人工湿地基质中氮、磷元素的迁移转化机制

062.湖泊氮磷赋存形态和分布研究进展

湖泊氮磷赋存形态和分布研究进展 许萌萌1，2张毅敏2高月香2彭福全2汪龙眠2吴晗2，3 (1.河海大学环境学院，南京210098，2.环境保护部南京环境科学研究所，南京210042，3. 常州大学环境与安全工程学院213164） 摘要：湖泊水体和沉积物中氮磷等营养盐的生物地球化学循环直接影响着湖泊的富营养化。所以全面了解氮磷等营养盐的含量分布特征及其来源，为湖泊富营养化的成因及氮磷迁移转化提供了科学的依据。目前，很多研究学者采用了野外采样、实验室分析和收集文献资料相结合的方法，研究了氮磷营养盐的形态含量及分布差异。 关键词：湖泊氮磷赋存形态分布特征 Advances in chemical speciation and distribution of nitrogen and phosphorus in lakes Xumeng Meng1,2Zhang Yimin2,Gao Yue Xiang2,Peng Fu Quan2,Wang Long Mian2,Wu Han2,3 Environment Department of Hohai University,Nanjing210098,2.Nanjing Institute of Environmental Sciences of,Ministry of Environmental Protection,Nanjing210042,3.Environmental and Safety Engineering Department of Changzhou University213164) Abstract:The biogeochemical cycles of nitrogen and phosphorus in the lake water and sediment directly affect the eutrophication of the lake.Therefore,a comprehensive understanding of the content distribution and source of nitrogen and phosphorus can provide a scientific basis for the cause of eutrophication and the migration and transformation of nitrogen and phosphorus.Currently,many researchers using a field sampling, laboratory analysis and the collection method of combining literature studied the content and distribution differences of morphology of nitrogen and phosphorus. Keywords:Lakes Nitrogen and phosphorus Chemical speciation Distribution characteristics 随着社会和经济发展，人为活动导致的湖泊污染已经成为当今世界面临的一个严重的环境问题，尤其是浅水湖泊的富营养化日益成为各国的主要环境问题。工农业废水大量排放，湖泊流域的水体及沉积物的污染问题日益突出，养殖水体尤为严重。水体氮磷营养盐含量过高易引发自身及外部水域的富营养化，严重时导致赤潮或水华频发。 沉积物承载着湖泊营养物质循环的中心环节，一方面对上覆水体起到净化水质的作用，另一方面又不断向上覆水释放营养盐发挥着营养源作用。沉积物氮磷主要来源于水体中颗粒有机物的沉降积累。水体中的氮磷进入沉积物都是要经过“沉降-降解-堆积”的3个阶段，自上而下呈现逐渐变小的趋势。但是由于各个地方物质来源组成、水动力环境、生物化学条件及生物种群等不同，使其含量在垂直分布变化上产生波动，从而反映出不同区环境的不同变化。上覆水的氮磷进入到沉积物中后，会发生明显的形态转化和再迁移作用，其“活性”取决于氮磷在沉积物中的形态[1]。当外源负荷受到控制后，沉积物作为内源污染源，其氮磷还可通过间隙水和上覆水进行物理、生物化学交换[2]。因此了解沉积物中的氮磷赋存和分布对防治富营养化，控制内负荷具有重要意义。养殖水域氮磷的赋存形态分布比较复杂，相关的研究很少。由于过量的污染物的排放，在低水位时期会超过洞庭湖湖自身净化的能力而对栖息于湖内的生物造成严重影响并危害到其生存[3]。 根据国内外调查研究的相关文献资料，湖泊流域的氮磷形态研究不仅仅局限在湖泊中，湖泊

