湿地生态系统微生物驱动氮循环过程分析

立足湿地生态系统,针对微生物驱动氮循环过程,从菌属水平上分析总结关键环节的发生特点、分布情况、氮去除贡献,综合对比分析各环节的协同和竞争关系,酶水平上微生物的差异以及N_(2)O释放特征。对比分析认为,微生物驱动氮循环过程可分别以N_(2)、N_(2)O的形式实现氮去除,后者不符合环境保护的要求;驱动氮循环过程的微生物在不同生境条件下存在差异的根源在于,微生物在酶水平上的差异;有待开展系统性的量化评价,以推动湿地生态系统N_(2)O释放调控机制的建立。

污染物在农田溪流生态系统中的动态变化

氮是地表水体发生富营养化的主要因子 ,河流系统是氮输出的主要运移通道 ,养分在河流生态系统中的持留和趋向控制着污染物的输出。以巢湖流域一个受人为活动严重影响的农田源头溪流——六岔河为研究对象 (包括 4个渠道型、1个水塘型和 3个河口型断面 ,对应长度分别为 1 .3km、0 .1 5 km和0 .36km) ,设置 9个监测点研究总氮 ( TN)、硝酸盐 ( NO3- N)、氨态氮 ( NH+4 - N)和总悬浮物 ( TSS)在溪流生态系统中的持留 ,评价人为严重干扰下的农田溪流生态系统在非点源污染物运移中的生态功能。结果表明 :TN、NO3- N、NH+4 - N和 TSS在溪流中的持留、释放受溪流的河流形态影响 ,水塘型和河口型断面是污染物持留的主要区域 ;TN、NO3- N、NH+4 - N和 TSS在水塘型和河口型断面内的持留量分别占溪流持留量(基流、径流持留量的和 )的 61 %、47%、75 %和 5 6%。降雨 -径流过程中发生的持留是污染物持留的主要部分 ,TN、NO3- N、NH+4 - N和 TSS的持留量分别占溪流持留量的 93%、97%、89%和 96% ;渠道型断面是溪流最主要的内在污染源 ,污染物释放量占溪流释放量的 90 %以上 ;受水塘型断面出口处的水坝影响 ,位于水塘前的渠道型断面在基流和降雨 -径流过程中均有效地持留污染物 。

非点源污染物在多水塘系统中的流失特征研究

采用现场布点采样及室内分析方法,以位于巢湖流域的一个子流域——鲍家塘流域为例,研究了传统灌溉系统——多水塘系统对农业流域非点源污染TN,NO3--N和NH4+-N等的产生、运移过程的影响,以及流域不同土地利用类型在非点源污染物产生、运移过程中的生态功能。结果表明,流域输出的氮素主要以NO3--N,NH4+-N为主,在不同景观具有显著性差异;施肥水田是流域最主要的“源”景观,在降雨径流过程大量输出养分和悬浮物;水塘、荒地、没有施肥水田持留养分和悬浮物,是流域非点源污染物的“汇”景观;多水塘系统的沟渠是污染物的主要运移通道。鲍家塘子流域中农田-渠道-水塘系统影响非点源污染物的产生、运移过程,同时多水塘系统截留降雨径流,减少流域非点源污染物的输出。

磷在农田溪流中的动态变化

磷是水体富营养化的限制因子 ,河流系统是农业非点源污染物的主要运移通道 ,污染物在河流中的持留控制着污染物向受纳水体的输出 .本次研究对象是巢湖流域一个长约 1 8km的农田源头溪流六岔河 ,河流由 4个渠道型、1个水塘型和 3个河口型断面构成 ,长度分别为 1 3km、0 1 5km和 0 36km .在河流上设置 9个监测点研究总磷、磷酸盐和悬浮物在六岔河中的持留空间特征 ,评价人为严重干扰下的农田溪流在农业非点源污染物运移中的生态功能 .结果表明 :总磷、磷酸盐、悬浮物在溪流中的持留和释放受溪流的渠道型、水塘型和河口型断面控制 ,水塘型和河口型断面是污染物持留的主要区域 ,总磷、磷酸盐和悬浮物在水塘型、河口型断面内的持留量分别占溪流持留量的 5 8%、77%和 5 8% ;污染物在降雨 径流过程中的持留是溪流持留的主要部分 ,总磷、磷酸盐和悬浮物的持留分别占溪流持留量的 96 %、98%和 93% ;渠道型断面是溪流最主要的内在污染源 ,总磷、磷酸盐和悬浮物的释放分别占溪流释放量的 93%、99%和 94 % ;养分和悬浮物在渠道型断面中具有不同的持留特性 ,而位于水塘前的渠道型断面在基流和降雨 径流过程中均能有效地持留污染物 .

