前期干旱天数对生物滞留系统除氮性能的影响

生物滞留系统是海绵城市建设的优选设施之一,但其对氮素的去除特性受前期干旱天数(ADD)影响较大.通过设计不同ADD(1、2、3、5、7、12和22 d)条件,形成7种恒定干湿交替周期的生物滞留系统,研究ADD对氮素去除性能的影响,并根据不同ADD条件下氮还原酶和微生物种群的空间变化规律,分析ADD对生物滞留系统除氮过程的影响机制.结果表明,生物滞留系统对NH+4-N的去除受ADD影响不显著,但去除率会因填料水力渗透性能和植物生长状况的影响而呈现较大的波动性;当ADD从7 d增至22 d时,NO-3-N和TN去除率随ADD的增加而减小.ADD在一定程度上影响土壤中硝酸还原酶(NaR)、亚硝酸还原酶(NiR)和羟胺还原酶(HyR)的空间分布;生物滞留系统中氮素转化过程受淹没层含水率调控,且NO-3-N可通过淹没层中氮还原酶的次第催化还原作用发生硝酸盐异化还原成铵(DNRA),进而影响NH+4-N的去除.ADD会显著改变土壤微生物群落结构及其空间分布,影响系统对不同形态氮的综合去除能力.其中,较短ADD(1~5 d)条件下,具反硝化能力的Firmicutes为优势菌门,其优势菌属Clostridium_sensu_stricto_1还具有DNRA功能.结果证实,恒定干湿条件下ADD对生物滞留系统中氮素的去除能力、氮还原酶活性以及微生物种群结构空间变化存在一定的影响.

基于水质水量监测的武汉市雨水径流污染特征分析

以武汉市茶山刘分流制排水区域为例,基于4场雨水径流水质水量监测资料,采用初始冲刷无量纲累积分析M(V)曲线分析了雨水径流初始冲刷效应,并使用SPSS软件对4场降雨事件的水质指标进行相关性分析。结果表明,武汉市雨水径流污染物COD、TP、TN、NH_(3)-N的降雨径流平均浓度分别为地表水Ⅴ类标准的4.9、6.2、13.0、9.7倍,雨水径流污染负荷较高;降雨强度和前期干旱天数是影响初始冲刷效应的主要因素,截流前40%~60%的径流量可截流大部分污染物;降雨强度不大时,雨水径流中SS与COD、TP、TN有较强的相关性;降雨达到暴雨级别时,雨水径流中SS仅与COD呈现相关性;降雨强度不大的降雨事件,可通过去除SS来削减雨水径流污染物量;对于暴雨时的雨水径流,通过去除SS削减污染物量的效果不显著。

径流输入性氮在生物滞留系统中的转化与归趋

为探究径流输入性氮在生物滞留系统多介质中的即时转化规律与归趋特性,以水、植物、土壤、微生物等多介质中的氮素为研究对象,采用^(15)N同位素示踪技术考察场次径流输入性氮在多介质中的即时赋存形态与含量,分析不同前期干旱天数(ADD)形成的干湿交替条件下氮的转化特性与多介质归趋。结果表明,径流输入性NO_(3)^(-)-N可同时发生反硝化与硝酸盐异化还原成铵(DNRA)作用,且两者存在协同性。适当的干旱可促进气态氮排放,使其成为NO_(3)^(-)-N的主要归趋路径。但干旱也增加了淋洗排放风险,尤其是长期干旱(ADD=22 d)会抑制反硝化与DNRA作用,显著增加淋洗排放归趋分配比例(高达32.30%)。土壤对NO_(3)^(-)-N的非生物固定和微生物固持作用随ADD的增加而减弱,但长期干旱条件下根际耐干旱微生物成优势菌后可强化土壤的归趋作用,并通过协同竞争作用促进植物对NO_(3)^(-)-N的直接吸收。径流输入性NH_(4)^(+)-N在干旱条件下易以NO-3-N形式发生淋洗排放,但淋洗排放比例最大仅为0.34%。土壤对NH_(4)^(+)-N的归趋以微生物固持作用为主,且归趋分配比例显著高于NO_(3)^(-)-N。干旱期土壤含水率可调控微生物固持和非生物固定作用发生的空间与强度。植物对NH_(4)^(+)-N的吸收主要与植物生物量有关,且营养和水分双重胁迫作用会促进植物根系对NH_(4)^(+)-N的吸收。以上结果证实,不同形态氮在多介质中的即时转化路径和分配比例受ADD影响而存在较大差异,且长时间干旱易发生NO_(3)^(-)-N淋洗排放。