河岸带不同植被下土壤酶特征及其去污效果

通过测定河岸带常见植被类型下的土壤酶活性,比较其去污效果,分析土壤酶活性与TN、TP、NH4＋-N、COD等农业面源污染物去除率的相关性。结果表明,不同植被类型表层土壤酶活性存在显著差异（P〈0.05）,灌草、草本酶活性较大,乔灌草次之,乔草最小,而不同植被河岸带对农业面源污染物的去除率也表现出基本相同的规律,因此对农业面源污染去除效果最好的河岸带植被类型配置应为灌草或草本（芦苇）;不同植被深层土壤酶活性基本不存在显著差异。由相关性分析可知,TN、NH4＋-N去除率与表层土壤脲酶活性呈显著相关关系,而COD去除率与土壤脲酶的相关性不显著;TP、COD去除率与土壤磷酸酶活性的相关性显著。研究结果为利用土壤酶活性强度作为评价河岸带净化效果的指标提供了理论依据。     

植被缓冲带对农业面源污染物的削减效益研究进展

农业面源污染对环境安全的影响已超过城市生活污染和工业污染,成为水污染的最主要来源。植被缓冲带能够有效拦截农业面源污染物,减少污染物向水体的排放。通过搜集国内外学者对缓冲带的研究结果,对缓冲带削减农业面源污染物能力、缓冲带最佳宽度等方面的研究进行总结分析。结果表明:(1)5 m草本缓冲带对污染物的拦截作用最好,当缓冲带宽度超过5 m时,推荐使用灌草缓冲带,而乔灌草缓冲带需要超过30 m才能发挥作用;(2)当缓冲带宽度相同时,悬浮物和磷素相较于氮素更容易被拦截,悬浮物及磷素去除的缓冲带最佳宽度推荐为15 m(削减率70%以上),但去除氮素的最佳宽度推荐为30 m(削减率为80%);(3)植被缓冲带拦截污染物受缓冲带宽度、坡度及植被类型等因素影响,但缓冲带宽度与削减率之间的关系并不总是呈正比例,当缓冲带宽度增加到一定大小时,缓冲带对污染物的削减率将不再有明显改变;缓冲带坡度与削减率之间也并不总呈反比例,轻微的坡度能够促进径流下渗作用从而增加缓冲带的削减率。     

植被缓冲带对乌梁素海区域农业面源污染的削减效果

通过在内蒙古乌拉特前旗乌梁素海九排干岸边构建湖滨植被缓冲带,研究不同盐生植物种类和配置对农业面源污染削减效果的影响。结果表明:无植物空白对照带对径流和渗流水中TN、TP和COD无明显削减规律,芦苇、碱蓬、柽柳和芦苇—碱蓬混播缓冲带随着缓冲带宽度的增加削减率呈先增加后减缓的趋势,渗流水中污染物质的削减效果优于径流水。其中,芦苇对径流和渗流水中TN、TP的削减效果最好,削减率分别为53.56%,79.17%和62.37%,83.25%;碱蓬对径流和渗流水中COD的削减效果最好,削减率分别为50.53%,67.34%。通过计算得到4种植被缓冲带的最佳宽度为19~29 m,其中,碱蓬缓冲带宽度为19 m。综合考虑,可以选择真盐生植物碱蓬作为乌梁素海盐渍化湖滨带植被重建的首选植物,并将植被缓冲带在该地区扩展研究,推广应用。     

河岸缓冲带植被布局对氮流失的影响

河岸缓冲带（Rriver Buffer Strips,RBSs）已被证明能有效拦截水流并去除氮,该研究旨在揭示缓冲带不同配置的脱氮效果的影响。实地布置河岸植被缓冲带,开展地下径流试验。缓冲带设置3种不同植物种类（水曲柳,五叶枫,杨树）,和不同宽度（5、10、20、30 m）,河岸坡度为3%,树木密度为540株/hm2。在此条件下,研究各类河岸植被缓冲带对地下径流铵态氮、硝态氮和总氮的截留效果。结果表明：20 m宽度河岸植被缓冲带能很好地截留各形态氮素。30 m宽度下,河岸植被缓冲带径流水中的铵态氮、硝态氮和总氮的截留率最高,分别为70.4%、67.7%和69.1%。在不同植物种类缓冲带比较中,杨树可显著降低径流铵态氮和总氮浓度,水曲柳可显著降低径流硝态氮浓度。在宽度与不同植物种类的交互关系中,20 m宽度杨树缓冲带对铵态氮和硝态氮的截留率最高,其各自的截留率为71.9%、64.2%,30 m宽度杨树缓冲带对总氮的截留率最高,为62.1%。研究结果可为东北地区中小型河流河岸缓冲设计最大化截留径流氮污染物提供参考。     