筑坝对河流生态系统影响研究进展

河流是陆地生态系统和水生态系统间物质循环的通道,筑坝人为改变河流物理、化学、生物地球化学循环模式,影响河流生态系统的结构、功能。分析了筑坝对河流水文水力特性、生源要素(氮、磷、硅等)、水生态系统结构和功能的影响以及河流生态系统恢复等研究的进展。随着水库成为陆地水分循环的一个主要组成部分,对流域生态系统健康的影响日益显著,进而对大坝的生态效应、河流生态恢复等需要进行深入的研究,减轻大坝的负面效应。

农业非点源污染物在水塘景观系统中的空间变异性研究

农业非点源污染是流域不同景观结构对降雨的一种综合响应过程,景观格局影响非点源污染物的产生和运移。本文研究安徽鲍家塘子流域中水田、秧田、水塘、荒地、沟渠等不同土地利用类型的总磷(TP)、速效磷(DRP)在土壤中的空间分布,以及降雨径流过程中TP、DRP、溶解态总磷(DTP)、悬浮物(TSS)在多水塘景观结构中的动态变化。结果表明:养分在流域不同景观组分土壤中的空间变化,是人为干扰景观异质性的综合结果;磷素输出以颗粒态磷(TP-DTP)为主,在不同景观中具有显著性差异;施肥水田是最主要的“源”景观,在降雨径流过程大量释放养分和悬浮物;水塘、荒地、没有施肥水田持留养分和悬浮物,是流域的“汇”景观,水塘有效地持留颗粒态磷;水塘系统中的沟渠是非点源污染物的主要运移通道。因此,通过对流域土地利用和景观格局的优化调整,达到对流域景观中养分过程的有效管理,实现对农业非点源污染的控制。

水塘系统对农业流域水资源调控的定量化研究

本文以一个典型农业小流域为对象,定量化研究水塘系统对流域因作物需水引起的水资源短缺的调控功能。结果表明,六岔河流域的水塘系统蓄水容量6 72万m3,在不同水文年均能有效地调控流域水资源的时空分布,满足作物生长需求。六岔河流域的多数降雨径流被水塘系统截留,减少流域径流输出;在连续流过程中,流域径流峰值急剧降低。水塘系统能够截留日降雨强度为144mm降雨产生径流的90%,径流峰值大大降低。由此说明水塘系统是雨水资源可持续利用的一种有效方法。

研究湿地有效面积对暴雨径流调控作用的多因子模型

根据湿地系统水量平衡及植物生长的需求 ,考虑了流域的降雨量、湿地土壤下渗量、降雨时间间隔、水面蒸发量、植物蒸腾量、排水量等主要的水文因素 ,推导出具有广泛意义的人工湿地面积 降雨径流截留率模型。模型的参数确定简单 ,应用方便。我们以巢湖边的六岔河小流域为例模拟了在不同降雨过程、截留率和降雨时间间隔的湿地面积变化 ,并且与实测数据进行对比。结果表明 。

水利水电工程重大变更环境影响管理有关问题探讨

通过对水利水电工程变更的原因、重大变更及其环境影响管理等内容进行系统梳理,比较水利、水电工程中重大变更内容,提出根据水利水电工程变更的环境影响需要,应尽快制定水利水电工程重大变更环境影响管理的具体技术指标,建立重大变更环境管理制度,完善水利水电工程环境保护管理制度。

