A Comparative Study of Pollutant Removal Stability in Hybrid Wetland Columns

This study investigated the effects of two alternative substrates(wood mulch and zeolite) on the performance of three laboratory-scale hybrid wetland systems that had identical system components and configurations.Each system consisted of a vertical flow(VF) wetland column,followed by a horizontal flow(HF) column and a vertical flow column.The substrates employed were wood mulch,gravel and zeolite,and Phragmites australis were planted in each column.The systems received synthetic wastewater,with pollutant loadings in the range of 8.5-38.0 g/(m2·d) total nitrogen(TN) and 4.0-46.4 g/(m2·d) biological oxygen demand(BOD5).Wood mulch and zeolite substrates showed higher efficiencies in terms of removing nitrogenous compounds and biodegradable organics.The supply of organic carbon from the organic mulch substrates enhanced denitrification,while adsorption of influent ammoniacal nitrogen(NH4-N) in zeolite played a major role in the removal of nitrogenous species in the wetland columns.Overall,the average percentage removals of TN and BOD5 reached >66% and >96% respectively,indicating stable performances by the hybrid wetland systems under the experimental loading ranges.Mathematical models were developed,based on the combination of Monod kinetics and continuously-stirred tank reactor(CSTR) flow patterns to describe the degradation of nitrogenous compounds.Predictions by the models closely matched the experimental data,indicating the validity and potential application of Monod kinetics in the modelling and design of treatment wetlands.     

人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展

人工湿地作为一种低耗高效的污水处理系统正在被广泛应用于各种类型的污水处理,不仅对有机污染物有较强的降解能力,而且对传统的二级处理难以去除的氮磷也有较好的去除效果。人工湿地污水处理系统是一个复合生态工程系统,其对污染的去除机理是一个错综复杂的过程,基质、水生植物和微生物共同发挥着重要作用。综述了人工湿地脱氮除磷的效果与机理,讨论了基质、水生植物、微生物及其他外界因素对系统处理效果的影响及氮磷去除的预测模型,提出了当前人工湿地研究中存在的问题和提高人工湿地脱氮除磷能力的对策。     

东北屯人工湿地污水处理系统的设计与应用

从人工湿地规划设计的角度出发,依据地表水环境质量标准,以现有废弃渠道、坑塘为基础,通过开挖回填、调坡整治、基础压实等措施,建立了衡水市故城县郑口镇东北屯人工湿地污水处理系统。该系统包括前池、沉淀池、垂直流湿地、生态塘湿地、表面流湿地和蓄水池。探讨了人工湿地渗滤处理系统的主要设计参数;采用Freundlich公式、Kikuth公式和有关经验公式,分析了渗滤系统对污水生化需氧量、总氮、总磷的处理效果;研究了处理系统中垂直流、生态塘渗流和表面流的污染物去除率;针对水质、水量和环境温度3个主要因素进行了敏感性分析,给出了渗滤系统敏感性分析结果,并与湿地去污实验结果进行了比较,变化趋势基本一致。研究结果表明:①人工湿地规划设计应进行敏感性分析,以便更好地制定系统的控制运行预案;②湿地出水口高度应能够调节,以便控制湿地床体的"饱和"状态,充分发挥湿地渗滤、微生物的作用;③北方人工湿地的去污效果,受季节性影响较大,应采取塑料大棚或秸秆覆盖进行保温,在冬季,塑料大棚能够使湿地温度维持在13.3℃以上,日照时间基本不减少,湿地植物可正常生长;④当进水的生化需氧量浓度超过75mg/L时,应减小进水负荷,控制污染物总量在湿地高效处理范围内;⑤当日污水处理量超过3000m3/d时,应提高集污渠、前池、沉淀池的临时蓄存水位。     

钢渣在人工湿地净化污水中的应用

将钢渣作为基质应用到人工湿地中,可以提高人工湿地对污水中污染物的去除效率.钢渣可以分为碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣、高炉钢渣和改性钢渣.以碱性氧气炉钢渣、电弧炉钢渣和高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总磷的去除率都较高,对模拟污水中总磷的去除率大于对实际污水中总磷的去除率,以高炉钢渣作为基质的人工湿地对污水中总氮的去除率...     

