污染负荷及植被生物量变化对缓冲带污染物净化效果的影响_吴建强
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[ 3]
1426 供借鉴。
环 境 工 程 学 报
第 2卷
月一次 , 共 6 次。污水经过平板流入试验槽, 待形成 稳定表面径流后从漏斗处采集径流水样, 检测因子 包括 SS 、 TN 和 TP。试验分析方法参照 水和废水 监测分析方法
[ 9]
1 材料与方法
1 . 1 试验装置 试验装置 由钢化玻璃试验槽和不锈钢托架组 成 , 前端设置配水平板 , 后端设置集水平板和漏斗以 收集径流水 , 后端下部加 设出水笼头 , 收集渗流水
E ffects of pollutant loads and vegetation biom ass of buffer strips on runoff purification
W u Jianqiang H uang Shenfa H uang Yuchi W ang H ongyang
( Shangh ai A cadem y of Environm ental S cience , Sh anghai 200233 )
[ 1, 2]
理障碍 , 从而达到改善水质的目的 。 本文作者利用自行设计的试验装置, 选择上海 地区 5 种土著草本植被种类 , 开展缓冲带面源污染 防治试验研究, 旨在对比、 分析植被种类、 生物量和 污染负荷变化对缓冲带污染物净化效果的影响 , 为 上海地区面源污染控制缓冲带技术的研究和实践提
1 . 2 土壤基质与植被 ( 1) 土壤基质 : 试验土壤取自苏州河上游东风 港坡岸 , 土质类型主要为青紫泥和沟干泥 , 质地略显 粘重。 被 ( 2) 植 被: 选用 上 海 地区 常 见 的 5 种 草 本 植 百慕 大 ( Cynodon dactylon )、 高 羊茅 (F estuca
基金项目 : 上海市科学技术委员会科研计划项目 ( 04D Z12032) 收稿日期 : 2008 - 02- 22 ; 修订日期 : 2008- 04 - 10 作者简介 : 吴建强 ( 1977~ ) , 男 , 硕士 , 工程师 , 主要从事水环境 污染 治理和生态修复研究工作。 E-m ai: l w u jq @ saes . sh. cn
( 上海市环境科学研究院 , 上海 200233) 摘 要 模拟上 海地区农业面源污染和降雨特征 , 进行缓 冲带污 染物净 化效果 和植被 生物量 监测试验 研究。结 果表 明 : 植被缓冲带对径流污染物质 的净化 效果 明显 高于空 白对 照 , 百 慕大 缓冲 带 SS 截留 率最高 , 达 到 74 % ; 白 花三 叶草 对 TN、 TP 的净化效果最好 , 去除率分别为 28 % 和 25 % ; 百慕大 和白花 三叶草生 物量最 大 , 栽 种当年 9 月份 , 两者 地上部 分的 生物量鲜重分别达到 了 6. 14 和 6. 49 kg /m 2, 百慕大生长速度最快 , 当年 9 月份生物 量几乎达到 5 月份的 6 倍 ; 植被生 物量 增长明显提高了缓冲 带截留径流污染物的效果 , 缓冲带 SS 截留率与 生物量 成显著 线性相 关 , 而 污染负 荷变化 对缓冲 带污 染物净化效果的影响 很小 , 明显弱于植被种类和生物量的变化。 关键词 污染负 荷 生物量 缓冲带 净化效果 中图分类号 X703 1 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2008) 10-1425-05
第 2 卷 第 10 期 2 0 0 8年 1 0月
环境工程学报
Ch in ese Journal of Env iron m enta l Eng ineering
Vo. l 2, N o. 1 0 O ct . 2 0 0 8
污染负荷及植被生物量变化 对缓冲带污染物净化效果的影响
吴建强 黄沈发 黄宇弛 王虹扬
2 结果与讨论
2 . 1 径流 SS截留效果 为了考察植被缓冲带与空白对照以及不同植被 缓冲带之间径流污染物净化效果的差异 , 对 5~ 10 月 6 次试验数据取平均值进行分析, 径流 SS截留效 果如图 2 所示。
图 1 试验槽设计示意图 F ig . 1 Schem atic d iagra m o f test ce ll
A rund inacea )、 白花三叶草 (T rif olium repens )、 黑麦草 (Lolium p erenne) 和马蹄金 (D ichondra rep ens ), 于 2005 年 3 月栽种, 构建植被缓冲带, 并设置空白对照带。 1 . 3 试验方法 上海地区年 均降雨量 1 104 . 4 mm, 降雨天数 130 d 左右, 主要集中在 5 月至 10月的汛期, 此期间 极易因暴雨而产生地表径流污染水体水质。因此 , 选择汛期典型工况条件 , 并根据上海地区农业面源 [ 7, 8] 污染特征 , 人工配置污水, 开展本试验研究。具 体试验条件及取样方法如下: ( 1) 降雨量和降雨历时 : 30 mm, 45~ 60 m in ;