氮素在河流生态系统中的滞留研究进展

河流是陆地生态系统和水生生态系统物质循环的主要连接通道,氮素在河流生态系统中发生复杂的物理、化学、生态过程,氮素的滞留影响输出形态、负荷,人为活动改变滞留过程,加剧水体富营养化。总结了国内外河流生态系统中的氮素滞留方面研究。滞留主要受控于生物因素和非生物因素,需要恢复河流生态系统的结构和功能,加强氮素滞留,改善区域水环境。

六岔河流域多水塘-沟渠系统中土壤养分空间变异特征研究

借助地理信息系统,利用地统计学中的半变量变异函数研究了巢湖北岸六岔河流域多水塘-沟渠系统中的土壤养分空间变异特征。研究结果表明:土壤中有机物(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨态氮(NH4-N)、硝态氮(NO3-N)的空间变异函数理论模型均符合球状模型,总磷、氨态氮、有机物空间异质性中的结构性变异大于随机变异;总氮、硝态氮的结构性变异小于随机变异。有机物、总氮、总磷、氨态氮、硝态氮等空间自相关范围具有明显的差异性,变化范围为123.9～517.36m,呈现出氨态氮>硝态氮>总氮>有机物>总磷,变化范围相差4倍左右,上述差异主要与养分特性、土地利用以及多水塘-沟渠系统景观等因素关系密切。

大坝的河流生态效应及对策研究

在河流上建坝改变了河流的水文、水力特性,物理化学特性以及河流生态学特性,严重影响河流生态系统的结构和功能,成为河流生态系统研究中的热点问题。研究表明,大坝对河流生态系统的生态效应是规划、建造、设计以及大坝泄流等过程的复合函数,需要在大坝的规划、设计、建造、运行过程中,根据河流生态系统的特点,充分考虑流域土地利用、生态恢复、流量适应性管理等措施,减轻大坝对河流生态系统的影响,实现流域水资源的可持续发展,从而达到人与自然和谐发展的目的。

利用生态技术治理农村水环境

农村水环境恶化的实质是农村生态系统失调,营养物质向系统外转移的结果。生态工程是进行流域生态修复、强化物质循环的有效方法。农村水环境的治理策略应着眼于污染物迁移和源头污染控制两个方面,其中水塘系统、植被缓冲带、湿地系统、生态农业、坡面生态工程和污染物生态处理等生态治理技术可形成控制农村水污染的流域生态工程,在农业生态系统内形成一种和谐的自然—社会—生态关系,促进流域农业的可持续发展。

三门峡水库运行水位对湿地水文过程影响研究

通过对三门峡库区湿地生态系统的水文过程及主要影响因素的调查和分析,研究水库运行水位变化对湿地生态系统水文过程的影响及主要生态效应,为恢复和维持河流生态系统健康提供依据。研究发现,降低水库运行水位,库区湿地面积将大幅度减少,湿地生态需水供给受阻,湿地生境状况出现不利变化,部分湿地将丧失原有的生态功能;湿地生态系统的水文过程变化将导致湿地多样性和景观结构、格局发生明显变化,严重影响区域的景观格局和生态安全;水库运行水位降低,将使库区周边地下水位降低,使地下水的供需平衡更趋恶化。鉴于生态问题的复杂性,需要对运行水位的生态效应进行长期、全面研究,以便采取有效的控制措施和对策。

新型城镇化中的规划水资源论证关键问题

随着社会经济的不断发展,我国已经进入城镇化高速发展阶段,水资源保障成为直接关系社会经济发展、战略布局等城镇化重大措施实施的重要资源制约因素。城镇化的规模、人口、经济等通过改变降雨—径流—蒸发模式影响水资源承载特征,迫切需要研究基于量水而行、因水制宜和以水定城、以水定产需求的新型城镇化规划水资源论证模式和管理体制。针对现有规划水资源论证中的不足,建议进一步完善规划水资源论证的法律法规体系和规章制度,明确规划范围、审查主体、审查程序等,完善规划水资源论证的技术导则,攻克水资源承载力等关键技术,形成节水优先、空间均衡、系统治理的新型城镇化水资源管理模式,促进我国生态文明建设。