不同气水比对两种人工湿地除污效果的影响

为比较不同气水比下各类型人工湿地的除污效果,选取火山石、炉渣和牡蛎壳作为人工湿地构建基质,研究两种人工湿地(表面流和潜流人工湿地)在不同气水比(0,2,4,6,8)下对污水的净化效果。结果表明:潜流型人工湿地对COD、NH_4~+-N及TP的去除率均高于表面流人工湿地;尤其是在COD的去除过程中,当气水比≥4时,潜流式湿地对污染物的去除效果显著高于表面流人工湿地。此外,适当曝气可显著提高人工湿地对COD、NH_4~+-N及TP的去除率,气水比为4时,表面流和潜流人工湿地对COD及TP的去除率显著高于气水比为0和2时的去除率。对NH_4~+-N而言,表面流和潜流人工湿地分别在气水比为8和6时达到最大去除率。气水比和人工湿地类型的交互作用对污染物的去除率影响不显著,在实际工程中可以忽略组合效应,致力于确定湿地类型及气水比各自对湿地除污效果的最优条件。     

基于GIS的城市机动车尾气排放扩散模拟研究综述

机动车污染是城市大气污染物的重要来源,城市机动车污染排放量模拟对城市街区环境污染状况监测和污染治理都有重要参考价值.目前确定排放因子的方法有底盘测控仪检测、模型计算法、公路隧道法、车载尾气检测系统.文中分析了这些方法的特点和适用条件.国内外也在污染排放模拟方面建立了高斯模型、经验模型、数值模拟模型、箱模型等模型,给出了一个适用于清洁能源的修正模型.排放模型与GIS技术结合后,增加了数据获取的途径、增强了数据分析方法,也使分析过程和计算结果表达得更直观.     

1956年以来9个时期湖南省湿地动态研究

在遥感和地理信息系统技术支持下,利用湿地调查资料、地图和遥感影像数据,获得1956~2016年期间9个时期湖南省的湿地数据;采用景观分析方法,系统地分析了9个时期湖南省的湿地分布及其变化特征和湿地景观格局变化及其影响因素。研究结果表明,与1956年相比,2016年湖南省的湿地面积减少了955.4 km^2,其中,永久性淡水湖泊和河流面积明显减少,水产养殖场面积明显增加;湿地的景观结构也相应地发生了改变,1986年湖南省的湿地的破碎化程度最严重;1956~2016年期间,湿地景观类型分布不均衡程度在不断加剧;永久性河流和永久性淡水湖泊是湖南省的优势湿地景观类型,且永久性淡水湖泊的最大斑块指数都远大于其它类型湿地;围垦和退耕还湿活动是影响湿地变化的主要因素。     

The Design of Treatment Wetlands in the United Kingdom: Successes, Failures, and Alternative Approaches

Constructed wetland was first introduced into the United Kingdom in the middle of 1980s,following a visit by a group of scientist to Western Germany.In the past 2 decades,the applications of constructed wetlands in this country have expanded substantially,due to the demand for green technologies and rising cost of fossil fuel energies.This paper reported a statistical investigation of the performances of 78 horizontal flow wetlands,representatives of such system in the United Kingdom.Alternative design equations,based on organic matter removal efficiency,have been developed from Monod kinetics,and the accuracy and reliability of current and alternative design approaches have been examined.     

