生化生态组合湿地系统对农村生活污水的净化效果研究

以江阴市陆桥湿地系统为例,采用生态-生化组合湿地工艺处理农村生活污水,研究生态-生化组合湿地的运行情况和对农村生活污水的净化效果。研究结果表明,采用生化-生态优化组合工艺达到了较好的处理效果,农村生活污水中氮、磷、化学需氧量（COD）、五日生物需氧量（BOD5）、固体悬浮物（SS）、阴离子表面活性剂（LAS）的平均去除率分别为80.87%、80.70%、67.73%、77.24%、60.98%、92.64%。但该湿地系统对氮、磷和SS的净化能力仍有一定的波动性,在冬季尤为突出。研究结果为后期生态-生化组合湿地工艺和管理的改进提供了数据支撑和理论基础,为生态-生化组合人工湿地生态系统的推广和示范研究提供了直接的理论依据和实践经验。     

湖滨湿地土壤-水-植物系统中磷的迁移机制研究

从湖滨湿地中磷的去除机理、磷在湖滨带土壤-水界面的迁移规律以及植物对磷的净化机理等3个方面,对湖滨湿地土壤-水-植物三相系统中磷的迁移机制进行了阐述。     

土壤-植物-大气界面中水分迁移 过程及模拟研究进展

介绍了水循环过程中界面水分迁移转化理论,及SPAC连续体的概念及其发展过程,阐明了一些国内外SPAC理论研究的主要成果;对国内外各种典型土壤-植物-大气界面模型的基本结构、适用范围、主要研究对象、优势以及局限性做了系统介绍和对比;在此基础上对土壤-植物-大气系统的相互作用过程以及系统模拟中存在的问题提出了展望.分析得出如何解决下垫面与土壤-植物-大气系统复杂的关系,以及尺度转化问题将是面临的主要挑战.认为借助于水分和能量交换过程中的模型参数优化,来实现界面中水分迁移过程的精确化和简化模拟是未来的重要研究方向.     

河流健康评价:内涵、指标、方法与尺度问题探讨

基于国内外最新研究进展,从河流健康的概念、评价方法、指标体系和尺度等方面综述了河流健康问题。大部分学者倾向于从河流的自然属性和社会属性来定义河流健康;河流健康评价方法包括模糊综合评价法、综合健康指数法和综合指标体系法,其中综合指标体系法是目前国内主要采用的评价方法;河流健康评价指标体系包括水文特征、水质参数、生物指标、河岸带指标、河流形态和社会服务状况6个方面,国内外指标体系存在着差异;探讨了河流健康评价尺度效应研究和尺度转换方法。最后阐述了河流健康评价中存在的概念、指标、尺度转换和评价结果运用等方面的问题。     

冬小麦种植条件下土壤水盐运移特征的数值模拟与预报

种植作物条件下水盐在土壤中的转化和运移构成了一个非常复杂的物理-化学-生物系统。研究种植作物条件下土壤水盐运移的动态规律和运行特征,建立水盐运移的数学模型对于指导盐渍土的灌溉管理及劣质水利用、土壤盐渍化与持续农业和生态环境之间的相互作用及土壤盐渍化预测等方面具有重要的意义。本研究首先提出了自主开发的土壤水盐运移的数学模型SWSTM(Soil Water and Salt Transport Mod-el),然后对冬小麦种植条件下土壤水盐的运动规律和特征进行了数值模拟,最后对不同地下水位和不同气象条件下的土壤水盐运移规律进行了数值预测,以期从土壤水盐运动的规律出发,提出一种应用数值模拟方法来预报土壤水盐动态的途径,同时为种植作物条件下田间大面积土壤水盐动态预测预报提供参考。     

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤环境因子对植被分布影响研究

湿地植被生长的影响因素包括非生物因素和生物因素两部分。其中,非生物因素中对湿地植被格局影响较大的主要是水文和土壤环境因子,也是当今湿地生态水文过程研究的热点和重点。通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:不同植被群落下的全氮含量有明显差异,依次为苔草带藜蒿-狗牙根带芦苇-苔草带苔草-虉草带;总有机碳与全氮含量大小在不同植被群落带的分异趋势相同,二者存在极显著相关关系;土壤全磷含量随植被群落不同的变化规律不明显;随植被群落带离湖泊水体距离逐渐减小,土壤中速效钾含量有增大的趋势,但程度较小。鄱阳湖典型洲滩湿地土壤有机碳与全氮、有效磷呈极显著相关关系,土壤含水量与土壤有效磷呈显著负相关关系,有效磷与全氮呈极显著相关关系。土壤含水量是影响鄱阳湖湿地研究区植被分布的最主要因素,土壤pH、全钾含量也是影响湿地植被分布的重要土壤环境因子。     

洞庭湖流域径流量对气候变化和人类活动的响应研究

为了定量化研究气候变化和人类活动对洞庭湖流域径流量变化的影响,采用累积距平分析和Mann-Kendall趋势检验对流域内4个水文站和16个气象站1985—2010年的水文及气象数据进行统计分析,并利用径流量变化定量分析方法,计算了气候变化和人类活动对径流的改变量及其贡献率。研究结果表明:降水量的下降和潜在蒸散发量的上升导致整个洞庭湖流域及湘江、资水、沅江、澧水4个子流域突变后相对于突变前径流量分别减少了28、15、130、112 mm和102 mm;洞庭湖流域径流量的减少主要受气候变化的影响,其贡献率为64%,人类活动虽然能增加径流,但是两者的叠加影响整体上仍使径流量减少。因此,洞庭湖流域的水文干旱是自然环境演化的结果,与全球气候变化的大格局息息相关。     

基于人工降水入渗的热带海岛表面砂土层水质变化特征

珊瑚砂是热带海岛表层土的重要物质组成,开展大气降水入渗通过表面砂土层的水化学研究是正确认识和评估海岛地下水质的前提。本研究于2017年8月采集了我国热带海岛3种不同样地的典型表层砂土(编号D1、D2和D3),基于人工降雨模拟试验,分析了其基本理化参数变化特征。在此基础上,综合水化学相图、Visual MINTEQ水文地球化学模拟、碱基交换指数(IBE)计算和Gibbs图解等方法,揭示了渗流通过不同砂土层的水样化学变化特征及主要控制过程。结果表明:①表面砂土盐碱化程度高,入渗通过D1、D2和D3的水样pH范围分别为7.92~8.81、7.86~9.30和7.82~9.35,明显高于大气降水的均值6.0,其电导率分别从48.50、89.90、77.60 mS/cm降到了131.4、111.6、98.4μS/cm;②入渗通过D1、D2和D3的水样中许多微量元素浓度值随降雨淋洗会逐渐减小,其中Al、As、B(D1和D2)、Cr、Fe、Pb较难溶于水,应该引起重视;③D1、D2和D3储存的水中主要离子浓度大小为:Na⁺>Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺和Cl^–>SO^2–₄>HCO^–₃>NO^–₃>CO^2–₃>Br^–>F–,其水化学类型随降雨淋洗均由Cl-Na水变为HCO₃^-Na?Ca?Mg水;④控制通过砂土层水样水质的水化学机制包括:碳酸盐、氯化物和硫酸盐矿物的溶解和沉淀,以及降水入渗过程中Na⁺与K⁺、Ca²⁺与Mg²⁺之间的交换作用。该研究对于指导热带海岛地下水资源的合理开发与利用,保障海岛居民用水安全及生态系统维护具有重要的科学意义。