硝酸盐氮产污规律研究

利用大型可变坡土槽和室内人工降雨,模拟没有任何作物的裸土坡地在不同雨强下非点源硝酸盐氮产污过程.通过多次全过程的降雨量、径流、水质的同步观测,分析污染物浓度随降雨过程的动态变化规律.在物理机理研究的基础上提出降雨径流污染物浓度计算模型.     

降雨径流的多重环境效应

为探究地表降雨径流的多重环境效应,选择广州市某校园教学区路面、生活区路面和办公楼屋面3种下垫面对其降雨径流进行监测,分析了微生物量、微生物活性、氮磷以及悬浮颗粒物的变化特征,并探讨了下垫面和雨前干期对微生物的影响、径流中氮磷营养盐的赋存形态以及污染物间的相关性。结果表明:不同下垫面降雨径流的环境效应存在较大差异,应针对其特征制定不同的径流控制对策;下垫面和雨前干期是影响降雨径流中微生物的重要因素,屋面径流微生物量与微生物活性的事件平均浓度EMC是路面径流的3.04倍与2.19倍;溶解态氮和颗粒态磷是降雨径流中营养盐的重要输出形态,降雨初期氮磷污染物浓度较高,随降雨时间延长浓度逐渐下降并趋于稳定值;随降雨径流迁移的主要是小于100μm的颗粒物,相关性分析表明TSS与TP、CODcr呈显著正相关,去除悬浮物是控制降雨径流污染的有效途径。     

降雨径流的多重环境效应研究

为探究地表降雨径流的多重环境效应,选择广州市某校园教学区路面、生活区路面和办公楼屋面3种下垫面对其降雨径流进行监测,分析了微生物量、微生物活性、氮磷以及悬浮颗粒物的变化特征,并探讨了下垫面和雨前干期对微生物的影响、径流中氮磷营养盐的赋存形态以及污染物间的相关性。结果表明：不同下垫面降雨径流的环境效应存在较大差异,应针对其特征制定不同的径流控制对策;下垫面和雨前干期是影响降雨径流中微生物的重要因素,屋面径流微生物量与微生物活性的事件平均浓度EMC是路面径流的3.04倍与2.19倍;溶解态氮和颗粒态磷是降雨径流中营养盐的重要输出形态,降雨初期氮磷污染物浓度较高,随降雨时间延长浓度逐渐下降并趋于稳定值;随降雨径流迁移的主要是小于100μm的颗粒物,相关性分析表明TSS与TP、COD_cr呈显著正相关,去除悬浮物是控制降雨径流污染的有效途径。     

抚仙湖集水域径流过程的观测与模拟

抚仙湖集水域的径流过程包括河道径流、坡面散流和地下径流,各径流间发生水量交换,且同时向湖泊输送污染物。针对这一特点,提出以整体水文过程思路建立径流及物质输移模型,以完整统一的模型模拟整个集水域的径流过程及污染物入湖路径。模拟方法考虑各径流之间的水量交换,能定量区分各径流量及各径流分别向湖泊输送的物质数量,可望深层次地揭示湖泊集水域的径流系统及物质输移路径。设计了相应的野外观测方案,对各径流及降雨量作同步连续观测。观测数据显示,该集水域降雨强度分布不均匀;河道径流量与降雨相关性强,表现出暴涨暴落的特点,反映了山区河道径流特征;北岸农田区地下水埋深较浅,表层土体松散,接受良好的降雨补给。这些成果为观测方案的进一步细化和模型建设提供了可靠的依据。     

近岸海域污染物迁移转化的三维水质动力学模型

以研究近岸海域环境中多组分的水质动力学模型为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物过程的基础上,针对这种多因素作用下的复杂过程,将污染物扩散输移的湍流模型与多组分污染物的生物、化学转化模型相结合,建立了统一考虑物理、化学和生物过程综合作用的近岸海域多组分三维水质动力学模型,模型可同时模拟水温、盐度、悬浮固体、大肠杆菌、生化需氧量、溶解氧、有机氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、藻类、腐植质以及营养物质氮、磷、硅等多个水质状态变量及其相互作用,成功地应用于近岸海域的水质模拟.为海域环境影响评价、环境规划、环境管理、污染控制及综合防治等提供科学依据和可靠的手段.     