草型湖泊叶绿素a浓度时空分布特征及其与氮磷浓度关系

草型湖泊叶绿素a 浓度时空分布特征 及其与氮磷浓度关系 * 冯伟莹 1，2 张生 1 王圣瑞 2 焦立新 2 王利明 1 崔凤丽 1 付绪金 1 杨芳 1 （1．内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特010018；2．环境基准与风险评估国家重点实验室/ 中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地/国家环境保护湖泊污染控制重点实验室，北京100012） 摘要：采用2006—2010年5—10月份乌梁素海监测数据，对叶绿素a 浓度的时空分布特征及其与总氮、总磷浓度相关关系进行了分析。结果表明：乌梁素海叶绿素a 浓度具有明显的时空分布差异性：在时间上，呈现出明显的季节性变化，5、6、9、10月份叶绿素a 浓度较高，7、8月份叶绿素a 浓度偏低，秋季≈春季＞夏季，最高值出现在2007年9月，均 值为9.01mg /m 3， 最低值出现在2010年7月，均值为1.80mg /m 3；在空间上，南北部叶绿素a 浓度以7.78mg /m 3为界， 呈现北部区＞南部区的趋势。通过叶绿素a 与总氮、总磷浓度相关性分析得出，2006年5月叶绿素a 与总氮、总磷（r =0.7450、0.7596）、2008年5月叶绿素a 与总磷（r =0.5421）、2010年5月叶绿素a 与总氮（r =0.5089）存在较好的相关性。 关键词：线性回归方程；相关性；时空差异 DOI ：10.7617/j.issn.1000－8942.2013.04.032 SPACE-TIME DISTRIBUTION OF CHLOROPHYLL-a AND ITS RELATIONSHIP WITH TN AND TP CONCENTRATIONS IN PLANT TYPE LAKE Feng Weiying 1， 2 Zhang Sheng 1Wang Shengrui 2Jiao Lixin 2Wang Liming 1Cui Fengli 1Fu Xujin 1Yang Fang 1 （1．College of Water Conservancy and Civil Engineering ，Inner Mongolia Agricultural University ，Hohhot 010018，China ；2．State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment ，Research Center of Lake Eco-Environment ，Chinese Research Academy of Environmental Sciences ，State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control ， Beijing 100012，China ） Abstract ：Based on the monitoring data from May to October in 2006—2010，the spatial-temporal distribution of chlorophyll-a concentrations and its relationship with and TN and TP concentrations were analyzed．The results showed that chlorophyll-a concentrations significantly change with both time and space ，being timely higher in May ，June ，September and October ，lower in July and August ，concentrations in spring and autumn were higher than those in summer ，the maximum value occurred in september ，2007with an average of 9.01mg /m 3，and the minimum value in July ，2010with an average of 1.80mg /m 3；and spatially they were decreasing from the north to the south ，with the border of 7.78mg /m 3．The correlation between chlorophyll-a with TN ，TP demonstrated evidently in May of 2006（r =0.7450，0.7596），the correlation between chlorophyll-a with TP demonstrated evidently in May of 2008（r =0.5421），the correlation between chlorophyll-a with TN demonstrated evidently in May of 2010（r =0.5089）． Keywords ：linear regression equation ；correlation ；spatial-temporal change *国家自然科学基金项目（51269016，51269017，U1202235，41103070）；内蒙古自治区重大科技项目（20091408）。 0引言 湖泊富营养化是由于过量的营养物输入湖泊，导 致藻类等浮游植物大量繁殖，水质变坏，进而引起湖泊生态系统的一系列变化［1］ 。叶绿素a 最能表现水体富 营养化状态进程，也是浮游植物现存量的重要指标之 一 ［2］ 。近两年，虞英杰［3］ 等提出了一种基于微粒群

人工湿地机理

水质中的悬浮物的去除主要靠物理沉淀、过滤作用，对污染物的去除与影响物理沉淀可沉淀固体在湿地中重力沉降去除、过滤，通过颗粒间相互引力作用及植物根系的阻截作用使可沉降及可絮凝固体被阻截而去除。 BOD的去除主要靠微生物吸附和代谢作用，代谢产物均为无害的稳定物质，因此可以使处理后水中残余的BOD浓度很低。污水中COD去除的原理与BOD基本相同。 湿地基质的过滤吸附作用 污水进入湿地系统，污水中的固体颗粒与基质颗粒之间会发生作用， 湿地基质 水流中的固体颗粒直接碰到基质颗粒表面被拦截。水中颗粒迁移到基质颗粒表面时，在范德华力和静电力作用下以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下，被粘附与基质颗粒上，也可能因为存在絮凝颗粒的架桥作用而被吸附。 此外，由于湿地床体长时间处于浸水状态，床体很多区域内基质形成土壤胶体，土壤胶体本身具有极大的吸附性能，也能够截留和吸附进水中的悬浮颗粒。 物理过滤和吸附作用是湿地系统对污水中的污染物进行拦截从而达到净化污水的目的的重要途径之一。 湿地植物的作用 植物是人工湿地的重要组成部分。人工湿地根据主要植物优势种的不同，

湿地植物 被分为浮水植物人工湿地，浮叶植物人工湿地，挺水植物人工湿地，沉水植物人工湿地等不同类型。湿地中的植物对于湿地净化污水的作用能起到极重要的影响。 首先，湿地植物和所有进行光合自养的有机体一样，具有分解和转化有机物和其他物质的能力。植物通过吸收同化作用，能直接从污水中吸收可利用的营养物质，如水体中的氮和磷等。水中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐都能通过这种作用被植物体吸收，最后通过被收割而离开水体。 其次，植物的根系能吸附和富集重金属和有毒有害物质。植物的根茎叶都有吸收富集重金属的作用，其中根部的吸收能力最强。在不同的植物种类中，沉水植物的吸附能力较强。根系密集发达交织在一起的植物亦能对固体颗粒起到拦截吸附作用。 再次，植物为微生物的吸附生长提供了更大的表面积。植物的根系是微生物重要的栖息、附着和繁殖的场所。相关文献表明，植物根际的微生物数量比非根际微生物数量多得多，而微生物能起到重要的降解水中污染物的作用。 最后，植物还能够为水体输送氧气，增加水体的活性。 由此可见，湿地植物在控制水质污染，降解有害物质上也起到了重要的作用。 微生物的消解作用 湿地系统中的微生物是降解水体中污染物的主力军。好氧微生物通过呼吸作用，将废水中的大部分有机物分解成为二氧化碳和水，厌氧细菌将有机物质分解成二氧化碳和甲烷，硝化细菌将铵盐硝化，反硝化细菌将硝态氮还原成氮气，等等。通过这一系列的作用，污水中的主要有机污染物都能得到降解同化，成为微生物细胞的一部分，其余的变成对环境无害的无机物质回归到自然界中。 此外，湿地生态系统中还存在某些原生动物及后生动物，甚至一些湿地昆虫和鸟类也能参与吞食湿地系统中沉积的有机颗粒，然后进行同化作用，将有机颗粒作为营养物质吸收，从而在某种程度上去除污水中的颗粒物。 人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有如下优点： ①建造和运行费用便宜

