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安吉县深溪河流域塘—湿地系统治理农业面源污染研究

作　者: 刘光彦
导　师: 何丙辉；张建锋
学　校: 西南大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 面源污染人工塘湿地 TP TN
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

深溪河流域位于浙江省安吉县重要水源地——老石坎水库上游,同时作为黄浦江的主要源头,由于化肥、农药、家畜粪便、生活污水,以及水土流失经降雨径流、淋溶和农田灌溉回归水进人水体而造成的农业面源污染,已经严重威胁到老石坎水库的水质和下游水的水质。由于其对生态环境影响广泛,发生具有随机性,污染物来源和排放点不固定,排放具有间歇性,污染负荷时空变化幅度大等特点,比起点源污染其监测、控制和处理更为困难。本研究针对安吉深溪河流域农业面源污染的现状,采用人工水塘系统、近自然的森林生态系统和湿地生态系统相结合的方式将污染径流分层控制、分层净化。通过对深溪河流域中的中张溪和深溪河定点采样分析,研究了在流域特定的气候、土壤条件下,塘.湿地复合系统对污染水的处理效能与特性,分析了进水浓度、时间变化等因素对污染物去除率的影响,主要结论如下:(1)2008年,洪家村深溪河下游水稻田排水的总氮、总磷、COD分析结果表明:农田出水中总氮浓度一直超出国家规定的V类水质标准、出水总磷浓度除5月较高外,其他月份浓度均未超过0.2mg/L。TN的排放在5月、7月达到小高峰,其中水稻田排水总氮在7月份达到最高33.3mg/L,总磷含量在5月份达到最高1.99mg/L,分别超过中国地表水环境质量标准中规定的V类水中的氮磷含量16.7倍和5倍。水稻田排水COD值也与总氮总磷的变化规律类似,在监测期间水稻田排水COD值平均为51.4,大大超出国家规定的V类水质标准,高峰出现在5月与7月,水质COD值分别为121mg/L、99mg/L。造成这种情况的原因主要是:污染主要由上游村庄生活污染源造成,洪家村深溪河下游受农田污染影响较大,污染物流失高峰基本上与降雨高峰及农田施肥、施用农药季节一致。(2)2008年5-10月间洪家村人工塘和中张溪人工塘对农田高污水质总氮和总磷的去除效果表明:2008年5-10月间中张溪和洪家村人工塘进水口水质总氮浓度波动较大。5月中旬和6月中旬中张溪人工塘进水总氮的浓度相比其他月份较低,相应的,人工塘对TN的去除率较相对较低,分别只有9.9%和14.5%;洪家村人工塘5-6月进水总氮的浓度较低,相应的,人工塘对TN的去除率也较相对较低,最高只有27.6%。而7-8月间两座人工塘进水总氮浓度较高,中张溪人工塘与洪家村人工塘进水总氮浓度最高分别达到6.4mg/L与6.9mg/L,此时中张溪人工塘与洪家村人工塘对TN的去除率最高分别达到63.4%和37.4%。而中张溪塘与洪家村塘的TP去除率波动性较大,在人工塘进水TP浓度较高的月份期间,系统表现出比较好的去除效果,在2008年6月和8月份中张溪人工塘进水水样中总磷浓度较高,平均总磷浓度分别达到0.072mg/L和0.155mg/L,去除率在40-60%之间。不过在一部分时间里,两人工塘系统出水TP含量要高于塘中进水TP量。(3)在湿地系统中,植物净化床TN、TP去除率受进水质量浓度影响较大,通常进水TN质量浓度越高,去除率也越高。7月份至8月初,湿地系统对水质中总氮的净化效果较好,湿地植物对污水总氮的净化率达到了50%左右,而其他月份湿地出水水质与进水水质差异不大,这是因为7、8月是植物生长的旺季,污染物去除比较明显。但是8月下旬至9月初进出水浓度变化不大,去除率也比较低,主要由于这段时间降雨比较多,造成湿地部分植物被淹没,起不到净化水质的效果。(4)洪家村深溪河下游塘-湿地复合系统在5-10月间人工塘-湿地复合系统对农田高污水质总氮的去除效果表明:5月和7月农田排水中总氮、总磷的浓度及COD值达到最高水平,其中总氮在7月份达到最高33.3mg/L,总磷含量在5月份达到最高1.99mg/L,分别超过中国地表水环境质量标准中规定的Ⅴ类水中的氮磷含量16.7倍和5倍。