河岸带对地表径流截污的小试模拟以及不同基质处理表渗流能力的比较

采用潮白河河岸带土壤,设置不同基质填充类型的小试模拟装置,依照北京市降雨径流水质进行模拟径流配水,研究不同基质材料处理径流污染的能力,同时比较表渗流去除污染物的差异,以期强化河岸带截污能力,减少进入水体中的外源污染物。结果表明,将对照以及火山岩、砾石、石灰石、白云石和沸石作为改造基质的系统截污能力进行比较,总体而言,对于污染物的去除效果较佳的是沸石组,其在TN、TP以及COD的去除方面均表现出了一定的优势。对NH_4~+-N而言,处理效果最好的是沸石组,去除率达到了60.65%。同时,土壤组的表渗流量比为1.73,而沸石组的表渗流量比为1.02,COD和氮磷污染物的总去除率均与表渗流量比呈显著负相关。对河岸带选择合适基质进行一定的改造,不仅有利于提高截污性能,还可以降低表渗流量比值,提高下渗水量,从而利于地下水的补充。     

沈阳地区河岸植被缓冲带对氮、磷的削减效果研究

为充分了解河岸植被缓冲带对地表径流污染物的去除效果, 本研究选取辽宁省沈阳市两条典型河流——浑河与蒲河为对象, 研究其滨水不同河岸植被缓冲带对地表径流氮、磷污染物的削减效果。结果表明: 在6 种河岸植被带中, 人工林草地对氮的削减效果最好, 对总氮、硝态氮和铵态氮的平均削减率分别为47%、36%和31%; 人工林地对磷的削减效果较好, 平均削减率为74%; 而人工林地对氮以及人工草地对磷的削减效果较差。随长度增加, 河岸植被缓冲带对地表径流污染物的削减效果基本呈增强趋势。以上研究结果说明不同河岸植被缓冲带对地表径流中氮、磷的削减各有优点。在对遭受污染的河流进行生态修复时, 应考虑环境污染特点和地表特征, 以充分发挥河岸植被缓冲带对污染物的削减优势。     

大清河流域河岸植被带污染物净化能力研究

为了解决白洋淀上游河岸带植被类型单一、生态功能低下等问题,从河岸植被带截留、净化面源污染物的生态功能定位出发,选取2种草本和1种灌木为研究对象,通过模拟径流冲刷试验,研究河岸植被带对氮、磷及泥沙污染物的净化效果。结果表明:(1)与单一灌木相比,单一草本的净化效率更好,狗牙根(Cynodon dactylon)的总磷、总氮和泥沙的净化效率最佳,分别为10.88%,6.96%,34.20%;黑麦草(Lolium perenne)对氨氮和硝氮有较好的净化效果,分别为10.11%和9.54%;(2)在多组植物组中,胡枝子(Lespedeza bicolor)、狗牙根、黑麦草的草灌组合净化效率较好,在各项指标平均值上分别较裸土组提高了13.31%,10.84%,9.64%,12.36%,46.43%;(3)灌草和混草的植物组合对5项污染物指标的净化效率均较高,混植组的去除效果优于单一植物组。河岸植被带对面源污染有着一定的净化效果,其中灌草和混草组合的净化效果较好,胡枝子、狗牙根、黑麦草的草灌植物组合表现出最好的净化效果。     

缓冲带截除农业面源强污染的效果

为了摸清草皮缓冲带对农田径流冲击负荷的耐受能力,通过工程尺度的现场试验,研究了高浓度污染负荷冲击对百慕大草皮缓冲带截除农业面源污染物能力的影响。结果表明:在高浓度污染负荷下,百慕大缓冲带能有效地截留农田径流中的悬浮固体(suspended solids,SS),SS浓度变化趋势与一般浓度污染负荷基本一致,前端下降速度较快,后端逐渐趋缓,2种污染负荷条件下末端出水SS质量浓度均在90mg/L以下,高浓度污染负荷冲击对农田径流SS的去除基本没有影响。缓冲带对高浓度氮磷污染负荷具有一定的净化效果,径流途径总氮(total nitrogen,TN)、氨态氮(ammonia nitrogen,NH4+-N)、总磷(total phosphorus,TP)的末端去除率为23%、16%和26%,分别为一般浓度污染负荷下末端去除率的59%、55%和70%;百慕大草皮缓冲带对渗流途径TN、TP具有一定的净化效果,2种浓度污染负荷下渗流水TN、TP浓度变化趋势基本一致,两者无显著差异(p>0.05),但TP去除速率较TN慢。该文为滨岸缓冲带的优化设计、维护管理及推广应用提供了依据。     