图 2 不同植被缓冲带径流 SS 进出水浓度及去除率 F ig . 2 SS concentrations and remova l rates in runoff o f different bu ffers
由图 2 可以看 出, 在 进水 SS 平均浓 度为 137 m g /L 的条件下, 百慕大缓冲带出水平均浓度最低 , 仅为 38 m g /L, 去除率达 到 74 % , 其 次为白花三叶 草、 马蹄金、 高羊茅、 黑麦草和空白对照, SS 截留率 分别为 68% 、 64% 、 59% 、 32% 和 8 % 。究其原因 , 在 实验期间, 暖季型草本百慕大生长有浓密的匍匐茎 , 覆盖于整个土壤表层 , 能充分拦截径流中悬浮物质 ,
而黑麦草则由于在高温状态下长势很差, 从而降低 ( 2) 污水配置 : 采用碳酸氢铵、 过磷酸钙和泥土 了其截留污染物质的能力。相对于空白对照而言 , 颗粒配制污水, 主要模拟面源污染中的氮、 磷 和 SS 植被的存在能明显提高缓冲带对径流污染物质的截 污染物质; 留效果。 ( 3) 监测方 法: 试验从 2005 年 5 月 开始, 每个
[ 3~ 6]
。缓冲 带是以 植被 作为 其存 在的主 要标
志 , 植被在缓冲带中不仅仅起到绿化、 美观的作用 , 更多的是对农田地表径流、 废水排放、 地下径流及深 层地下水流中携带的营养物质、 沉积物和有机质等 污染物质在进入水体之前起到一个净化和过滤的缓 冲作用 , 截留污染物质进入河流和湖泊等接纳水 体 , 形成了一个阻碍污染物质进入水体的生物和物
2
h)。在此条件下 ,
各植被缓冲带对径流污染物净化效果如图 5 和图 6 所示。
图 3 不同植被缓冲带径流 TN 进出 水浓度及去除率 F ig . 3 TN concentrations and re m ova l rates in runo ff o f different bu ffers
由图 3 可以看出 , 植被缓冲带对径流 TN 的净 化效果不明显, 主要是因为径流水在缓冲带表面流 过 , 时间较短 , 植物的吸收和微生物的降解功能没能 得到体现。对比 6 个实验带, 在进水 TN 平均浓度 为 15 . 6 m g /L 的条件下 , 白花三叶草缓冲带径流出 水 TN 平 均浓 度 最低 , 为 11 . 50 m g /L, 去 除 率为 28% , 其次为百慕大、 高羊茅、 马蹄金、 黑麦草和空白 对照, 其中黑麦草的去除 率仅为 10 % , 空白对照则 为 6% 。 2 . 3 径流 TP 净化效果 径流 TP 净化效果如图 4所示。
第 10 期
吴建强等 : 污染负荷及植被生物量变化对缓冲带污染物 净化效果的影响
1427
2 . 2 径流 TN 净化效果 径流 TN 净化效果如图 3所示。
2 . 4 TN、 TP 污染负荷变化对净化效果的影响 6 次试验中人工配置的污水 , TN、 TP 污染负荷 2 不同, TN 进水负荷范围为 2 . 337~ 10 . 133 g /( m h) , T P为 0 . 177~ 0 . 387 g / ( m
;
[ 10]
( 4) 生物量取样方法: 采用重量样方取样法 , 沿试验槽长度方向平均取 3 个点 , 每个点面积 6 cm 6 cm, 称重地上部分生物量, 取 3点平均值然后换
2
( 见图 1)。试验槽置于托架之上, 设计坡度为 4 % 。 算为单位面积 ( 1 m ) 地上部分生物量。生物量计 量分为鲜重和干重, 取样之后立即用分析天平称重 得到鲜重, 样品在恒温 85 烘箱内烘干 24 h称重得 干重。试验总共取样生物量 3 次 , 分别是 5 月、 7月 和 9 月。
源自文库
Abstract A series of experi m ents of runo ff po llu tion purification and b iom ass o f buffer strip s w ere conduc ted w ith the si m ulat io n o f the characteristics of agricultural area pollution and rainfall in Shangha.i Resu lts show ed that the purificatio n effic iency to runo ff of sw ard buffers w as sig nificant ly better than the blank contro , l th e suspended so lid ( SS) average retention rate of Cynodon dactylon buffer strip w as the highes, t up to 74 %; th e total n itrogen( TN ) and total phosphorus ( TP ) average rem oval rate o fT rif olium repens buffer strip w as the 2 highest , up to 28 % and 25 % ; in Septem ber , the aboveground biom ass o fC. dactylon w as 6 14 kg /m , and T. 2 repens w as 6 49 kg /m , h ig her than the o th er species ; the grow th rate o fC. dactylon w as the fastes, t whose bio m ass in September w as alm ost six ti m es of w hich in M ay; the purif ication efficiency o f the sw ard bu ffers w as in creased w ith th e h igher b iom ass, th ere w as a sign ificant lin ear corre lation bet w een sw ard b iom ass and SS reten t io n efficiency, but there w as al m ost no e ffect betw een po llu tant lo ads and purificat io n efficiency, wh ich w as sig n if icantly less than th e e ffect be t w een sw ard type and b iom ass and purif ication efficiency. K ey w ord s pollutant loads ; biom ass ; buffer strips; purify in g e ffect 缓冲带是陆地生态系统与水生生态系统交错带 的一种类型 , 是湿地的组成部分之一 , 在滨岸生态系 统中发挥着重要作用 , 具有较高的生态、 社会和经济 价值
1426 供借鉴。
环 境 工 程 学 报
第 2卷
月一次 , 共 6 次。污水经过平板流入试验槽, 待形成 稳定表面径流后从漏斗处采集径流水样, 检测因子 包括 SS 、 TN 和 TP。试验分析方法参照 水和废水 监测分析方法
[ 9]
1 材料与方法
1 . 1 试验装置 试验装置 由钢化玻璃试验槽和不锈钢托架组 成 , 前端设置配水平板 , 后端设置集水平板和漏斗以 收集径流水 , 后端下部加 设出水笼头 , 收集渗流水
E ffects of pollutant loads and vegetation biom ass of buffer strips on runoff purification
W u Jianqiang H uang Shenfa H uang Yuchi W ang H ongyang
( Shangh ai A cadem y of Environm ental S cience , Sh anghai 200233 )
[ 1, 2]
理障碍 , 从而达到改善水质的目的 。 本文作者利用自行设计的试验装置, 选择上海 地区 5 种土著草本植被种类 , 开展缓冲带面源污染 防治试验研究, 旨在对比、 分析植被种类、 生物量和 污染负荷变化对缓冲带污染物净化效果的影响 , 为 上海地区面源污染控制缓冲带技术的研究和实践提
1 . 2 土壤基质与植被 ( 1) 土壤基质 : 试验土壤取自苏州河上游东风 港坡岸 , 土质类型主要为青紫泥和沟干泥 , 质地略显 粘重。 被 ( 2) 植 被: 选用 上 海 地区 常 见 的 5 种 草 本 植 百慕 大 ( Cynodon dactylon )、 高 羊茅 (F estuca
基金项目 : 上海市科学技术委员会科研计划项目 ( 04D Z12032) 收稿日期 : 2008 - 02- 22 ; 修订日期 : 2008- 04 - 10 作者简介 : 吴建强 ( 1977~ ) , 男 , 硕士 , 工程师 , 主要从事水环境 污染 治理和生态修复研究工作。 E-m ai: l w u jq @ saes . sh. cn
