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。     

不同入流条件下草本缓冲带对污染物削减作用

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对泥沙削减效果最好,对总磷削减效果最差,白三叶对污染物的削减能力总体较黑麦草强。径流量对草本缓冲带总氮、总磷削减率影响较大,对泥沙削减率影响较小;当流量从0.08 L/s增加至0.24 L/s时,草本缓冲带对总氮、总磷削减率减少至9%和6%,而泥沙削减率为34%。随着放水冲刷时间增加,出流总氮、总磷、泥沙浓度不断降低并逐渐达到稳定,流量增大至0.24 L/s时,总氮、总磷浓度范围为11.5~24.7,1.6~2.3 mg/L,泥沙浓度在不同流量下无明显差异。草本缓冲带对总氮、总磷去除作用受流量影响较大,在大流量时缓冲带对总氮、总磷基本无去除作用,但缓冲带对泥沙去除作用受流量影响较小。     

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。     

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。     

混播草带控制水源区坡地土壤氮、磷流失效应

坡地土壤氮、磷流失是湖库型饮用水源区污染的主要来源。本文以云南最大的城市集中式饮用水源地为研究区域,在昆明云龙水库库区周边的坡耕地红壤上开展了混播草带防治土壤氮、磷流失效应的研究。研究结果表明:选择适宜草种进行混播,所形成的草带控制水土及氮、磷流失效果优于自然植被;对地表径流量、土壤侵蚀量的控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植;草带对土壤侵蚀量的控制效果要好于地表径流量。其中处理混播黑麦草+紫花苜蓿、混播黑麦草+白三叶径流量分别比无草带种植降低35.19%、46.26%;侵蚀量比无草带种植降低73.51%、78.13%;坡耕地地表径流中氮素流失形态主要以泥沙中氮流失为主,占到80%～85%左右,磷素流失以颗粒态磷流失为主,占到90%～95%左右;对地表径流中的氮、磷流失量控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植,对总氮流失量的控制效果要好于总磷流失量;混播黑麦草+白三叶处理中径流中总氮、总磷流失量分别降低59.96%、48.57%;混播黑麦草+紫花苜蓿处理径流中总氮、总磷流失量分别降低63.31%、56.91%;自然植被处理中径流总氮、总磷流失量分别降低29.46%、26.03%。     

生态滤沟对城市路面径流的净化效果

随着城市化进程的加快,城市路面径流污染问题日益严重,运用工程措施对其实施控制具有重要意义。在西安理工大学露天试验场设计和建设了6条不同配置方式的生态滤沟,通过试验分析生态滤沟对城市路面径流中污染物的净化效果及其影响因素。结果表明:在所选的基质中粉煤灰的净化效果较好,其对铵氮、总氮、可溶性正磷酸盐、总磷的去除率可分别达到30%～45%,25%～30%,90%～95%,60%～90%;较无植被情况,在有植被条件下生态滤沟对总氮的去除率可提高5%～30%,而对磷的净化效果相差不大;随着入流水力负荷的增大,生态滤沟对污染物的去除率会降低,铵氮和总氮的去除率在高水力负荷和低水力负荷时相差10%左右,可溶解性正磷酸盐和总磷的去除率在高负荷和低负荷时相差可达30%左右;随着进水污染物浓度的增大,COD、可溶解性正磷酸盐、总磷的去除率呈现先增大后减小趋势,铵氮去除率呈现增大趋势,总氮去除率呈现先减小后增大的趋势。随着入流时间的延续,生态滤沟对入流流量、入流水量、入流污染负荷的削减能力减弱。     

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。     

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。     

免耕和草篱措施对径流中典型农业面源污染物的去除效果

大量施用农业化学物质在提高作物产量的同时,也导致了严重的水体污染.在北京地区不同坡度的径流小区上,通过人工模拟降雨试验,研究免耕、草篱、以及免耕与草篱复合3种措施对农田径流中氮、磷、阿特拉津3种典型农业面源污染物的去除效果.结果表明:免耕措施可减少53%的总氮、51%的总磷和56%的阿特拉津流失;草篱措施可减少68%的总氮、61%的总磷和90%的阿特拉津流失;而免耕与草篱复合措施可减少77%的总氮、76%的总磷和92%的阿特拉津流失.另外,总氯、总磷和阿特拉津流失量均与径流量呈显著的线性正相关关系.本研究证实,免耕和草篱措施均能有效防止氮、磷以及阿特拉津随农田径流流失,对农业面源污染具有较好的防治效果,而这2种措施复合后能使其防治效果进一步增强.     

