除效果最好,去除率为36.02%,可以使水体中TN质量浓度提高到地表水Ⅴ类标准;风车草+水葱+千屈菜对TP的去除效果最好,去除率为41.61%,可以使水体中TP质量浓度从地表水Ⅴ类标准提高到Ⅳ类标准;对CODcr去除效果最好的是风车草+水葱+千屈菜,去除率为27.01%。对浮游藻类抑制效果最好的是风车草,可以有效抑制水华束丝藻。【结论】混合植物人工浮岛比单一型人工浮岛去除氮磷等有机物的效果要好,尤以风车草、水葱、千屈菜3种植物混合组成的人工浮岛对氮磷等有机物的效果最好。风车草、水葱、千屈菜可以作为包头南海湿地水体富营养化防治的浮岛栽培植物来进行推广应用。     

清水河流域农业非点源污染模拟及特征分析

为探讨冬奥核心区所在的清水河流域农业非点源污染特征,利用SWAT模型对清水河流域进行污染模拟及特征分析。通过前期对流域内河流水质监测和评价分析可知,该流域农业非点源是重要污染来源,且降雨和径流会对水质影响较大。借助ArcGIS平台构建清水河流域SWAT非点源污染模型,并利用实测径流数据对模型进行了率定和验证,结果表明SWAT模型在清水河流域的适用性较好。利用模型模拟结果对流域内TN、TP污染负荷进行统计,并对其时空分布特征展开分析。非点源污染的时间分布特征:2011、2013、2015和2016年的年均非点源污染输出负荷表现为TN>TP,并且具有明显的季节性,夏季和冬季分别是非点源污染产生的高峰期和低谷期,各子流域的累积负荷量也呈现出汛期大于非汛期的特点;空间分布特征:污染负荷流失强度较高的关键源区为2、3、5、6、7、10、12、14号子流域,集中分布在东沟和西沟水系两侧,主要土地利用类型为耕地和草地。各子流域的非点源污染输出负荷与降雨量均呈正相关关系,输出负荷与降水相关性较强的区域集中分布在正沟、西沟两侧和东沟上游,该区域内非点源污染物的流失与降水密切相关,高降雨量及强降水都会引起污染物的大量流失。