Measuring and Simulating Co(II) Sorption on Waste Calcite,Zeolite and Kaolinite

Sorption of cobalt (CoII) ions from aqueous solution by waste calcite, kaolinite and zeolite was investigated in a series of batch experiments. The sorption capacity of the sorbents was a function of the initial solution pH, contact time and sorbent/sorbate ratio. For these three sorbents, the kinetic and isotherm experimental data were well fitted to pseudo-second-order and Langmuir equations, respectively. The maximum sorption capacity (mg g^?1) of Co(II) was 4.67, 3.76 and 2.23 for waste calcite, zeolite and kaolinite, respectively. Desorption experiments showed that the desorption capacities were in the order of zeolite?>?kaolinite?>?waste calcite. The equilibrium and kinetic results indicated that waste calcite had the best performance for the removal of Co(II) compared to zeolite and kaolinite. To simulate and predict Co(II) sorption mechanisms, the surface complexation and cation exchange models in PHREEQC program were used. The model results suggested that the main mechanisms of Co(II) sorption on waste calcite and zeolite were surface complexation and cation exchange, respectively. In the case of kaolinite, the model predicted that both mechanisms were involved in the sorption of Co(II), but the surface complexation was the predominant mechanism.

     

湿地生态系统中主要功能微生物研究进展

阐述了湿地生态系统中主要功能微生物的多样性特点,以及主要功能微生物群落结构多样性在地域、环境、湿地类型中的差异;概括了主要功能微生物在湿地中污染物的降解、温室气体释放等方面的作用;概述了氨氧化微生物、产甲烷古菌和甲烷氧化细菌、反硝化细菌和真菌以及硫酸盐还原菌与硫氧化细菌等主要功能微生物的相关研究进展;总结了植被和养分元素对湿地生态系统中微生物影响的研究成果。针对各种外在因素影响湿地微生物的详细机制尚不明确,湿地生态系统中植被与微生物多样性的关系存在争议,以及湿地微生物在净化污水、温室气体排放等方面功能类群及分布特点研究相对匮乏等问题,提出了湿地功能微生物研究的发展方向。     

ROLE OF CONSTRUCTED WETLANDS IN NUTRIENT STRIPPING

1　INTRODUCTIONConstructedwetlandsplayanimportantroleinthereductionofnutrients,particularlyphosphorous,fromenteringintothewaterways .Excessivelevelsofphosphoroushavebeenidentifiedasamajorcon tributortoblue greenalgalbloomsinwaterways.Anumberofresearchprog…     

Assessing the Health of Inland Wetland Ecosystems over Space and Time in China

Wetland is a unique natural landscape pattern, which provides a variety of important functions and services for human societies. With the rapid develop of the economy and accelerated urbanization, the inland wetlands are faced with series of problems, including reduced area, weakened wetland functions, and deterioration of the wetland ecosystem environment. Therefore, it is necessary to quantitatively assess the ecological health of China’s inland wetlands, which is key to the sustainable development of ecosystems. However, most assessments of wetland ecosystems only examine single wetlands or watershed wetlands, and there are few assessments of wetland health at the national level. In this paper, based on land cover data, climate data, and social and economic data, an assessment system of inland wetland health is established by using the Pressure-State-Effect-Response (PSER) model, which includes 15 assessment indicators. Analytic hierarchy process (AHP) was used to define the indicator weights. Then we assessed the ecosystem health of the inland wetlands of China in 2010 and 2018, which produced three main results. (1) Unlike ecosystem health evaluated by administrative districts, wetland ecosystem health (WEH) evaluation based on the grid could provide additional details of wetland health. (2) The area of inland wetlands increased by 16328 km ² in 2018 compared to 2010, and the average wetland ecosystem health index in 2018 was 3.45, compared to an index value of 3.24 in 2010. (3) In 2018, wetlands in the better, good, moderate and poor conditions represented about 26.3%, 46.4%, 26.9% and 0.5% of the total, respectively. These results provide a practical guide for protecting and managing wetland system resources and reliable information for land use planning and development.     