不同类型河岸缓冲带水质净化效果研究

以广东省杨溪河灌草、竹林植被岸坡两种类型河岸带为研究对象,对河岸带2 m、4 m和6 m宽度情况下的TP、TN和COD等面源污染物质去除效果进行研究。研究结果表明,不同类型河岸缓冲带及宽度对污染物的截污能力有所不同,总体来看灌草缓冲带对污染物的去除率最高,为55%~87%,其次为竹林缓冲带为56%~80%。从缓冲带去除TN、TP和COD的角度出发,同时考虑土地占用问题,宽度为6 m的两种类型缓冲带是较佳的河岸缓冲带设置宽度。研究结果可为缓冲带的构建提供有益的参考。     

河岸带植被对非点源氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效应

选取草地河岸带和人工林地河岸带,开展了人工模拟农田施肥和径流污染物截留效果的现场试验。分别采集地表径流和渗透水水样,测定分析了总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4—N)以及固体颗粒物的浓度。结果表明,草地河岸带对地表径流TP的截留效果显著优于林地河岸带,草地和林地河岸带对氮元素的截留效果趋于一致;河岸带对地表径流和渗透水中TN,TP和NH4—N的截留率是相似的;草地河岸带对固体颗粒物的截留效果优于林地河岸带;河岸带越宽,其截污功能越强;人为干扰造成了人工林地河岸带截污能力的减弱。并提出了河岸带管理的相关建议。     

草带宽度对紫色土坡面细沟形态及水土流失特征的影响

为了解不同草带宽度对紫色土坡耕地水土流失的影响,以铺设四季青草带的紫色土坡面为研究对象,采用放水冲刷模拟试验,以裸坡为对照组,研究不同放水冲刷流量和草带宽度条件下坡面细沟形态变化和减沙减流效应.结果表明:(1)沟深随草带宽度增大呈先减小后增大趋势,而沟宽、沟长和沟宽深比均随草带宽度呈先增加后减小趋势;此外,沟宽、沟深和...     

草带措施对坡耕地产流产沙和氮磷迁移的控制作用

植被在坡面的位置对坡面保持水土的作用是不同的。动态监测澄江抚仙湖一级支流尖山河小流域坡耕地降雨-径流过程及水土流失量,研究草带措施对云南红壤坡耕地产流产沙和氮磷迁移的削减作用。结果表明:草带调控处理下雨季降雨量、总产流次数、径流深和土壤侵蚀量较原状坡面明显减少,次降雨下,宽草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为79.19%和64.55%,窄草带的径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为85.15%和73.77%,坡耕地土壤侵蚀量变异系数>径流深变异系数>降雨量变异系数,原状坡面变异系数间增幅差异为31.42%,宽草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为20.37%,窄草带调控措施作用下变异系数间增幅差异为19.11%,窄草带对坡耕地径流和泥沙的调控能力更强;宽草带和窄草带2种草带作用下,径流氮磷迁移浓度差异不显著,较原状坡面相比,草带措施明显控制氮磷迁移通量,径流总氮迁移通量控制率分别为81.23%和81.68%,铵态氮迁移通量控制率为78.25%和59.50%,总磷迁移通量控制率为71.36%和82.03%;径流泥沙速效养分含量明显增加,较原状坡面相比,草带措施能明显控制径流泥沙氮磷迁移通量,且径流泥沙氮磷迁移控制率较径流氮磷迁移控制率高,径流泥沙全氮迁移通量控制率为98.43%和94.30%,碱解氮迁移通量控制率为98.43%和93.10%,全磷迁移通量控制率为96.43%和89.77%,速效磷迁移通量控制率为90.34%和57.43%。     

用于防控菜地排水中氮磷污染的缓冲带技术初探

太湖地区菜地复种指数高、施肥量大,其排水中N、P浓度较高,容易造成受纳水体的富营养化,针对这一问题,在野外构建了不同宽度的缓冲带,分别研究了缓冲带适宜种植的植物以及缓冲带不同宽度条件下对菜地排水中各形态N、P的拦截效果。结果表明,与水稻、空心菜相比,狗牙根更适合作为缓冲带植物;随着缓冲带宽度的增加,缓冲带对菜地排水中各形态N、P的拦截效率在逐渐增加,但其拦截效率的增幅却在逐渐降低,综合考虑N、P拦截所应达到的效果指标和节约用地的原则,缓冲带的最佳宽度应设置为1.5 m,此时缓冲带对溶解态N、P的处理效率分别为30.3%和54.9%,对颗粒态N和P的去除效果分别达到91.2%和94.4%,对总N(颗粒态+溶解态)和总P(颗粒态+溶解态)的去除效果分别达到56.1%和85.9%,缓冲带宽度为1.5 m时菜地和缓冲带面积之比为100:11。     