人工湿地对污染物的去除机理综述论文

人工湿地对污染物的去除机理综述 09环境工程环建系 摘要：人工湿地是一项复合生态系统工程，其去除机理错综复杂。主要从人工湿地的组成及其功能综述了人工湿地废水处理污染物的降解机理及去除 途径。人工湿地处理效果受植物、基质、微生物、气候等因素的影响。关键词：人工湿地；去除机理；影响因素 前沿 随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。湿地是陆地与水生系统之间的过渡地带,有着很高的生产力以及转换、储存有机物和营养盐的能力。湿地处于水陆交错带可对流经其的水流及其携带的营养物质起到过滤净化作用,由于其在水分和化学循环中所表现出来的功能,被誉为“地球之肾”。 人工湿地是通过模拟自然湿地, 人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体,利用生态系统中基质－水生植物－微生物的物理、化学和生物的三种协同作用来实现对污水的净化。人工湿地对有机物、营养物质有较强的去除能力,在实现生态环境效益的同时可美化环境,实现废水资源化 [1]。 1人工湿地系统处理污水的原理 1.1人工湿地的构建 人工湿地一般由以下单元构成:由填料、土壤和植物根系组成的基质层;能在

水饱和厌氧状态基质层中生长的植物,如芦苇、香蒲、水葱等;可在基质层中及基质表面流动的水体;好氧和厌氧微生物(细菌、真菌、藻类和原生生物等);底部防渗层。 1.2人工湿地类型 传统的人工湿地主要有自由表面流人工湿地, 水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。随着对人工湿地研究的不断深入，一些组合工艺和一些新型人工湿地也不断产生。 1.3人工湿地去污机理与工艺流程 人工湿地对废水的净化处理包括了物理、化学和生物三种作用。湿地系统在运转时,填料表面和植物根系由于大量微生物的生长而形成生物膜[2]。废水流经生物膜会使大量的SS被填料和植物根系阻挡截留;有机污染物也通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地床系统中因植物根系对溶解氧的传递释放,使其周围环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收,而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。污染物最终通过湿地床填料的定期更换或收割栽种的植物从系统中去除,人工湿地中各种物质的迁移和转化过程(见图1.3)[3]。 1.3湿地中各种物质的迁移和转化过程

4.1污染物在土壤中的迁移转化

第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁移转化 本节内容要点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁移转化，土壤的重金属污染及其迁移转化，土壤的农药污染及其迁移转化，土壤中温室气体的释放、吸收及传输等。 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。土壤与水体和大气环境有诸多不同，它在位置上较水体和大气相对稳定，污染物易于集聚，故有人认为土壤是污染物的“汇”。 污染物可通过各种途径进入土壤。若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可维持正常生态循环。土壤污染与净化是两个相互对立又同时存在的过程。如果人类活动产生的污染物进入土壤的数量与速度超过净化速度，造成污染物在土壤中持续累积，表现出不良的生态效应和环境效应，最终导致土壤正常功能的失调，土壤质量下降，影响作物的生长发育，作物的产量和质量下降，即发生了土壤污染。土壤污染可从以下两个方面来判别：(1)地下水是否受到污染；(2)作物生长是否受到影响。 土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。土壤污染物会随地表径流而进入河、湖，当这种径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。例如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁移常造成地表水污染。因此，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。土壤污染物还可通过土壤植物系统，经由食物链最终影响人类的健康。如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。 1）土壤污染源 土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。 人为污染源：土壤污染物主要是工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等。污水灌溉或污泥作为肥料使用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业及城市固体废弃物任意堆放，引起其中有害物的淋溶、释放，也可导致土壤及地下水的污染。现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。例如，六六六、DDT等有机氯杀虫剂能在土壤中长期残留，并在生物体内富集；氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收