洪泽湖地区麦稻两熟农田和杨树林地氮磷径流流失特征研究

【目的】氮、磷的流失已成为农业面源污染的最重要来源之一。探究和比较麦稻两熟农田以及杨树林地的降雨径流特征、径流水中氮磷流失情况,为预防地表水富营养化提供参考。【方法】在洪泽湖河湖交汇区典型农田和林地设置径流池,进行了为期1年的地表径流以及氮磷流失监测。【结果】麦田、稻田与杨树林地产生径流的最小降雨量分别为4.2、3.3、22.8 mm,随着降雨量增大,杨树林地径流量增幅远小于农田。除了麦田总氮、硝态氮、总磷和可溶性磷流失量与降雨量相关性不明显外,其余各形态氮磷元素流失量基本随降雨量的增加而增加。麦田和杨树林地处在旱地状态下,其氮素流失分别以硝态氮为主,磷素流失以颗粒态磷为主; 而稻田处在淹水条件下,氮、磷的流失分别以铵态氮和可溶性磷为主。杨树林地氮磷流失量都比农田小,全年总氮、可溶性氮、硝态氮和铵态氮总流失量分别只有农田总流失量的22.61%、23.79%、23.46%、24.59%,总磷、可溶性磷和正磷酸盐总流失量只有农田总流失量的0.81%、0.77%、0.67%。【结论】与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,可以在面源污染控制中发挥重要作用。     

近岸波浪作用下污染物运动数值研究

近岸波浪是影响污染物输移扩散的重要水动力因素之一.波浪对污染物输移扩散的影响主要有波浪扰动造成的水体紊动系数的增大和波浪破碎后形成的波生流对污染物输移作用.结合基于波作用守恒方程和光程函数方程的近岸波浪模型、三维水动力模型,以及污染物输移扩散模型,对波浪传播过程中污染物离散系数变化以及波浪破碎后形成的波生流中的污染物输移进行了数值模拟.模型基于非结构化网格,可用于大范围波流以及污染物的耦合计算.数值结果与解析值以及实验结果进行了对比,验证了模型的精度和适应性.     

坡面氮、磷流失特征分析及预测

利用室内人工降雨系统和大型可变坡土槽,模拟了裸土坡地在不同的初始土壤营养物质量分数、径流量、坡度及植被覆盖率下的产污过程,分析了典型降雨过程中氮、磷质量浓度随时间的变化过程以及径流中营养物质的流失规律.结果表明:径流中氮、磷质量浓度受表层土壤营养物的质量分数影响很大;氮、磷质量浓度在产流初期迅速下降,随后下降速度趋于平稳;在多数情况下,径流中硝酸盐氮的质量浓度高于氨氮质量浓度,亚硝酸盐氮的质量浓度很低.在物理机理研究的基础上提出了氮、磷的污染负荷模型.     

流域与降雨特征对城区径流水质的影响

为了设计高效的面源污染控制设施,应用相关模型对当地的降雨径流水质模拟必不可少,这就对模型模拟结果的准确性和可靠性提出了较高要求。该文的研究从澳大利亚的4个城市流域雨水口采集雨水径流样品,并应用单变量与多变量相结合的数据分析方法对径流水质与其主要影响因素流域特征和降雨特征之间的关系进行分析。结果表明:相同的土地利用类型甚至不透水层面积比例仍然能产生不同的径流水质,同时发现悬浮颗粒物与氮、磷和有机碳的径流特性有所不同。研究结果也显示径流浓度和径流负荷受到不同降雨特征的影响,这些研究结果能够为径流水质模型方法的改进提供理论参考。     

屋顶绿化单体基质材料对降雨径流氮磷特征的影响

【目的】随着城市建设的发展,屋顶绿化成为拓展空间绿化的重要形式,但其径流氮磷浓度一直备受争议,选择对降雨径流氮磷浓度影响较小的单体基质材料是普及屋顶绿化需解决的关键技术问题。【方法】选用6种单体基质材料作为研究对象,比较其理化性质,并通过模拟降雨试验研究不同基质降雨径流氮磷浓度特征。【结果】泥炭土延迟产流能力最佳,椰糠与泥炭土径流削减率最高,分别为25.97%、23.44%; 有机基质降雨径流氮磷浓度趋势类似,发现初期冲刷效应,稻壳炭径流氮磷浓度初期冲刷效应最为严重,椰糠次之,泥炭土最弱; 蛭石对降雨中氨氮具有较好吸附作用,初期浓度削减率达到46%; 蛭石、陶粒对降雨中总磷具有较好吸附作用; 有机基质中稻壳炭降雨径流氮磷污染负荷最高,总氮、氨氮和硝态氮污染负荷分别达256.18、98.90、157.29 mg/m²。【结论】不同单体基质材料对降雨径流氮磷浓度影响差异较大,从径流水量与径流水质(氮磷浓度)来看,建议采用椰糠、泥炭土、珍珠岩、蛭石作为上海市屋顶绿化配方基质材料,即上海市供选择的污染负荷较低的“环境友好型”屋顶绿化基质材料。     