模拟人工湿地不同植物配植对富营养化水体修复能力研究

选用临汾本土的3种湿生植物薄荷、芦苇和藨草,按芦苇+藨草、芦苇+薄荷、藨草+薄荷、芦苇+藨草+薄荷4种组合方式配植,构建小型模拟人工湿地,通过测定其对TP(总磷)、TN(总氮)、NH+4-N(氨氮)、COD(化学需氧量)的去除率来研究不同植物组合对不同浓度富营养化水体的修复能力。试验结果表明:轻度处理下,对TP、TN、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合;中度处理下,对TP、TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合,对NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合;重度处理下,对TP、NH+4-N去除效果最好的是芦苇+藨草组合,对TN、COD去除效果最好的是芦苇+藨草+薄荷组合。     

不同植物篱系统对坡耕地农田径流污染物的去除效果

采用人工模拟实验,探讨了四种植物篱系统在不同坡度（5°、10°和20°）、不同污染物进水浓度（低、中、高）下对坡耕地农田径流污染物TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果。植物篱系统分别是红叶石楠+小叶女贞+黑麦草（T1）、红叶石楠+小叶女贞（T2）、小叶女贞+黑麦草（T3）、红叶石楠+黑麦草（T4）。结果表明：植物篱系统对污染物的去除率均随坡度的增加而下降,TP、NH3-N、COD尤为明显,当坡度由5°增加到20°时,TP的去除率由52.25%~76.75%降至33.68%~60.34%,NH3-N的去除率由36.84%~68.33%降至34.30%~45.46%,COD的去除率由13.26%~38.69%降至3.15%~26.74%。除NH3-N外,随污染物进水浓度的升高,植物篱对污染物的去除效果越明显,TP的去除率可由33.33%~60.11%升至57.06%~81.44%,TOC的去除率可由-0.84%~2.92%升至9.64%~17.69%, COD的去除率可由-14.75%~11.25%升至20.62%~42.33%。植物篱系统对TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果显著优于裸土（对照系统）,在不同坡度下去除率最高分别能由12.81%升至47.02%、34.29%升至76.75%、18.27%升至68.33%、-0.93%升至11.52%、2.31%升至38.69%,在不同污染物进水浓度下分别能由15.57%升至53.05%、37.93%升至81.44%、17.60%升至64.05%、2.92%升至17.69%、-33.40%升至11.25%。总体而言,植物篱系统平均去除效果依次为T1>T4>T3>T2,即红叶石楠+小叶女贞+黑麦草去除效果最佳,这与三种植物的地表覆盖率高、根系发达以及在功能上相互取长补短、协同固定污染物有关。     

3种挺水植物对生活污水主要污染物净化能力的研究

选用鸢尾(Iris tectorum)、石龙芮(Ranunculus sceleratus L.)、酸模(Rumex acetosa L.)3种挺水植物作为湿地植物进行无土栽培,研究它们在生活污水中的生长特性及对生活污水中主要污染物的净化能力。试验集中在春末夏初进行,结果表明,3种植物均生长良好。当污水停留时间(HRT)为7 d时,鸢尾对COD,TP,TN去除的贡献率分别为46.74%,17.71%,11.33%;石龙芮对COD,TP,TN去除的贡献率分别为39.82%,28.59%,8.88%;酸模对COD,TP,TN去除的贡献率分别为54.69%,20.26%,7.47%。经过处理后的污水水质显著提高,充分表明这3种植物应用于人工湿地是可行的。     