人工湿地水质净化机理

人工湿地水质净化机理 人工湿地对污水的作用机理十分复杂．一般认为，人工湿地生态系统是通过物理、化学及生物三重协同作用净化污水．物理作用主要是过滤、截留污水中的悬浮物，并积在基质中；化学反应包括化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等；生物作用则是指微生物和水生动物在好氧、兼氧及厌氧状态下，通过生物酶将复杂大分子分解成简单分子、小分子等，实现对污染物的降解和去除． 1.1基质净化机理 人工湿地中的基质由土壤、细砂、粗砂、砾石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、页岩、铝矾土、膨润土、沸石等介质中的一种或几种所构成，是湿地植物的直接支撑者，为植物和微生物提供营养，具有巨大的比表面积，易形成生物膜，污水流经颗粒表面时，污染物通过沉淀、过滤、吸附作用被截留，不同的基质有不同的处理能力．湿地基质的类型、结构和肥力状况直接决定湿地植物的类型、数量和质量，并通过食物链影响湿地动物的类群、生长和发育，最终影响湿地生态系统的物质生产．基质也是湿地微生物、水生动物的生活场所，在基质颗粒的周围形成生物膜，通过提供能源和适宜的厌氧条件加强氮的转化．研究表明,在不考虑植物因素的条件下,经过湿地处理的模拟生活污水的CO D、BOD 5、"TSS、总氮、总磷等污染物浓度下降，水质得到改善．研究还表明，选择合适的人工湿地基质材料和厚度，对提高人工湿地净化能力至关重要． 1.2植物净化机制 植物是湿地中最重要的去污成分之一，在人工湿地净化污水的过程中起着重要作用．根据植物对污水净化机理的差别，可分为直接净化作用和间接净化作用．直接净化作用是指植物通过吸收、吸附和富集等作用直接去除污水中污染物．间接净化作用是指植物根、茎输送氧气，增强和维持基质的水力传输，影响水力停留时间，通过根系巨大的表面积创造利于各种微生物生长的微环境．

人工湿地氮的去除机理

人工湿地氮的去除机理 引言 随着全球湖泊富营养化程度的加剧, 入湖污染源的氮的去除成为日益紧迫的问题, 而湿地在湖泊富营养化的防治中有重要作用, 天然湿地再辅以合理的人工举措后可大大提高污染物去除效率和提高生态效应, 人工湿地的氮去除是一项重要功能, 对人工湿地中氮去除机理的总结可为湿地的设计、运行和研究提供良好的理论依据。 1 人工湿地的氮去除机理 湿地系统通过多种机理去除进水中的氮, 这些机理主要包括生物、物理和化学反应几方面的协同作用。详见表1 在防渗湿地系统中, 忽略湿地和周围水体的氮交换量, 湿地中的氮去除机理包括挥发、氨化、硝化反硝化、植物摄取和基质吸附。许多研究表明, 湿地中的主要去氮机理是微生物硝化反硝化。在Santee的报道中, 硝化反硝化去氮量占氮去除总量的60 %～86 %。 湿地中氮的形态转化情况见图 1 。未防渗湿地需要考虑湿地系统和周围水体的交换量, 即图1 中的⑩。

1.1 氨挥发 氨挥发是物化过程, 水中的氨氮离解平衡方程为： 淹没土壤和沉积物中的NH3挥发和pH 值密切相关:(1)pH =9.3 ,NH3 和NH+4的比例为1∶1 , 氨挥发显著;(2)pH=7.5 ～8.0 , 氨挥发不显著;(3)pH <7.5 , 氨挥发可忽略。湿地中藻类、浮水植物和沉水植物的光合作用常导致pH 值升高。水平潜流湿地系统中可以忽略氨挥发作用, 因为此系统中的pH 值一般不超过8.0。氨挥发由水中的pH 值、NH+4浓度、温度、风速、太阳辐射、水生植物种类、状态和数量以及系统的pH 值日变化等多种因素来综合决定。例如在有自由漂浮大型植物的系统中, 氨挥发是重要的氮去除途径。 1.2 氨化 氨化(矿化)将有机氮转化为无机氮(尤其是NH4+ -N)。有氧时利于氨化, 而厌氧时氨化速度降低。湿地中氨化速度与温度、pH 值、系统的供氧能力、C N 比、系统中的营养物以及土壤的质地与结构有关。温度升10 ℃, 氨化速度提高1 倍。