洱海北部典型小流域农业氮磷流失特征的初步研究

为揭示洱海北部区域农业面源污染物氮磷流失的特征,以凤羽河小流域为研究对象,于2011年7月对1次降雨-径流的全过程进行了氮磷浓度的测定,分析了降雨过程中污染物负荷、浓度随降雨-径流变化过程的特征。结果表明,污染物负荷变化与流量变化呈现出大致相同的趋势;污染物浓度的峰值提前于流量峰到达。今后开展相关监测时应将降雨时间间隔、上游生产生活方式考虑进来,以更好地阐释降雨-径流过程中凤羽河小流域农业氮磷流失的规律性。     

截流式合流制降雨径流污染模拟研究

截流式合流制溢流(CSOs)污水及污染负荷往往发生在较大降雨和暴雨过程中,基本无监测数据积累,CSOs负荷量的核定十分困难.本文选择辽宁省营口市西部污水处理厂服务范围内的截流式合流制排水体制区域为研究区域,在收集整理排水管网数据、气象数据、土地利用数据等资料的基础上,应用基于污染物堆积和冲刷过程的机理模型——SWMM模型模拟和分析了研究区域降雨径流污染过程.模型使用西部污水处理厂进水水量、水质实测数据进行参数率定和模型验证,模拟了降雨径流污染负荷产生过程和溢流过程.研究表明,降雨量是城市降雨径流污染负荷的重要影响因素,但不是唯一的决定因素.降雨历时、降雨强度、干期天数等都会影响城市降雨径流污染负荷量.溢流口CSOs污水量和负荷与降雨量之间有较好的线性关系,同时降雨强度对溢流口CSOs的污染物负荷也有较大影响.     

滇池溶解氧浓度变化的氮磷循环响应模拟研究

基于滇池外海的三维水动力?水质模型, 模拟湖泊水动力及水质的动态过程, 识别湖泊水体中溶解氧特征, 并通过设置外部负荷削减情景, 探究溶解氧浓度对底泥内源释放以及氮磷循环的影响。结果表明: 1) 由于藻类爆发与水体氧传输受阻的共同作用, 滇池底层水体6—9月间存在较严重的缺氧现象; 2) 溶解氧调控底泥氮、磷营养物质的释放, 进而显著地影响底层水体中氮、磷浓度; 3) 滇池底层缺氧状况的改善对外部负荷削减要求较高; 4) 底泥的磷吸收?释放平衡点溶解氧浓度约为3.3 mg/L, 滇池水体中氮浓度的变化更易受外源负荷作用影响。     

地表控制排水对氮质量浓度和排放量影响的试验研究

为减少农田排水对水环境的面源污染,探讨了不同时段暴雨产生的地表径流中氮质量浓度和排放量的变化规律,对比研究了南方丘陵地区农田地表控制和非控制排水对氮质量浓度和排放量的影响.试验结果表明,非控制排水各时段平均氮排放质量浓度高于控制排水平均氮排放质量浓度,控制排水量比非控制排水量有所减少,地表控制排水可显著减少农田氮排放量.     

生态介质对农业面源污染中氮磷的截留效果

以模拟降雨径流造成的农业面源污染水体为对象,研究了快速大通量生态介质装置系统对其中氮磷污染物的去除效果.试验结果表明:在模拟不同降水强度下形成的降雨径流时,系统相继运行0.5,1.0和3.0 h的情况下,对总氮的去除率分别稳定在44.63%~62.36%,38.59%~54.74%和29.69%~51.94%,对总磷的去除率分别稳定在67.20%~88.36%,56.08%~81.48%和38.62%~70.37%,较大幅度地去除了氮和磷;在生态介质装置的垂直方向,溶解氧质量浓度为0.23~5.61 mg·L-1,为系统微生物的硝化-反硝化反应提供较理想的环境;另外,NH4+-N的去除主要由系统的沸石、陶粒层吸附和附着微生物硝化反应完成,TN的去除在装置的中下层由反硝化反应完成,TP的去除则是在石灰石层与金属化合物的吸附、沉淀反应完成.     

