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。     

盐地碱蓬浮床对海水养殖水体原位修复的效果

[目的]研究盐地碱蓬(Suaeda salsa)由陆地生境转移到浮床盐水生环境后的生长情况及其对海水养殖池塘水体原位修复的效果,为利用盐生植物原位修复海水养殖池塘提供方法。[方法]测定修复期间盐水浮床和陆地两种生境下盐地碱蓬的生长及生理生化指标,并监测海水养殖池塘水体水质。[结果]试验期内浮床生境中盐地碱蓬适应良好,生物量显著增加,其中浮床生境盐地碱蓬根系活力、叶片含氮量分别显著高于同期陆地生境中的盐地碱蓬。水质检测表明,修复后浮床区水体中总氮、总磷、氨氮和化学需氧量分别为3.34,0.20,0.47,0.35mg/L,均明显低于对照区,去除效果良好。[结论]盐地碱蓬从陆地生境转移到浮床盐水生境后可以适应水生环境,并通过根系吸收部分去除水中的氮、磷等污染元素。盐地碱蓬原位修复海水养殖池塘水体具有较好的潜力。     

2种植物浮床对含抗生素养殖废水的净化效果

[目的]探讨湿地植物种类、浮床覆盖面积和处理时间3个因素对含抗生素养殖废水净化效果的影响,为高效利用湿地植物浮床技术去除养殖废水中的传统污染物和抗生素提供依据。[方法]分别利用巴拉草(Brachiaria mutica)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis Lam. var.brevifolius)构建了植物浮床,每种植物浮床设置了20%,40%,60%这3个水面覆盖面积,监测了植物浮床在不同处理时间对养殖废水中的化学需氧量(COD)、氮磷和磺胺嘧啶的净化效果。[结果]各处理水质各指标随着运行时间持续变好:pH值变中性;溶解氧(DO)含量增加;氧化还原电位(ORP)上升;COD,氨氮(NH_3-N),总氮(TN),总磷(TP)和抗生素磺胺嘧啶(SDZ)浓度持续降低;不同植物种类对水体pH值和ORP值,DO和COD的含量无显著影响,但显著影响水体营养盐的去除;巴拉草浮床对水体中NH_3-N,TN和TP的去除效果优于短叶茳芏浮床;两种植物对SDZ的去除效率相当;总体上,60%的覆盖面积更加有利于水体中污染物的去除,但不利于DO扩散。[结论] 60%覆盖面积的巴拉草浮床,在运行47 d时,去除养殖废水中COD(88%),NH_3-N(97%),TN(89%),TP(94%)和SDZ(43%)的效果最好。     

银川市阅海湖水环境容量评估

[目的]探明银川市阅海湖水环境容量及其变化趋势,为阅海湖水体污染防治及管理提供依据。[方法]分别于2015至2017年冬(1月)、春(4月)、夏(7月)、秋(10月)对阅海湖进行水样采集,设置3类水质目标情景,采用已有模型评估阅海湖2015至2017年在不同水质目标情景下高锰酸盐指数(COD_(Mn))、化学需氧量(COD_(cr))、五日生化需氧量(BOD_5)、总氮(TN)、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)的最大环境容量。[结果]水质目标为Ⅱ类时,BOD_5, NH_3-N有剩余环境容量,COD_(cr)需消减122.4%,142.7%,169.6%; COD_(Mn)需消减190.7%,243.8%,248.6%,TN需消减47.3%,40.5%,47.1%;TP需消减67.6%,71.9%,71.0%;水质目标为Ⅲ类时,BOD_5,NH_3-N,TN有剩余环境容量,COD_(cr)需消减0%,4.4%,40.3%;COD_(Mn)需消减7.3%,85.7%,94.1%;TP需消减35.0%,42.6%,41.8%;水质目标为Ⅳ类时,各项指标均达到水质标准且剩余环境容量呈减小趋势,其中TP浓度接近Ⅳ类水质标准限值,是阅海湖最主要污染因子。[结论] 2015至2017年阅海湖水质总体为地表水Ⅳ类,各项指标均有剩余环境容量,水质呈逐年恶化趋势。     