农田氮_磷向水体迁移原因及对策

农田氮、磷向水体迁移原因及对策 段 亮1,2,段增强2,夏四清1 (11同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092;21中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京 210008) 摘 要:农田氮、磷向水体迁移,不仅造成化肥的利用率低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。综合评述了农田氮、磷向水体迁移的原因及其控制方面的国内外研究进展。氮、磷肥的过量施用和施用比例不合理是导致农田氮、磷向水体迁移的主要原因;氮、磷向水体迁移量受土壤质地、施肥种类、降雨条件等因素影响;相应措施如优化土地利用、合理施肥和处理农田径流等均可有效地降低农田氮、磷向水体迁移风险。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。关键词:氮、磷流失;非点源污染;水体富营养化;土地利用管理 中图分类号:S14311;S14312;X131 文献标识码:A 文章编号:1673-6257(2007)04-0006-06 收稿日期:2006-05-15 基金项目:国家/十五0重大科技攻关专项(863)(2002AA601012)。作者简介:段亮(1983-),男,安徽巢湖人,同济大学环境工程专业博士研究生,主要从事水污染控制方面的研究。段增强为通讯作者。 水体富营养化是当今世界的水污染难题,已成为世人关注的主要环境问题之一,为解决这一难题,各国都在控制营养物质的来源(主要是氮、磷)上投入了大量的人力、财力。然而,水体富营养化的影响因素很多,其营养物质的来源也十分复杂,在发达国家,最初的治理重点是放在城市污水等点源污染上,但取得的成效却非常有限,水体中营养物质富集而导致的富营养化现象却并未因此而有显著的减少。大量的研究结果表明,富营养化现象的发生与农田土壤中的氮、磷等养分的流失有着十分密切的关系[1-4] 。因此,控制农田氮、磷流失 已日益受到人们的重视。1 氮、磷向水体迁移的原因111 肥料的过量施用 由于过量施用化肥,目前土壤氮、磷盈余量(各种途径的输入量-各种途径的输出量)在不断增加,而肥料的利用率一直得不到提高,我国肥料平均利用率较发达国家低10%左右,其中氮肥为30%~35%,磷肥仅有10%~20%[5]。氮、磷的大量盈余必然导致化肥向水体流失量的显著增加。盈余的氮、磷除流失到农田生态系统,造成大气和水 环境污染之外,一部分积累在土壤中,使农田土壤的养分盈余不断提高,这又将进一步导致农田生态系统营养盐流失量的增加。以太湖为例,太湖流域是我国农业发达地区之一,农业集约化程度较高,是高投入、高产出区,如江苏苏南,全区面积仅占全国的014%,而化肥使用量占全国的113%[6]。据农业部统计资料计算[7] ,我国目前化肥的年使用量达4124万t,按播种面积计算,单位面积化肥使用量为400kg/hm 2,远远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设置的225kg/hm 2的上限。而在江苏、浙江、上海和环太湖的一些县、市,化肥的使用量高达500kg/hm 2,氮、磷素过剩,流入太湖,导致水体富营养化。 作物对磷肥的利用率较低,长期过量地施用磷肥,常导致农田耕层土壤处于富磷状态,从而通过径流等途径向水体迁移[8]。有研究资料报道[9],在太湖流域的锡山和常熟两地水稻土上,施用不同用量的磷肥,当季径流中携带的总磷(TP)和颗粒磷(PP)都随着磷肥用量的增加而增加,磷负荷量(P load)也相应增大(表1)。江苏省农学和环境科学家建议[10]:为控制农业非点源污染,单季晚稻适宜施氮肥量135~180kg/hm 2。中国科学院朱兆良院士[11] 等研究了苏南太湖流域稻、麦的适宜施氮量:单季晚稻102~195kg/hm 2,小麦为120kg/hm 2。可见,目前太湖流域内平均施肥水平已超过专家建议的适宜施肥量,大量氮、磷流失进入水体,既浪费了资源,又造成了水污染。 ) 6)

人工湿地脱氮除磷原理

人工湿地脱氮除磷原理 谈到污水处理，很多人都认为工艺先进、价格高的设备处理效果一定就好一些。其实我们毫不起眼的人工湿地其实也有很高的去污能力，在一定的条件下BOD、COD的去除率高达80%以上。虽然湿地存在一些缺点，但是瑕不掩瑜。人工湿地建造和运行费用便宜、技术要求不高、还有多项优点，可谓物美价廉。比较适合广大农村、中小城镇及旅游景区污水处理领域，湿地系统的脱氮除磷效果。今天专业的水环境治理这服务商力鼎环保将讲解湿地的脱氮除磷原理。 污水中含氮物质的表现形式主要为氨氮和有机氮，人工湿地对污水中各类含氮物质的去除途径包括以下三种形式: (1)污水中的氨氮可通过湿地植物以及湿地微生物同化作用，转化为生物机体的有机组成部分，最终通过对湿地植物定期收割的方式，实现对污水中氨氮的有效去除; (2)在污水的pH值较高(大于8.0)的情况下，污水中的氨氮可通过自由挥发的形式从污水中溢出，但通过自由挥发减少的氨氮，只占人工湿地氨氮去除总量的一小部分; (3)人工湿地对污水中含氮有机物质的主要去除途径为湿地微生物的硝化以及反硝化作 用，在好氧条件下，污水中的氨氮经过亚硝化细菌、硝化细菌的亚硝化以及硝化作用，先后转化为亚硝酸盐、硝酸盐，随后在缺氧以及有机碳存在的条件下，经过反硝化细菌的反硝化作用而被还原为氮气，从水中逸出、释放到大气中，最终实现人工湿地对污水中氨氮的有效去除。 污水中含磷污染物质的表现形式主要由颗粒磷、溶解性有机磷以及无机磷酸盐等三类，人工湿地对污水中含磷污染物质的去除可通过填料床的吸附、微生物以及湿地植物的同化吸收、有机物的吸附等多重作用得以去除: (1)污水中的部分无机磷可通过湿地植物的吸收、同化作用，转化成植物机体的组成成分(如ATP、DNA以及RNA等)，最终通过对湿地植物的定期收割使其得以去除，但是通过湿地植物吸收去除的磷污染物只占人工湿地去除总量的一小部分; (2)污水中的含磷污染物的主要去除途径依赖于湿地土壤的物理化学吸附作用，含磷污染物的去除能力取决于湿地土壤的环境容量，通常情况下，湿地填料的物理吸附以及化学沉淀作用对污水中TP的去除能力可达90%以上;

农田氮_磷的流失与水体富营养化(精)