滇池水体富营养化及控制措施评价

本文以叶绿素、总磷、总氮、高锰酸盐指数和透明度等表征富营养化的指标作为评价因子,综合评价和分析了滇池水体富营养化变化特征。在此基础上,总结了过去滇池水体富营养化的防治措施,指出滇池污染治理应围绕水污染控制、水资源开发利用和生态恢复三大问题进行环境工程治理和生态环境治理。

大型水利水电工程“三通一平”环境影响管理有关问题探讨

随着大型水利水电工程不断建设,建设单位、环境影响评价单位、环境保护行政主管部门等对"三通一平"建设内容存在不同理解,导致出现部分工程未批先建、违规建设等问题,"三通一平"环境影响问题日益引起环境保护主管部门高度关注。针对大型水利水电工程"三通一平"、主要环境影响和环境管理中存在的问题,提出相应的建议和对策。

基于SWMM与NSGA-Ⅱ耦合的城区雨水泵站多目标优化调控

针对城区复杂水系统中雨水泵站的调控系统性弱和优化时效性慢的问题,将SWMM的水量水质过程模拟与NSGA-Ⅱ的快速非支配排序进行深度耦合,从减缓城区内涝、控制面源污染负荷输出与减低耗电量的角度,建立了多线程并行计算和带有决策者偏好的城区雨水泵站多目标优化调控模型。对天津空港经济区的雨水泵站优化调度进行实例研究,结果表明,与常规调度方式相比,在典型设计降水情景下,该优化模型在不显著增加节点积水累计时间的前提下,减少输出了1383.34 kg的污染负荷,节约了621.92 kW·h电能,求解速率可提升至单线程串行计算的4.2倍。该优化方案充分利用了泵站调蓄池的库容缓冲和水质稀释作用,减缓了场次降水对于城区水环境的瞬时冲击影响,降低了运行成本。

鄱阳湖水环境演变特征研究

鄱阳湖水质安全是鄱阳湖生态经济区规划实施的重要物质基础,也是长江流域生态安全的重要组成。本文通过收集湖区主要水质监测断面2003-2008年逐月监测资料,采用单因子评价、湖泊富营养化评价、季节性肯达尔检验等分析主要河流、湖泊水环境演变特征。研究表明,鄱阳湖区现状水质较好,全年、汛期、非汛期的Ⅰ-Ⅲ类水面积比例分别为63.9%、99.3%、40.8%,水体处于中营养-轻度富营养化状态。赣江、抚河、修河等入湖控制断面Ⅰ-Ⅲ类水比例高于90%,乐安河、长江等控制断面Ⅰ—Ⅲ类水质比例高于70%,湖口断面现状水质较差,Ⅳ类及以下水质比例高于30%。随着鄱阳湖流域社会、经济的发展,部分水质断面污染物浓度增加,湖泊Ⅰ-Ⅱ类水面积比例呈下降趋势,需要采取有效措施,减少流域污染物排放量和入湖量,实现一湖清水的目标,为水利枢纽工程实施提供良好的水环境条件。

城镇化进程中农村水资源保护相关问题思考

随着我国进入城镇化高速发展阶段,水资源作为支撑城镇化发展的基础资源,已经成为部分区域城镇化的重要制约因素之一。农村城镇化改变降雨—径流—蒸发水资源循环模式,影响水资源循环特征,造成水资源涵养能力不足、生态基流难以保障等,而生活污水、工业废水排放,暴雨径流等严重影响河流水质,迫切需要研究基于"量水而行、因水制宜"需求的新型农村水资源保护模式。本文针对现有农村城镇水资源保护中的不足,建议强化农村城镇化中的规划水资源论证地位,完善水资源全过程管理,以区域水资源整体作为农村城镇水资源保护的着力点,全面落实最严格水资源管理制度,形成节水优先、空间均衡、系统治理的农村水资源保护模式。