不同降雨强度下旱地农田氮磷流失规律

为阐明旱地农田径流氮磷流失规律,以种植空心菜的旱地为研究对象,采用人工模拟降雨方式,设计10、15、25 mm·h^-1三个降雨强度,研究不同雨强下旱地氮磷流失特征和径流拦截效果。结果表明：在相同降雨量条件下,旱地径流量随降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下产生的径流总量分别为197.07、381.92、649.45 m³·hm^-2,对应的径流系数分别为0.20、0.38、0.65。总氮（TN）浓度变化随产流时长呈现出先上升后下降的趋势,峰值明显,氮的流失形态以硝酸盐氮（NO₃^--N）为主;TN流失量随着降雨强度的增大而增加,10、15、25 mm·h^-1雨强下分别为0.67、2.48、9.74 kg·hm^-2。总磷（TP）流失浓度随降雨强度的增大而降低,流失过程相对平缓,磷的流失形态以颗粒态磷（PP）为主;10、15、25 mm·h^-1雨强下TP流失量分别为0.061、0.050、0.030 kg·hm^-2。通过田间沟渠水位的管控,可有效减少TN的径流排放,不同雨强下减少比例分别为100.00%、63.56%、33.98%。研究表明,氮的拦截是控制旱地面源污染的重点,在拦截能力有限的情况下,选择污染负荷较高的时段可有效提高面源污染拦截效果。     

改性沸石制备及其同步去除农田排水氮磷研究

为进行高浓度农田排水的应急处理,以天然斜发沸石为原料,制备能够同步吸附NH4+-N、NO-3-N和TP的组合改性沸石,并对人工模拟农田排水进行处理。结果表明:采用0.01mol L-1LaCl3改性的沸石对NH+4-N和TP具有良好的吸附效果,可在10 min内达到吸附平衡,且与Freundlich等温吸附模型拟合度较高(R2>0.99);采用0.02mol L-1溴代十六烷基吡啶(CPB)改性的沸石可同时吸附NH+4-N、NO3--N和TP,在20min内即可达到吸附平衡,其与Langmuir等温吸附模型相关度较高(R2>0.97)。这两种改性沸石的吸附过程均符合准二级动力学模型。15g L-1的CPB改性沸石与8g L-1的LaCl3改性沸石组合处理模拟农田排水,反应20min,沉淀7min后,出水NH+4-N、NO3--N和TP浓度分别为0.23、2.18mg L-1和0.015mg L-1,去除率分别为95.38%、78.21%和97.12%。研究表明组合改性沸石可快速高效地处理农田排水。     

载体对菌藻共生系统净化农田排水效果的影响

采用软性纤维生物绳（聚烯烃聚酰胺复合材料）、苦草（Vallisneria natans（Lour.）Hara）、细叶莎草（Cyperus rotundus L.）3种载体，分别构建了载体型菌藻共生系统，研究其净化低碳高氮农田排水的效果。结果表明，以纤维绳为载体，填充密度在10%~30%范围时，系统内藻类浓度随填充密度的增加而提高，对总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）的去除效果提升明显。其中，30%纤维绳系统效果最好，在水力停留时间（HRT） 2 d，平均气温25℃，进水化学需氧量（COD）、TN、TP、NH+4-N平均浓度分别为73.69、15.45、0.73、6.32 mg·L^-1的条件下，出水平均浓度分别为19.17、1.76、0.14、1.48 mg·L^-1，达到了《地表水环境质量标准》的Ⅴ类水质标准。细叶莎草系统对COD的处理效果较好，去除率可达77%，苦草系统对各污染物的去除效果一般。此外，系统中叶绿素浓度与出水NH+4-N含量呈显著的负相关关系，载体的引入会使系统内世代周期长的硝化细菌增殖。研究表明，采用纤维绳为载体，填充密度30%时，最有利于提升菌藻共生系统处理农田排水的效果。