九龙江流域降雨径流污染特征研究

选取福建省九龙江流域内5个典型小流域作为研究区．在GIS技术支持下．采用现场调查与资料收集,野外监测与室内分析相结合的方法．利用2003年5～6月两场降雨事件全过程实测的水文数据、营养盐氮、磷负荷进行对比分析．得到不同土地利用类型小流域降雨径流污染特征与规律：降雨径流中污染物浓度高于非降雨期,且总氮、总磷的流失负荷主要受降雨强度、径流量大小影响,浓度变化过程与流量变化呈大致相同的趋势．溶解性污染物如氨氮．在降雨径流过程中浓度变化幅度较小．表明其溶解性所受到的水环境条件的限制可能大于流量变化对它的影响．施肥水平对污染负荷也有较大的影响．径流流失的氮素以可溶态氮为主．磷素主要以颗粒态磷为主．但以林地为主的小流域．因植被覆盖好．几乎不发生土壤侵蚀．磷素的径流流失以可溶态磷为主．     

针对农田地下水污染(氮磷元素)设计实验监测与分析

农田中富含氮、磷元素化肥农药的大量使用导致了严重的环境污染。该文在某农田基地布设实验进行农田地下水氮磷元素污染物时空变化特征监测与分析,得到结论:地下水中污染物的消长主要与土壤水分有关,同时施氮量,土壤类型,土地利用方式也是影响地下水中污染物浓度重要因子,并对解决这一污染问题提出了建议。     

污染物在受潮汐影响的地下水中输移的模拟

模拟沿海地区地下水及污染物的输移需要考虑海洋潮汐的影响,对于变密度污染物,考虑潮汐的影响会大大增加模型计算量,模拟此类问题要求模型具备优良的计算效果.为了获得适用于此类问题的模型,在比较各类模型的基础上,认为2DFEMFAT是合适的模型.对该模型作了修改完善,增加了潮汐模拟条件,使其能模拟潮汐影响下地下水中污染物的输移过程.为了验证修改后模型的正确性,作了潮汐条件下污染物输移的室内实验.数值模拟与实验数据的比较发 现,两者较为吻合,验证了模型的正确性和有效性.该模型可以推广应用到大尺度的实际问题.     

防护林植被体系对面源污染物氮磷的去除作用

针对华北土石山区面源污染物氮磷随降雨径流向密云水库的释放问题,选择潮白河流域小尺度典型防护林为研究对象,考察防护林内不同的植被类型在各生长季节对面源污染物氮磷的利用情况,确定了多种植被在生长期及非生长期对氮、磷的吸收去除效果及变化趋势.试验结果显示,不同类型的植被体内的氮磷质量分数不同,草本落叶木本(落叶灌木、落叶乔木)常绿乔木.从非生长期到生长期,植物氮磷质量分数增加明显;进入枯落休眠期后,氮磷质量分数逐渐下降,到下一个生长期再度增加.     

广州城区雨水径流非点源污染特性及污染负荷

以广州市新河浦社区部分排水区为研究对象,将研究区域划分为居住区、马路、草地3种典型下垫面,在各典型下垫面分别进行若干场雨水径流水质监测,主要分析雨水径流中的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD5),以及总悬浮物固体(TSS)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮等污染物的浓度,探讨TSS和COD的相关性,揭示污染物的时空变化规律和径流的初期冲刷效应。基于暴雨径流管理模型(SWMM)建立了研究区域降雨径流非点源污染的模型,根据研究区域的水质监测资料率定模型参数,结果表明:水样中TSS和COD的相关性不明显;居住区、马路存在较为明显的初期冲刷效应,草地的初期冲刷效应不如居住区和马路明显;所建立的非点源污染模型具有较高的精度,利用该模型分别模拟不同重现期、不同降雨类型及不同下垫面类型的非点源污染负荷,所得负荷量结果较为合理,可以为城市雨水径流非点源污染的控制提供参考依据.