( 上海市环境科学研究院 , 上海 200233) 摘 要 模拟上 海地区农业面源污染和降雨特征 , 进行缓 冲带污 染物净 化效果 和植被 生物量 监测试验 研究。结 果表 明 : 植被缓冲带对径流污染物质 的净化 效果 明显 高于空 白对 照 , 百 慕大 缓冲 带 SS 截留 率最高 , 达 到 74 % ; 白 花三 叶草 对 TN、 TP 的净化效果最好 , 去除率分别为 28 % 和 25 % ; 百慕大 和白花 三叶草生 物量最 大 , 栽 种当年 9 月份 , 两者 地上部 分的 生物量鲜重分别达到 了 6. 14 和 6. 49 kg /m 2, 百慕大生长速度最快 , 当年 9 月份生物 量几乎达到 5 月份的 6 倍 ; 植被生 物量 增长明显提高了缓冲 带截留径流污染物的效果 , 缓冲带 SS 截留率与 生物量 成显著 线性相 关 , 而 污染负 荷变化 对缓冲 带污 染物净化效果的影响 很小 , 明显弱于植被种类和生物量的变化。 关键词 污染负 荷 生物量 缓冲带 净化效果 中图分类号 X703 1 文献标识码 A 文章编号 1673-9108( 2008) 10-1425-05
第 2 卷 第 10 期 2 0 0 8年 1 0月
环境工程学报
Ch in ese Journal of Env iron m enta l Eng ineering
Vo. l 2, N o. 1 0 O ct . 2 0 0 8
污染负荷及植被生物量变化 对缓冲带污染物净化效果的影响
吴建强 黄沈发 黄宇弛 王虹扬
2 结果与讨论
2 . 1 径流 SS截留效果 为了考察植被缓冲带与空白对照以及不同植被 缓冲带之间径流污染物净化效果的差异 , 对 5~ 10 月 6 次试验数据取平均值进行分析, 径流 SS截留效 果如图 2 所示。
图 1 试验槽设计示意图 F ig . 1 Schem atic d iagra m o f test ce ll
A rund inacea )、 白花三叶草 (T rif olium repens )、 黑麦草 (Lolium p erenne) 和马蹄金 (D ichondra rep ens ), 于 2005 年 3 月栽种, 构建植被缓冲带, 并设置空白对照带。 1 . 3 试验方法 上海地区年 均降雨量 1 104 . 4 mm, 降雨天数 130 d 左右, 主要集中在 5 月至 10月的汛期, 此期间 极易因暴雨而产生地表径流污染水体水质。因此 , 选择汛期典型工况条件 , 并根据上海地区农业面源 [ 7, 8] 污染特征 , 人工配置污水, 开展本试验研究。具 体试验条件及取样方法如下: ( 1) 降雨量和降雨历时 : 30 mm, 45~ 60 m in ;
图 2 不同植被缓冲带径流 SS 进出水浓度及去除率 F ig . 2 SS concentrations and remova l rates in runoff o f different bu ffers
由图 2 可以看 出, 在 进水 SS 平均浓 度为 137 m g /L 的条件下, 百慕大缓冲带出水平均浓度最低 , 仅为 38 m g /L, 去除率达 到 74 % , 其 次为白花三叶 草、 马蹄金、 高羊茅、 黑麦草和空白对照, SS 截留率 分别为 68% 、 64% 、 59% 、 32% 和 8 % 。究其原因 , 在 实验期间, 暖季型草本百慕大生长有浓密的匍匐茎 , 覆盖于整个土壤表层 , 能充分拦截径流中悬浮物质 ,
而黑麦草则由于在高温状态下长势很差, 从而降低 ( 2) 污水配置 : 采用碳酸氢铵、 过磷酸钙和泥土 了其截留污染物质的能力。相对于空白对照而言 , 颗粒配制污水, 主要模拟面源污染中的氮、 磷 和 SS 植被的存在能明显提高缓冲带对径流污染物质的截 污染物质; 留效果。 ( 3) 监测方 法: 试验从 2005 年 5 月 开始, 每个
[ 3~ 6]
。缓冲 带是以 植被 作为 其存 在的主 要标
志 , 植被在缓冲带中不仅仅起到绿化、 美观的作用 , 更多的是对农田地表径流、 废水排放、 地下径流及深 层地下水流中携带的营养物质、 沉积物和有机质等 污染物质在进入水体之前起到一个净化和过滤的缓 冲作用 , 截留污染物质进入河流和湖泊等接纳水 体 , 形成了一个阻碍污染物质进入水体的生物和物
2
h)。在此条件下 ,
各植被缓冲带对径流污染物净化效果如图 5 和图 6 所示。
图 3 不同植被缓冲带径流 TN 进出 水浓度及去除率 F ig . 3 TN concentrations and re m ova l rates in runo ff o f different bu ffers
由图 3 可以看出 , 植被缓冲带对径流 TN 的净 化效果不明显, 主要是因为径流水在缓冲带表面流 过 , 时间较短 , 植物的吸收和微生物的降解功能没能 得到体现。对比 6 个实验带, 在进水 TN 平均浓度 为 15 . 6 m g /L 的条件下 , 白花三叶草缓冲带径流出 水 TN 平 均浓 度 最低 , 为 11 . 50 m g /L, 去 除 率为 28% , 其次为百慕大、 高羊茅、 马蹄金、 黑麦草和空白 对照, 其中黑麦草的去除 率仅为 10 % , 空白对照则 为 6% 。 2 . 3 径流 TP 净化效果 径流 TP 净化效果如图 4所示。