三峡库区消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响

为明确三峡库区消落带草被对农业面源污染防治的作用,采用野外放水冲刷试验,分析草带对地表径流中氮磷的拦截率和冲刷前后氮磷含量在土壤内的空间变化,研究消落带典型草被对氮磷污染物迁移的影响。结果表明:(1)草带拦截污染物的效率总体较好,对NO_3~--N的拦截率最高,达93.5%～99.3%。拦截率与草带宽度成正比,与冲刷强度成反比。(2)冲刷前后TN、TP、NO_3~--N和NH_4~+-N污染物含量的变化率最大值分别为2.30,1.96,5.01,4.75,均出现在小区下坡。随着草带宽度增加以及冲刷强度的减弱,污染物含量的变化率增大。(3)各氮磷污染物在0—10 cm土层的变化率较大,变化范围为0.91～5.01。TN、TP和NH_4~+-N在10—30 cm土层的变化率普遍接近1,而NO_3~--N在该土层依然存在较大的变化率。(4)RDA结果显示,影响冲刷前后污染物变化最大的因子是土层深度,其次是坡位、草带宽度、冲刷强度。综上,消落带草被能够有效拦截污染物并促进其向土壤内部迁移,在消落带草本植物恢复及面源污染防治过程中应注意增加消落带草被覆盖宽度,减小高强度降雨径流的影响,促进污染物在上坡位被拦截并进一步向土壤内部迁移,降低污染物向上覆水释放的风险,为三峡库区消落带草本植被恢复及农业面源污染防治提供理论依据。     

径流流量对植被过滤带净化效果的影响

植被过滤带净化效果的影响因素较多,1次降雨径流过程中植被过滤带的净化效果也会随时间变化。该文通过野外小区试验,分析了暴雨径流过程中流量对植被过滤带净化效果的影响。结果表明:在1场暴雨径流过程中的不同时间段,即不同入流流量下,植被过滤带对悬浮固体、总氮、总磷、颗粒态氮和颗粒态磷的净化效果变化较大,随着入流流量的减小,植被过滤带的净化效果更为显著,其中草地过滤带的净化效果最好;对植被过滤带进出口水流中的颗粒粒径分析也表明植被过滤带对粗颗粒的净化效果较好,植被阻滞水流使粗颗粒沉积是植被过滤带净化的主要方式之一。该研究可为我国西北地区植被过滤带技术的应用提供参考依据。     

不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果

植被缓冲带是一种控制非点源污染的新型生态工程措施,采用坡地小区试验方法,在构建等高植物篱的坡耕地低处进行了不同植被缓冲带对径流污染物的拦截试验,其处理分别为：（a）普通施肥结合紫穗槐和三叶草;（b）平衡施肥结合紫穗槐和三叶草;（c）普通施肥结合三叶草;（d）平衡施肥结合紫穗槐。结果表明,夏玉米生长期,植被缓冲带对径流量及侵蚀量的拦截作用显著,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,其径流量分别减少98.0%、97.5%、97.2%和97.5%,侵蚀量分别减少98.8%、98.7%、97.9%和98.0%;植被缓冲带对N、P的拦截效果不同,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,对NH4＋-N的平均拦截率分别为48.2%、86.2%、90.6%和95.1%,对TP的平均拦截率分别为49.2%、42.4%、41.3%和36.4%。试验结果对山区坡耕地面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。     

基于水文和土壤侵蚀模型评估植被过滤带净化径流中氮磷的效果

为了方便快速地评估单次径流条件下植被过滤带对污染物氮、磷的净化效果,该文设计了地表径流的模拟放水试验,分析了泥沙与颗粒态污染物的相关性,依据土壤混合层概念简化了土壤污染物的输移,建立了植被过滤带对污染物作用效果的估算模型。结果表明:径流中颗粒态氮、磷含量与泥沙含量有显著相关性(P0.05),据此建立线性相关方程,估算出植被过滤带对颗粒态污染物的净化效果,其86%以上样本的颗粒态氮、磷质量浓度模拟偏差均在±20%之内;溶解态氮、磷的迁移分两部分,即发生于坡面地表径流中和土壤混合层中,分别根据质量平衡原理建立方程对溶解态污染物的迁移进行了模拟,验证得到83%以上样本的溶解态氮质量浓度模拟偏差在±20%之内,67%以上样本的溶解态磷质量浓度模拟偏差也在±20%之内,研究表明,可以基于土壤混合层概念和水文及土壤侵蚀模型对植被过滤带净化效果进行评估。