农田氮、磷的流失与水体富营养化① 司友斌王慎强陈怀满② (中国科学院南京土壤研究所南京210008 摘要农田氮、磷的流失,不仅造成化肥的利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。 关键词农田氮素;农田磷素;淋溶作用;水体富营养化 肥料提供了植物生长必需的营养元素,对保持作物高产稳产起了重要的作用,但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出,其中农田氮磷流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。 1水体富营养化的表现及形成原因 水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1米/分钟河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻等的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。引起水体富营养化起关键作用的元素是氮和磷。研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于 0.2mg/L,PO3-4-P的浓度达到0.02mg/ L时,就有可能引起藻华(Algae Bloms现象的发生。 据对我国25个湖泊的调查,水体全氮无一例外超过了富营养化指标,全磷只有2个湖泊(大理洱海和新疆博斯腾湖低于0.02mg/L的临界指标,其余92%的湖泊皆超过了这个标准,比国际上一般标准高出10倍或10倍以上(表1。 表1我国25个湖泊中的全N全P浓度(mg/L及所占比例[1]

全N全P <0.2>1.0>2.0>5.0<0.02>0.1>0.2>0.5 湖泊数 %0 21 84 13 52 5 20 2 8 16 64 12 48 6 24

人工湿地脱氮除磷机理研究进展

人工湿地脱氮除磷机理研究进展 陆琳琳 河海大学环境科学与工程学院，江苏南京（200198） E-mail:lulinlin600@https://www.360docs.net/doc/c14512333.html, 摘要：本文介绍了近年来人工湿地脱氮除磷机理的研究情况，脱氮过程中，微生物硝化反硝 化为主要的去除途径，除磷过程中，填料和磷之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一。 同时，影响人工湿地脱氮除磷效率的主要因素为温度、pH值和溶解氧。 关键词：人工湿地；脱氮机理；除磷机理 中图分类号： 1概述 人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提 出的，指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地，利用自然生态系统中的物理、化学和生 物三重协同作用来实现对污水的净化作用[1,2]。 早期的人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水处理厂出水。由于人工湿地处理 污水具有效率高、投资、运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等特点，目前，已被 国内外许多学者或工程技术人员经过工艺改进或者与其他系统进行组合后用于农业面源污 染[3,4]、城市或公路径流等[5]非点源污染的治理。美国、德国等的一些技术人员还将其推广 应用于处理小城镇、行政事业单位和垃圾场渗出液[6-8]。人工湿地也被用于处理工业废水， 主要集中在应用人工湿地处理矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖工业废水、褐煤热解废水、 炼油废水、油砂废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水[9]，人工湿地处 理工业废水的典型实例如表1所示。近年来，人工湿地还被用来处理污染河水、湖泊水等地 表水水体[10-12]。 表1 人工湿地处理工业废水的典型实例 废水类别国别湿地类型运行时间 褐煤热解德国 SFW 1994-1996 炼油废水澳大利亚 FSW 1994-1996 油砂废水加拿大 FSW 1991-1994 1992-1994 矿山废水美国 SFW 奶品加工新西兰 SFW 1990-1992 1991-1993 油田采出水中国 SFW 食品加工斯洛文尼亚 SFW 1992-1994 1991-1992 造纸废水美国 FSW 含烃废水法国 SFW 1993-1994 目前，由于大量的污水直接排入江河、湖泊中，造成地表水体污染严重，水体富营养化

人工湿地污水净化原理

人工湿地污水净化原理 现阶段，污水排放量增加、居民用水短缺成为社会发展亟待解决的问题。化学、物理和生物三种处理方法是当前较为常用的污水净化手段。近几年，物理处理方法快速更新和发展，以人工湿地为主的各种物理净化手段受到社会各界的关注。人工湿地在污水净化中具有突出的优势，其能够快速适应水质的变化范围，操作简单快捷，污水净化处理效果较好。因此，本研究分析人工湿地运行对污水净化的原理及影响因素。 1 人工湿地的构成、类型 1.1 人工湿地构成 人工湿地是与沼泽较为类似的地貌类型，由人工建造而成，受人工控制。作为综合生态系统，人工湿地贯彻落实了结构与功能协调的原则，从物质循环再生原理角度出发，有效地避免环境再污染。人工湿地可以消解污泥、污水等，使污泥、污水顺着特定方向流动，借助人工介质、土壤、植物等物理因素，使物理、化学、生物发挥协同性作用，从而实现对污泥和污水的处理，是一种新型技术。人工湿地主要由基质、植物、水体、氧微生物防渗层等构成。其中，基质层的构成包括土壤、填料和植物根系;植物的构成包括芦苇、水葱等能够在水饱和厌氧状态下生长的植物;水体不仅能够在基质层流动，也能够在基质表面流动。人工湿地的作用机理，主要是通过滞留、吸附、过滤、沉淀和微生物分解等多种作用，实现对污水、污泥的处理。 1.1 人工湿地类型 1.1.1 以受污染水体划分 人工湿地有不同的类型，以受污染水体划分，最为常见的人工湿地类型是表面流人工湿地系统和潜流式人工湿地系统。 表面流人工湿地系统也被称为自由水面人工湿地，与自然湿地具有类似性，有较多的底泥，水面暴露在大气中。污水一般在人工湿地的表层流动，水位介于0.1 ～ 0.6 m，相对较浅，使得污水中多数有机物的去除是通过人工湿地中生长在水下的植物茎杆生物膜完成。表面流人工湿地操作相对简单，运行费用低，但是水力负荷偏低，污水净化效果不足。潜流式人工湿地系统由单个或多个填料床组成，床体以防水层为主，填充由砾石和土壤构成的基质，表层土壤栽种耐水性较强的植物。污水或污泥从湿地填料床流过，会在填料表面不断渗流，借助填料表面生物膜、植物根等，能够进一步提高污水和污泥的处理效果。此外，地表下流动的水流保温性较好，在对污水或污泥处理时，并不会过度受环境影响，具有良好的卫生条件，因而此种人工湿地是当前最为常用的。 1.1.2 以作用和植物划分 人工湿地类型多样，根据作用机理和植物种类，人工湿地可以分为多种类型。根据作用差异，人工湿地可以划分为 4 种类型。一是人工处理湿地，多用于对城市生活污水、工业生产污水的净化与处理。二是人工水产湿地，多用于农业生产养殖、鱼虾水产养殖。三是人工抗洪湿地，多用于在发生洪水灾害时，减轻和控制灾难，作用较为突出。四是人工生态湿地，多用于维持生态环境平衡，保护物种的多样性发展。 根据栽种的植物差异，人工湿地可以划分为 3 种类型。一是挺水植物人工湿地，植物有部分生长在湿地水下，有部分生长在湿地水上。二是浮水植物人工湿地，植物全部漂浮在湿地水上。三是沉水植物人工湿地，植物全部沉于湿地水下。 2 人工湿地运行对污水净化的原理