湖滨林草复合缓冲带对泥沙和氮磷的拦截效果

通过田间试验设置3种林分密度的杨树-草复合缓冲带,即杨树株行距分别为:2 m×5 m(T1)、4m×5m(T2)、6m×5m(T3),研究了不同林分密度杨树-草复合缓冲带在自然降雨条件下对地表径流中泥沙和氮磷的拦截效果。结果表明,杨树-草复合缓冲带能显著减少地表径流量以及泥沙和氮磷的径流流失通量,且流失通量随林分密度的增加而减少;林冠截留量随林分密度的增加而增大;缓冲带减少了47.1%~58.7%的地表径流量,拦截了径流中74.4%~86.3%的泥沙,54.5%~68.1%的总氮和62.3%~77.5%的总磷;缓冲带T1对径流中泥沙和颗粒态氮磷的截留效率明显高于缓冲带T2和T3,而对径流中NH4+-N、NO3--N和PO43--P的截留效率与缓冲带T2相比差异不显著;降雨强度对缓冲带截留效率的影响要比降雨量大。这表明缓冲带植被栽植密度对其截留效率的影响与污染物的类型和形态有关,即对泥沙和颗粒态氮磷的影响要大于对可溶态氮磷的影响,且林分密度对缓冲带截留效率的影响主要归因于林冠的截留作用。     

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。     

汾河河岸带土壤氮、磷的时空分布规律及其影响因素研究

为明晰汾河临汾段河岸带土壤氮、磷时空分布规律及其影响因素,采用现场检测、空间分析及数理统计方法,探讨了自然河岸带及强人工干扰河岸带土壤氮、磷的化学计量学特征、时空分布特征及其与土壤、水文特性的相关性。结果表明:(1)各水期强人工干扰河岸带土壤TN、TP储量及其变异系数均大于自然河岸带,自然河岸带土壤氮、磷元素的生态化学计量存在弱稳态性;(2)汾河临汾段河岸带土壤TN、TP含量随枯水期—平水期—丰水期表现为先减小后增大的趋势,横向来看河岸带近岸土壤TN、TP含量大于远岸部分,土层深度方向上TN、TP含量随土层深度增加而减小;(3)河流水质、土壤容重和土壤孔隙度是影响汾河河岸带土壤TN含量的相关因子,土壤容重、土壤孔隙度和N/P是影响河岸带土壤TP含量的相关因子。研究结果表明汾河河岸带土壤氮分布与河流水文特性有一定的响应关系,土壤磷分布与河流水文特性无明显的响应关系。     

水生观赏植物对城市污水的修复研究

将黄花鸢尾、石菖蒲、菖蒲、千屈菜、泽泻、玉带草6种水生观赏植物种植于模拟人工湿地系统中,对城市污水进行绿色修复研究。分别在第5天、第10天、第15天测定污水中总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD₅）、重金属元素（Cr,Pb,Cd）的含量,研究水生观赏植物对城市污水的处理效果和修复能力。结果表明:各植物系统对TN,TP,COD,BOD₅以及重金属Cr,Pb,Cd去除效率随时间的推移逐渐上升,至第15天去除效率分别达88.1%,95.9%,90.6%,86.7%,78.1%,83.2%,91.4%以上。各植物系统对各种污染物的去除效率呈现一定差异,处理时间的不同对植物的修复效果也存在一定影响。6种水生观赏植物中,综合净化能力以黄花鸢尾和石菖蒲最为突出,是值得推荐的城市污水修复植物。     

负荷对渗滤系统控制农业径流污染物的影响

为了考察负荷变化对渗滤系统拦截削减农业径流污染物性能的影响,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立多级渗滤系统,开展了农业径流污染物净化效果的试验研究。结果显示,系统对污染物具有较好的去除效果,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为35%、73%、37%和54%。污染物出水浓度随进水负荷的升高而升高,具有明显的线性关系。单位面积污染物去除负荷与进水负荷近似服从对数关系,低进水负荷时系统运行稳定,高进水负荷时系统污染物去除负荷波动较大。随着渗滤系统级数的增加,污染物出水负荷和去除负荷沿程上均体现出逐渐降低的趋势。渗滤系统沿程污染物负荷的变化兼具滨岸缓冲带、植被过滤带和生物接触氧化池的特点。     