1974～2007年若尔盖县湿地变化研究

选取1974～2007年期间的5期多源遥感影像数据作为数据源,在解决多源遥感影像(MSS、TM、ETM+和CBERS影像)和多时相(1月、6～9月)影像数据的遥感分类问题上,以模糊物元理论来解释多数据源和多时相数据之间的关系,设计关联函数概率转化的多源遥感数据分类物元模型,利用该模型得到了若尔盖县湿地区1974～2007年期间的地物类型分布,并进行了变化检测和概率修正算法处理,揭示了1974～2007年若尔盖县湿地变化特征.2007年,若尔盖县各类型湿地的面积占湿地总面积的比例分别为河流和湖泊1.37％、泥炭沼泽4.23％、沼泽化草甸9.91％和湿草甸6.04％.1974～2007年期间,若尔盖县的河流和湖泊、泥炭沼泽、沼泽化草甸和湿草甸的面积在减少,以旱生植物为主的中、低覆盖度草地、居民点、建筑用地和沙地面积在增加.泥炭沼泽主要向沼泽化草甸、湿草甸演替.人为因素则是在较短时间尺度上影响湿地变化的主要驱动力.不确定性问题仍是遥感分类与变化检测存在的主要问题.     

Effect of Different Factors on Nitrogen Removal Rate in Constructed Wetlands

Factors affecting total nitrogen (TN) removal rates in constructed wetland were investigated by intermittent operation in the subsurface flow (SSF) constructed wetland system.The results demonstrated that removal rates of TN increased with the rising of TN pollution load (1.40-12.40 g/m2) when the retention time was determined by 60% TN Phragmites australis-soil-slag system.TN removal rates were affected by total phosphorus load in case of higher TN load.TN removal rates in SSF Phragmites australis wetlands were greater than that in SSF Calamagrostis angnstifolia wetlands at the same experimental cycle.Effect of wetland substrates on TN removal rates varied with the pollutants loading in SSF constructed wetland system,plant species and plant-growing period.     

荒漠绿洲湿地水分来源及植物水分利用策略

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体,维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率,以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象,通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成,利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm,约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%,具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离,离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小,而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931）,斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰,地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰,土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰,植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源,贡献率分别约为61%和50%,表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。     

长江三角洲城市群区域滨海湿地利用时空变化特征

应用遥感和地理信息系统技术,以研究区遥感影像为主要数据源,研究了1990～2000年和2000～2005年间长江三角洲城市群区域围海造地行为下滨海湿地利用的时空演变特征。围海造地在不同城市化发展时期分别为农业用地和建设用地扩张所需。以海岸线为基准,通过分别向陆地和向海洋方向进行滨海湿地分区,每个方向设立7个缓冲带,靠近海岸线的前6个缓冲带宽1km,第7个缓冲带宽10km。结果表明,1990～2000年期间,围海造地以农业用地扩张为主,其平均年扩张速率为48.9km2/a,明显大于建设用地的平均年扩张速率(28.2km2/a);而2000～2005年期间,建设用地成为围海造地的主要目的,建设用地平均年扩张速率大幅增大至91.8km2/a,而农业用地平均年扩张率仅为4.2km2/a。在空间分布上,1990～2000年期间,农业用地平均年扩张百分率最大值出现在距海岸线5km的陆地缓冲区;但在2000～2005年期间,各陆地缓冲区农业用地面积在减少,其平均年扩张百分率为-1.3%/a;而建设用地在各缓冲区的平均年扩张百分率由1990～2000年期间的0.62%/a增大为2000～2005年期间的2.66%/a。对长江三角洲滨海湿地土地流转驱动力的分析表明,城市化是建设用地扩张的重要驱动力;一些天然滨海湿地直接转变为建设用地,两个时期建设用地净扩张区域相同,即距海岸线1～3km和>6km陆地缓冲带;还有一些天然滨海湿地,如滩涂,被用于水产养殖,而转变为人工湿地,在1990～2000年期间,农业用地的扩张区域是距海岸线4～6km的陆地缓冲带,在2000～2005年期间,农业用地的扩张区域是1～3km的近海缓冲带。     