永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究

永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究为永定河怀来段水质提标,使八号桥国控断面达到III类水质要求,对永定河怀来段进行水质评价,确定水质污染程度,摸清氮磷的时空分布特征和水质变化规律,是该河段污染源控制、建设官厅水库上游国家级生态保护工程的前提。本文选取永定河怀来段作为研究对象,针对河流富营养化问题进行了为期一年的水质监测,明确永定河怀来段的氮磷时空分布特征,采用综合水质标识指数评价法,对该河段不同时期水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法确定该河段主要污染因子;用聚类分析法确定各个采样点空间分布特征;采用氮磷比和富营养化综合指数评估水体富营养化程度,探索永定河怀来段氮、磷污染现状,分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,解析富营养化风险,以期揭示该河段的水质指标的时空变化特征;使用QUAL2k模型进行污染物迁移转化模拟,并且提出优化方案,使八号桥国控断面能够达到Ⅲ类水体要求,以期对永定河入库污染负荷削减提供参考依据。 永定河怀来段水体整体较差,TN均值为10.60 mg/L,ON和 NO₃^--N为TN的主要的存在形式;TP的均值为0.64 mg/L,SRP占TP的44.85%;春季灌溉回水使永定河干流氮磷的含量显著增加,尤其是ON增加明显。永定河怀来段综合水质标识指数为5.722,为Ⅴ类水体。 永定河怀来段水体污染物主要是氮磷营养盐和耗氧型有机物。永定河怀来段平水期和丰水期表现为磷为限制性营养元素（氮磷比>30,）,而枯水期水质适合藻类生长（7<氮磷比<30）,但由于北方枯水期为冬季,温度较低,爆发水华的可能性较低。 永定河怀来段水体时空变化大多数处在“富”营养化阶段。永定河怀来段干

读《氮磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响》

读《氮磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响》 作者——陈英旭梁新强 前言：本书是陈英旭教授领导的团队对太湖流域水环境近十年来持续研究的成果，从田间中观到区域宏观阐明农田土壤氮磷流失的发生机制和界面过程。估算了区域氮磷流失强度与通量，提出了利用新型硝化抑制剂，生态施肥和生态灌溉等方法圆头阻控氮磷流失的策略和措施建议。 国际上关于农田养分流失提出“最佳管理措施”（BMPs Best Management Practices ）1、农田最佳养分管理，2、农业水土保持技术及其配套措施，3、等高线条带种植技术，4、在水源保护区指定和执行限定性农业生产技术标准。 内容 农业面源污染：泛指污染物从非固定的地点，通过径流汇入受纳水体并引起水体富营养化或其他形式的污染。三大特征：发生具有随机性，排放途径和排放污染物具有不确定性，时空的差异性。研究的核心过程：降雨径流（代表有美国SCS 模型），土壤侵蚀（美国提出的通用土壤流失方程USLE及后来改进的RUSLE），地表溶质溶出（有效混合深度EDI），土壤溶质溶出四个过程。 农业面源研究常用模型：RUSLE CREAMS AGNPS ANSWERS WEPP SWAT 美国农业部农业研究局（US departent of agriculture and agriculture research service USDAARS）在1992年12月正式发行RUSLE（revised universal soil loss equation）RUSLE是一套完整软件，可以测出适用于不同地区不同作物和耕作方式及林地、草地灯土壤侵蚀速率的很小的变化。 农业面源污染主要调控技术：面临的问题，缺乏适合中国农村特色的施肥技术，不合理的田间耕作管理模式。 稻田淹水时期通过降雨径流及排水径流大量流失的氮磷已经成为影响水体环境的一个重要农业面源污染源。研究对杭嘉湖平原的杭州市，湖州市和嘉兴市调查水中典型水生植物浮萍与藻的数量及分布情况，同时以嘉兴双桥农场大田为例，进一步探讨浮萍密度，藻的数量及多样性以及叶绿素a含量对不同施肥量的响应状况。大量研究表明，藻类数量总量与叶绿素a之间有很好的直线正相关关系，可以作为藻类生物量的表征。而叶绿素a含量与浮萍密度之间呈显著的线性负相关，说明浮萍的生长抑制了田面水中藻类的生长于繁殖。 浮萍除了本身吸收大量氮磷外还影响水体硝化和反硝化及氨挥发等主要氮素转化过程,稻田中大量生找的浮萍可加快田面水尿素态氮的水解过程，浮萍可以起到降低氮素流失的潜能作用，浮萍层的存在可明显降低氨挥发损失，同时有利于提高氮素利用率。 硝化作用是在通气条件下由土壤微生物把氨气和某些胺化合物化为硝态氮化合物的过程。SWAT（soil and water assessment tools）主要是模拟和预测不同土地利用类型和多种农业管理措施对流域的水，泥沙，化学物质的长期影响。