水生蔬菜对不同程度富营养化涝池水体的净化作用——以菠菜和水芹为例

[目的] 研究水生蔬菜对富营养化涝池水体的净化效果,为水生蔬菜等经济植物应用于西北农村地区富营养化封闭水体的生态修复提供新的思路和理论参考。[方法] 以菠菜（Spinacia oleracea）和水芹（Oenanthe javanica）为试验材料,采用浮床栽培的方式,探讨水生蔬菜对3种不同程度富营养化涝池水体中的氮（N）、磷（P）的净化效果。[结果] ①2种蔬菜修复富营养化涝池水体过程中各项N,P指标明显下降,试验结束后模拟涝池水体已基本上达到或优于地表水水质标准的Ⅴ类水标准,净化后的水体已经达到国家标准。②菠菜和水芹对水体中NH₄⁺-N,NO₃^--N,PO₄^3--P的平均去除率分别为94.37%,96.66%,88.95%和97.27%,94.64%,83.48%,显著高于对照（p<0.05）,对以上营养元素表现出良好的吸收效率,表明2种蔬菜可以高效净化富营养化涝池水体。③2种蔬菜对TN的去除率和日均去除速率随水体中TN浓度升高而上升,去除率和日均去除速率均为：菠菜<水芹;随TP浓度升高,菠菜对TP去除率降低,水芹对TP去除率升高,去除率和日均去除速率为：菠菜>水芹,说明水芹更适宜含高浓度N的富营养化涝池水体,菠菜更适用于含高浓度P的富营养化涝池水体。[结论] 试验条件下,菠菜和水芹对3种程度富营养化水体中TN,TP的净化效果良好,2种蔬菜的吸收对水体净化起着重要作用。     

基于城市尾水深度净化和湿地生态恢复的水资源循环利用模式

以山东省滨州市某城市生活污水处理厂区内人工湿地工程为研究对象,采用表面流人工湿地对城市生活污水处理厂尾水深度净化,湿地工程为六级串联结构。2014年7月至2014年9月,每个月对湿地工程进水口、出水口、各级湿地接口处进行采样,以考察其对COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP的深度净化效果。结果表明,COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP的总平均去除率分别可以达到70.1%,85.0%,63.4%,71.0%,湿地工程出水COD_(Cr)、TN、NH_3—N和TP浓度均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅲ类、Ⅴ类、Ⅳ类和Ⅳ类标准,整体出水水质优于设计标准《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类,多级串联表面流人工湿地对低浓度污水净化效果良好,符合污水生态治理的发展趋势;同时以尾水利用和湿地生态恢复为核心,构建了一种新的水资源循环利用模式,具有一定的推广应用价值。     

冬春季多年生牧草对富营养化水体的响应及净化效果研究

在室外条件下以8种多年生牧草为材料研究其在重度富营养化水体中的生长状况及生长期间对水体氮磷的削减。结果表明,8种牧草均能适应水生环境并快速生长。经过收割后,每1m2的坦克草浮床生长期内可从水体中吸收17.5g的氮和7.5g的磷。牧草修复水体后,其作为饲料的基本指标均符合国家标准。选取室外试验中生长状况较好的4种多年生牧草进行室内模拟实验,研究其对富营养化水体的修复效应。水体TN、TP、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、COD在植物浮床系统处理下均显著下降,坦克草处理下去除率最高,对TN、TP、NO3--N、CODMn去除率分别达64.1%,92.1%,70.7%和80.7%。多年生牧草在冬春季对富营养化水体中的氮磷具有较好的净化效果,可作为水体生态修复的优良物种而使用。     

人工模拟污水净化系统去除生活污水氮、磷效果的比较研究

在温室内,分别以炉渣、沸石和土壤为湿地基质,水芹(Oenanthe javanica)、黑麦草(Lolium mut-liflorum)和香根草(Vetiveria zizanioides)为植被构建了模拟人工湿地和无基质的浮床植物系统处理生活污水,比较研究了不同污水净化系统去除氮、磷的效果。结果表明,在较低氮、磷负荷和水力停留时间为6 d的条件下,炉渣、沸石和土壤基质人工湿地系统对生活污水中的全氮(TN)、NH4+-N和全磷(TP)均表现出很好的净化效果,平均去除率均在91.0%以上;对NO3--N的去除率较低,为58.0%~85.5%。浮床系统因承受较高的负荷,对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除率均明显低于各基质湿地。而从污染负荷的去除率来看,土壤基质湿地对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的负荷去除率低于炉渣和沸石基质湿地;浮床各系统NO3--N负荷去除率的负增加使TN的负荷去除率降低,但其NH4+-N的负荷去除率均高于各湿地系统;浮床水芹和黑麦草系统的TP负荷去除率也高于各湿地系统。植物种类不同,其吸收N、P的能力存在很大差异。以黑麦草为植被的人工湿地和浮床系统,植物的吸收作用是各系统去氮除磷的主要机制;水芹和香根草吸收的氮、磷总量在人工湿地中远小于黑麦草,其吸收作用仅是各湿地系统去除氮、磷的一个途径;而水芹和香根草对磷的吸收则是浮床系统除磷的主要机制。     