第 10 期
吴建强等 : 污染负荷及植被生物量变化对缓冲带污染物 净化效果的影响
1427
2 . 2 径流 TN 净化效果 径流 TN 净化效果如图 3所示。
2 . 4 TN、 TP 污染负荷变化对净化效果的影响 6 次试验中人工配置的污水 , TN、 TP 污染负荷 2 不同, TN 进水负荷范围为 2 . 337~ 10 . 133 g /( m h) , T P为 0 . 177~ 0 . 387 g / ( m
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( 4) 生物量取样方法: 采用重量样方取样法 , 沿试验槽长度方向平均取 3 个点 , 每个点面积 6 cm 6 cm, 称重地上部分生物量, 取 3点平均值然后换
2
( 见图 1)。试验槽置于托架之上, 设计坡度为 4 % 。 算为单位面积 ( 1 m ) 地上部分生物量。生物量计 量分为鲜重和干重, 取样之后立即用分析天平称重 得到鲜重, 样品在恒温 85 烘箱内烘干 24 h称重得 干重。试验总共取样生物量 3 次 , 分别是 5 月、 7月 和 9 月。
源自文库
Abstract A series of experi m ents of runo ff po llu tion purification and b iom ass o f buffer strip s w ere conduc ted w ith the si m ulat io n o f the characteristics of agricultural area pollution and rainfall in Shangha.i Resu lts show ed that the purificatio n effic iency to runo ff of sw ard buffers w as sig nificant ly better than the blank contro , l th e suspended so lid ( SS) average retention rate of Cynodon dactylon buffer strip w as the highes, t up to 74 %; th e total n itrogen( TN ) and total phosphorus ( TP ) average rem oval rate o fT rif olium repens buffer strip w as the 2 highest , up to 28 % and 25 % ; in Septem ber , the aboveground biom ass o fC. dactylon w as 6 14 kg /m , and T. 2 repens w as 6 49 kg /m , h ig her than the o th er species ; the grow th rate o fC. dactylon w as the fastes, t whose bio m ass in September w as alm ost six ti m es of w hich in M ay; the purif ication efficiency o f the sw ard bu ffers w as in creased w ith th e h igher b iom ass, th ere w as a sign ificant lin ear corre lation bet w een sw ard b iom ass and SS reten t io n efficiency, but there w as al m ost no e ffect betw een po llu tant lo ads and purificat io n efficiency, wh ich w as sig n if icantly less than th e e ffect be t w een sw ard type and b iom ass and purif ication efficiency. K ey w ord s pollutant loads ; biom ass ; buffer strips; purify in g e ffect 缓冲带是陆地生态系统与水生生态系统交错带 的一种类型 , 是湿地的组成部分之一 , 在滨岸生态系 统中发挥着重要作用 , 具有较高的生态、 社会和经济 价值