人工湿地水质净化机理与工程研究进展

人工湿地水质净化机理与工程研究进展 引言 人工湿地(constructed wetland)是人们仿照自然湿地设计、建造，且可控制和工程化的水生生态系统，一般由人工基质(如土壤、碎石、卵石等)、特定的水生植物(如芦苇、菖蒲、水葱等)、特定的水生动物(如鱼、蛙、水生软体动物等)等组成，是一种独特的“土壤—植物—动物—微生物—水体”生态系统，具备水质净化与环境美化双重功能。研究表明，人工湿地能够利用复合生态系统，通过物理、化学和生物三重协调作用来实现对污水的高效净化。笔者综述了有关人工湿地土壤(基质)、湿地植物、微生物和水生动物对于污水净化的机理研究进展，对人工湿地生态工程技术的最新进展和应用进行了展望。 1人工湿地水质净化机理 人工湿地对污水的作用机理十分复杂。一般认为，人工湿地生态系统是通过物理、化学及生物三重协同作用净化污水。物理作用主要是过滤、截留污水中的悬浮物，并沉积在基质中；化学反应包括化学沉淀、吸附、离子交换、拮抗和氧化还原反应等；生物作用则是指微生物和水生动物在好氧、兼氧及厌氧状态下，通过生物酶将复杂大分子分解成简单分子、小分子等，实现对污染物的降解和去除。 1.1基质净化机理 人工湿地中的基质由土壤、细砂、粗砂、砾石、碎瓦片、粉煤灰、泥炭、页岩、铝矾土、膨润土、沸石等介质中的一种或几种所构成，是湿地植物的直接支撑者，为植物和微生物提供营养，具有巨大的比表面积，易形成生物膜，污水流经颗粒表面时，污染物通过沉淀、过滤、吸附作用被截留，不同的基质有不同的处理能力。湿地基质的类型、结构和肥力状况直接决定湿地植物的类型、数量和质量，并通过食物链影响湿地动物的类群、生长和发育，最终影响湿地生态系统的物质生产。基质也是湿地微生物、水生动物的生活场所，在基质颗粒的周围

人工湿地的一些原理

目录 耗氧有机物的去除 (2) 湿地系统对磷的去除 (3) 对重金属的去除 (3) 湿地系统对氮的去除 (5) 湿地植物的管理 (6) 湿地野生动物的管理 (7) 湿地系统的防止堵塞 (8) 湿地的监测 (9) 进出水装置的管理 (9) 湿地系统的启动 (10)

人工湿地的一些原理 耗氧有机物的去除 人工湿地对污水中耗氧有机污染物的处理效果较好，其对有机物的去除是由于人工湿地植物的吸收利用、基质的吸附及湿地内填料上微生物膜的联合作用的结果。污水中的有机物分为不溶性有机物颗粒和可溶性有机物两部分： 不溶性有机物颗粒在湿地系统的处理原理与悬浮物处理原理相似，通过静置、沉淀、过滤被截留下来，通过微生物的同化作用被去除。可溶性有机物的去除速 度较慢而且在好氧、缺氧和厌氧区，其去除途径各不相同。氧气主要是通过植物的传输进入湿地介质中，因此根系区域内含氧相对较高，属于好氧区域，在此区域有机物的去除通过微生物的增殖和异化作用实现，即有机物经由同化作用合成为新的原生质和通过胞内酶在好氧条件作用下迅速完成生化反应，把有机物降解为二氧化碳、水等并放出能量。 其中，前者占大部分，所有这些增殖的微生物可以通过对填料的定期更换或者对湿地植物的收割而将其从湿地系统中除去。在远离根系的缺氧区域，有机物通过生物膜被吸附，缺氧微生物通过代谢作用把好氧条件下难降解的有机物降解。而在离根系区更远的厌氧区域，由于缺乏进行以上生化反应的溶解氧条件，因此发生的是厌氧消化过程，在这个过程中通过兼性细菌和厌氧细菌的发酵作用降解有机物，使部分有机物经过一级代谢和二级代谢分解为二氧化碳、硫化氢等所释放的能量供微生物增殖用。有研究表明COD和BOD的去除与各种微生物数量都有明显的相关性。由此可见，微生物的作用是人工湿地废水中有机污染物降解的主要机制。