养殖池塘废水灌溉下稻田减量施肥试验研究

采用田间试验,以当地常规施肥和灌溉为对照(CK),研究了减量施用氮、磷肥条件下,稻田湿地生态系统对池塘养殖废水中氮、磷的消纳效果,池塘养殖废水灌溉后对稻田田面水和渗漏水水质、水稻养分吸收和产量的影响。结果表明,稻田系统可有效消除池塘养殖废水中铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO-3-N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)、颗粒态磷(PP)、总磷(TP),其去除率随着施肥量的减少而增加,在常规施肥量、减量施肥20%和减量施肥40%情况下对池塘养殖废水TN的去除率平均分别为25.1%、38.9%和50.5%,对TP的去除率平均分别为56.4%、71.2%和76.2%,对氮、磷的去除以NH_4~+-N、NO-3-N和PP为主;池塘养殖废水灌溉后,稻田田面水和渗漏水中NH_4~+-N、NO-3-N、TN、DP、PP、TP质量浓度会随着施肥量减少呈现下降趋势,减量施肥20%和减量施肥40%下,田面水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低5.8%和23.4%、20.8%和35.5%;渗漏水中TN、TP的质量浓度平均分别较CK降低18.3%和27.5%、23.1%和45.8%。在水稻养分吸收和产量构成方面,减量施肥20%后,池塘养殖废水中的营养物质能满足水稻的养分需求;池塘养殖废水灌溉时,水稻产量以常规施肥量处理最高(较CK增产2.3%),常规施肥量80%的处理其产量与CK相似,而常规施肥量60%的处理其产量较CK显著降低。综合考虑水稻种植的经济效益和环境效益,建议池塘养殖废水灌溉条件下施肥水平应在常规施肥量的80%左右。     

混合浮床对南海湖湿地富营养化水体修复的作用

[目的]探究植物的交互作用对生态浮床去除N,P效率的影响,为后期南海湖湿地规模化建设提供理论依据。[方法]在自然开放水域条件下,选取适合于北方生长的3种挺水植物水葱、千屈菜、风车草为浮床植物,以高密聚乙烯空心塑料基盘为植物载体,建立单一种植与交叉混合种植两种浮床体系,在南海湖湿地保护区进行为期90 d的水质处理,研究植物生长特性及浮床净化效果。[结果] 10月份收割时,混合浮床中水葱和风车草的分蘖数分别达26和30株,生物量(鲜重)分别为1.43和1.98 kg/株。风车草浮床N累积量最好,达110.6 g/m~2,水体TN去除率34.9%。混合浮床P累积量最好,达26.02 g/m~2,水体TP去除率43.3%。[结论]植物的交互作用对植株的分蘖繁殖有一定促进作用,但不改变植物自身N,P吸收能力,植物体对N,P的累积量受生物量影响较大,3种植物在混合浮床中的整株N,P累积量要高于单植物浮床,混合浮床可作为针对南海湖富营养化水体修复的浮床形式推广使用。     

密云水库上游流域水体营养物质现状及来源分析

密云水库作为北京地区最重要的地表饮用水水源地,其水质优劣直接关系到首都的社会经济发展,开展密云水库水污染监测和治理研究具有重要的现实意义。以密云水库上游流域为研究区,通过不同尺度流域水体营养物质监测,分析了水库上游河流水体营养物质现状;通过分割流量过程线,划分了水体营养物质来自点源和非点源污染的比例。研究结果表明,依据标准(GB3838-2002)要求,密云水库上游河流水体TN含量几乎全部超标,且15.9%样本的TP含量超标。密云水库的营养物质平均40.3%来自点源污染,59.7%来自非点源污染;入库水体中50.1%的TN,49.1%的NO₃^--N,39.0%的NH₄⁺-N,26.5%的TP和36.8%的COD_Mn来自点源污染;49.9%的TN,50.9%的NO₃^--N,61.0%的NH₄⁺-N,73.5%的TP和63.2%的COD_Mn来自非点源污染。     

基质级配方式对生态介质箱修复黑臭水体的效果比较

利用人工静态模拟试验,研究基质级配方式对自主设计的生态介质箱对黑臭水体的净化效果及其对水生植物的N、P积累能力和生长的影响。结果表明,随着处理时间的延长,各组对污染物的去除率逐渐升高,其中正级配组和反级配组对TP、TN和NH_4~+—N的去除效果均优于单一的植物组和基质组;正级配组对水体中TP的去除效果优于反级配组,其去除率达到66.9%,且正级配组中的植物对TP的积累量大于反级配组与植物组;而反级配组更有益于对TN和NH_4~+—N的去除,其去除率分别达到69.1%与87.4%,且反级配组中的植物对TN的积累量大于正级配组与植物组;生态介质箱中的植物因素对脱氮除磷的贡献率较低,N、P的去除主要通过非植物因素(基质和微生物);除空白组外,各组对COD_(Mn)的去除无显著差异,说明基质与植物对COD_(Mn)的直接去除作用不明显,更多地依靠于基质与植物载体上附着的微生物的作用;含有环境吸附材料基质的试验组(正级配组、反级配组和基质组)能使水体pH上升,可有效调节酸性水体;水生植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)直接植入底泥(植物组)的方式更适于植物生长。因此,可通过替换级配方式来满足不同N、P污染程度水体的修复效果。     