不同粒径生物质灰渣填料净化生活污水的试验研究

以生物质灰渣为研究对象,采用室内土柱淋溶模拟法,研究了不同粒径组合的生物质灰渣对生活污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)的去除效果。结果表明:(1)COD的去除效果随粒径的增加而增加,L1处理(0.25~0.5mm粒径组合)对COD的去除效果最好,去除率在79.2%以上;(2)试验运行期间,出水TN浓度随进水次数的增加而增加,前期各处理均保持较高的TN去除率,整个试验过程L6处理对TN的去除效果最明显;(3)出水TP浓度随着试验的进行逐渐升高,在整个试验过程中,出水TP浓度表现为L6L5L2L3L1L4处理,其中L4处理对TP的去除效果稳定,平均去除率达48.7%,小粒径填料对TP的去除效果较差;(4)各处理均能有效的去除氨氮,去除率均在90%以上,但较大粒径的填料对氨氮的去除效果更好。总体而言,小粒径生物质灰渣对TN有较好的去除效果,大粒径填料L1处理对COD和氨氮去除效果较好,均一中粒径的L4处理对TP的去除效果较好。     

河岸植被缓冲带完整性及恢复措施——以北京市密云水库上游潮白河流域为例

通过对潮白河流域22个断面的调查分析,根据潮白河河道断面形态、河岸土地利用类型及岸坡坡度等条件,将潮白河河道断面划分为:U形+缓坡、U形+陡坡、U形+陡坎、V形+陡坡和漫滩型,并对潮白河河岸植被缓冲带完整性进行了评价。结果显示,潮河河段内植被缓冲带完整性较差,以次不完整状况为主;白河河段内河岸植被缓冲带状况相对较好,大部分调查断面内植被缓冲带为基本完整及完整状态。针对潮白河河岸植被缓冲带存在的问题,提出了潮白河流域不同河岸带断面类型植被缓冲带的恢复对策。     

寒冷地区多级垂直流人工湿地系统设计及氮磷去除效率

为了解决北方寒冷地区人工湿地冬季效率低、运行不稳定的问题,设计建设了两个多级垂直流人工湿地系统(multistage vertical-flow constructed wetlands,MVCWs),处理北京房山区居民生活污水,通过工程设计以及添加碳源强化系统脱氮效果,增加磷吸附基质等措施,提高系统稳定性和污染物的去除效率。研究结果表明,湿地系统Ⅰ化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的平均去除率为87.3%;总磷(total phosphorus,TP)的平均去除率为91.9%;总氮(total nitrogen,TN)的平均去除率为68.9%,能够全年稳定运行。湿地系统Ⅱ采取半间歇式运行方式,在0.5 m3/(m2·d)的水力负荷条件下,对COD、TN、TP的平均去除率分别为92.5%、53.8%、77.2%。湿地系统Ⅱ厌氧单元添加62 kg木块后,COD/TN从0.93上升到1.85,比添加31 kg木块单元对TN的去除率提高15.6%。木块作为厌氧阶段的外加碳源,有效促进了垂直流人工湿地系统对氮的去除。通过垂直流人工湿地多级合理的单元设计,在厌氧阶段添加碳源有利于反硝化脱氮以及添加吸附磷的基质,提高冬季没有植物参与时高效除氮、磷,有效地保证对各种污染物的去除效率。使该研究中的人工湿地系统能够全年稳定运行,该研究结果可为人工湿地在中国北方的推广应用提供参考。     

不同生物质灰渣填充密度下处理生活污水的效果研究

以生物质灰渣为研究对象,采用土柱淋溶模拟法,研究在不同生物质灰渣填充密度R1(0.3g/cm~3)、R2(0.35g/cm~3)、R3(0.4g/cm~3)下,生物质灰渣对生活污水中主要污染物即化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_3—N)、总磷(TP)的去除效果。结果表明:生物质灰渣对COD的去除率随着填料密度的增加先升高后降低,表现为R2(59.1%)R1(58.0%)R3(44.4%),其中R2处理效果明显优于R1和R3处理;R1、R2、R3对TN的去除率分别为84.8%,43.3%,26.1%,而对污水中氨氮的去除效果良好,去除率均达到97%以上;对污水中TP而言,3种密度下平均出水TP浓度分别为0.406,0.249,0.406mg/L,平均去除率大小为分别为R2(91.3%)R1(85.8%)R3(85.6%),去除效果较好。在试验后期由于被吸附的磷被释放出来,故对污水中TP的去除效果并不明显,但R2处理效果仍优于其他2种处理。总体而言,生物质灰渣可有效去除污水中COD、TN、NH_3—N和TP,其中NH_3—N和TP的除去率均在85%以上,生物质灰渣填料密度为0.35g/cm~3的处理效果最好。