我国湿地景观研究现状、存在的问题与发展方向

湿地景观研究是近十余年来新兴的热点领域,极大地推进了湿地学科发展.但是,由于湿地景观研究体现的是湿地与景观方法有机结合,其在发展过程中还存在许多问题.本文在对我国湿地景观研究现状系统分析基础上,重点阐明了湿地景观概念、分类、遥感信息提取精度、多源数据可比性、结构与格局研究方法、景观过程与功能研究内容与尺度等制约湿地景观研究的主要问题.并指出了未来发展方向:(1)重视湿地景观分类研究;(2)重视湿地景观破碎化研究;(3)重视发展基于过程和功能的景观格局研究方法;(4)重视多尺度湿地生物多样性研究;(5)重视湿地景观管理研究.     

天津七里海古泻湖湿地环境演变研究

七里海古泻湖湿地位于天津市宁河县西南部,是全新世以来海退过程在天津平原留下的众多古泻湖湿地之一。分析了七里海古泻湖湿地形成、演变的区域地质背景,指出七里海古泻湖至少经历了3次大规模萎缩,其西南部萎缩较快,东北部萎缩相对较慢。利用历史资料研究了近5000a七里海古泻湖湿地的形成、演变过程,并以1950年航空照片和1976年、1981年、1987年、2000年、2005年的MSS、TM和ETM+影像数据为主要数据源,用遥感和地理信息系统技术研究了近百年七里海古泻湖湿地的环境变化。结果表明,距今5000a,七里海地区为海相沉积环境,海岸线穿越宁河的潘庄镇、大海北、小海北一带;距今3800～3000a,海岸线退至造甲城、七里海镇一带;到清朝乾隆年间,七里海湿地逐渐被分割成前海、后海、曲里海3部分,湖底不断淤积,水面不断萎缩,逐渐演变为湖泊、沼泽湿地;1926～2005年间,七里海湿地大致经历了3个变化阶段:1926～1950年为自然变化阶段,七里海湿地的变化主要受自然因素的影响,该阶段七里海湿地仍由前海、后海、曲里海3部分组成;1951～1981年为改造治理阶段,七里海被潮白河拦腰截断,分为东、西七里海,后海被改造为农田;1982～2005年为围垦和水产养殖阶段,东、西七里海的大面积水域以及湿地周围的大片农田都被改建为养殖池,自然湿地在减少,人工湿地在不断增加,导致七里海湿地景观类型日趋单一,生物多样性明显减少。     

不同补水条件下黄河三角洲湿地恢复情景模拟

针对黄河三角洲湿地退化现状,设计了三种湿地修复水量预案。利用水文模型SOBEK和地下水模型Visual Modflow对不同补水预案下湿地水文过程进行模拟,将水文模拟结果与湿地立地条件、植被条件在景观决策支持模型LEDESS框架下进行集成,对三种补水预案下湿地修复情景进行模拟和评价。研究表明,对黄河三角洲湿地的恢复,根据区域湿地条件差异,其恢复目标及所需要的适宜水量也有所不同。一千二管理区宜采用最大引水预案,提高涉禽鸟类的生境适宜性;黄河口管理区宜采用最小水量预案,同时应降低生境干扰以改善栖息地质量;对于大汶流管理区,中等水量对于涉禽类和游禽类的生境都有较大改善。本研究将水文过程与景观过程进行集成,利用情景模拟方法,为湿地恢复决策提供一种新的尝试。     

湿地水环境可持续性度量指标体系的构建研究

湿地水环境可持续性度量指标体系分为层次结构和组成结构。构建湿地水环境可持续性度量指标体系应遵循科学性、可操作性、简明性与完备性相统一、针对性与时空性相统一的原则。湿地系统的结构特征制约着湿地水环境可持续性度量指标体系的准则层,不同类型的湿地水环境,选择的度量因子及相同因子在度量中所占的权重不同,同类湿地水环境的可持续性应该有一套可以借鉴的度量指标和方法。在确定湿地水环境可持续性度量主要指标和权重的过程中,灰关联分析法、特尔斐法和层次分析法是可以采用的有效方法。