狗牙根与空心莲对水库消落带土壤氮磷释放影响的模拟

通过水库水位涨落室内模拟试验,探究丹江口库区消落带优势物种狗牙根和空心莲2种草本植物对土壤氮磷释放过程影响。结果表明:(1)水淹结束后(32天),空心莲子草土壤TN、TP分别降低11.75%,25.28%,狗牙根分别降低3.62%,25.77%。(2)干湿交替环境主要影响土壤中NH_4~+-N、NO_3~--N和AP的含量的变化,对土壤中的TN、TP含量的影响较小。(3)狗牙根的死亡增加土壤TN、NH_4~+-N、TP量,即不耐淹植被过滤带虽然能净化径流中N、P等污染物,但截留的污染物和植物吸收的养分随着植物体的分解再次进入水体或土壤,无法达到有效防控农业面源污染的目的。该研究为丹江口水库利用植被缓冲带防控水体富营养化提供一定理论依据。     

固体废物处理厂地下水污染预测及控制模拟

[目的]以江苏省镇江市新区大港片区某固体废物处理厂为研究对象,对地下水污染情况进行模拟研究,为同类建设项目及企业的地下水污染预测和防治提供参考。[方法]通过系统分析该固体废物处理厂野外水位和水质观测数据以及水文地质条件等资料,利用Visual Modflow软件构建了地下水水流和溶质运移模型。[结果]对厂区污水处理站防渗破损后特征污染物CODMn和氨氮运移情况以及地表硬化污染控制措施对污染物的阻隔效果进行预测评价,数值模拟预测污染物的影响范围、超标范围和最大运移距离。预测时间20a后,污染物影响范围最大,运移距离最远,且CODMn影响范围较氨氮大,运移距离较远;地表硬化后,20a后污染羽未超出评价范围。[结论]污染物主要沿水流方向迁移,对水环境的影响随时间逐渐增大,污染物浓度随着迁移距离的增加而减小,不同污染物在地下水含水层中的溶质运移范围和迁移距离不同。地表硬化措施能有效控制污染物扩散。     

焦岗湖本土水生植物的水质净化试验

[目的]针对淮南市焦岗湖近期污染物超标问题,开展本土4种水生植物进行水质净化试验,为焦岗湖利用水生植物修复水质提供可靠依据。[方法]在对淮南市焦岗湖水质检测的基础上,选取焦岗湖本土种植的泽泻(Alisma plantago-aquatica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、石菖蒲(Acorus tatarinowii)以及金鱼藻(Ceratophyllum demersum)等水生植物为研究对象,在人工模拟自然条件下,研究其对焦岗湖水体中总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_3-N)、化学需氧量(COD)等污染物的去除效果。[结果]千屈菜、泽泻和石菖蒲对TN去除率较好;石菖蒲和金鱼藻对氨氮去除效果良好,千屈菜对TP去除效果最佳,而对于COD而言,4种水生植物均有较为理想的去除效果。[结论]所选取的4种水生植物对各污染物均有一定的去除效果,将水生植物的种植面积、数量和时间进行优化配置,可用于焦岗湖水质改良。     

太湖流域农村黑臭河流表层沉积物营养盐的污染特征

[目的]分析农村黑臭河道沉积物中营养盐的空间分布情况和形态构成特征并给予分析与评价,为认识河流污染现状、黑臭河流治理和太湖富营养化防治提供基础数据。[方法]以江苏省宜兴市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流从上游到入河河口共采集了13个沉积物表层样,分析其总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、有机氮(Org-N)、有机碳(TOC)的空间分布特征,并对表层沉积物中碳(C)、氮(N)、磷(P)的组分分布进行耦合分析以及污染状况评价。[结果]Org-N是河流表层沉积物中氮素的主要成分,平均值为2 193.69mg/kg,占TN质量分数的90.86%;各采样点处TN,Org-N,TP和TOC含量从上游到下游总体呈现波动中上升趋势,最高值分别是最低值的2.98,3.46,6.29和1.59倍;NH_4~+-N含量的变化趋势是缓慢上升而后急速下降,而NO_3~--N含量呈现出缓慢下降而后急速上升;各采样点C/N均值为12.07,有机物以外源输入为主,TOC与TN含量具有极显著正相关(p0.01,n=13);C/P均值为2.04,TOC与TP具有显著正相关(p0.05,n=13);N/P均值为2.04,TN与TP具有极显著正相关(p0.01,n=13),N,P污染具有同源性。[结论]太湖流域农村黑臭河流沉积物环境状况属有机污染,其中氮污染程度属有机氮污染状态。