同时人工塘-湿地复合系统对富营养化污水的去除率也达到最高,对水中总氮的去除率最高达90%,对水中总磷的去除率最高达98%,对污水COD去除率最高达到82%,5-8月间塘-湿地复合系统对污水总氮平均去除率为75.5%,对总磷平均去除率为74.2%,对COD平均去除率60%。湿地出水出水水质中,平均总氮含量达到1.50 mg/L,平均总磷含量为0.039 mg/L,平均COD值23.8mg/L,三项指标分别达到国家规定的Ⅳ类Ⅱ类和Ⅲ类地表水环境质量标准。虽然部分时间段湿地出水水质中总氮含量仍劣于在类水质标准,但考虑到农田排水的高污特性,达到这样的高去除率是较为理想的。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
第1章绪论  12-22
  1.1 农业面源污染的概念与组成  12-13
    1.1.1 农药、化肥污染  12
    1.1.2 农膜"白色污染"  12-13
    1.1.3 养殖业污染  13
    1.1.4 农作物秸秆等废弃物  13
    1.1.5 居民生活污水和废弃物  13
  1.2 农业面源污染的特征  13-14
    1.2.1 随机性  13-14
    1.3.2 广泛性  14
    1.3.3 不确定性  14
    1.3.4 动态迁移性  14
    1.3.5 时空变化性  14
    1.3.6 污染的滞后性和潜在威胁性  14
    1.3.7 复杂性  14
  1.3 研究目的及意义  14-15
  1.4 国内外研究现状  15-19
    1.4.1 生态农业技术  16
    1.4.2 人工水塘技术  16-17
    1.4.3 植被缓冲带技术  17-18
    1.4.4 湿地生态系统  18-19
    1.4.5 土地利用方式优化  19
  1.5 塘-湿地系统技术及应用  19-20
    1.5.1 系统概况  19-20
    1.5.2 系统组成  20
  1.6 系统防治农业面源污染的机制  20-21
    1.6.1 人工水塘净化机制  20
    1.6.2 人工湿地净化机制  20-21
  1.7 系统净化流程  21-22
第2章实验方法  22-26
  2.1 研究目标与内容  22
  2.2 研究区概况  22-24
    2.2.1 自然地理概况  22
    2.2.2 气候条件  22
    2.2.3 水文条件  22
    2.2.4 土壤条件  22
    2.2.5 水土流失现状  22-23
    2.2.6 面源污染现状  23
    2.2.7 人工水塘系统建设概况  23-24
    2.2.8 植被缓冲带建设概况  24
    2.2.9 河口湿地建设概况  24
  2.3 技术路线  24
  2.4 实验方案  24-26
    2.4.1 采样点选取  24-25
    2.4.2 主要技术指标及测定方法  25-26
第3章结果与分析  26-42
  3.1 面源污染物的产生、运移规律及时空分布研究  26-29
    3.1.1 中张溪源头水TN、TP污染负荷变化  26-27
    3.1.2 洪家村农田排水TN、TP污染负荷变化  27-29
    3.1.3 小结  29
  3.2 人工塘渠系统对农田高污染水质的净化研究  29-35
    3.2.1 人工塘渠系统对TN的去除效果分析  29-32
    3.2.2 人工塘渠系统对TP的去除效果分析  32-35
    3.2.3 小结  35
  3.3 人工湿地对污染物的净化效果研究  35-37
    3.3.1 人工湿地对TN的去除分析  35-36
    3.3.2 人工湿地对TP的去除分析  36-37
  3.4 人工塘-湿地复合系统对面源污染物的去除效果  37-42
    3.4.1 小结  40-42
第4章结论与讨论  42-44
  4.1 结论  42-43
  4.2 讨论  43-44
参考文献  44-50
附图  50-51
致谢  51-52
参与科研课题及发表论文情况  52

安吉县深溪河流域塘—湿地系统治理农业面源污染研究

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