农业排水沟塘系统污染物去除监测区代表性分析

农业排水沟塘的不均匀分布造成了不同沟塘单元在污染物去除能力上的差异,从而影响采用局部监测区推求系统整体去除污染物能力的代表性,合理选择监测区是正确评价其环境功能的关键。该文根据南方平原区一典型沟塘的分布情况,以江都昭关灌区作为研究区,针对表征污染物相对和绝对去除效果的指标,研究了由不同沟塘单元组成的监测区代表性问题;计算了不同监测区可能导致的误差,分析了影响代表性及误差的因素。结果显示,当降解系数r分别为0.01、0.05和0.10 m/d时,以沟塘系统整体的污染物去除效果作为参照,所有单元的去除强度比α平均值大于1,去除率比β平均值小于1;当降解系数r=0.05 m/d,池塘、支沟和农沟的去除强度比α平均值分别为1.90、1.11和0.64,去除率比β平均值分别为0.29、1.10、0.94。在沟塘分布不均及其水力关系复杂条件下,大多数水文单元或单个排水支路都难以精确地代表整个系统;一个特定监测区对于不同指标的代表性存在差异,监测区的代表性受到沟塘面积以及污染物自身降解能力的影响;对于表征污染物绝对去除量,如果污染物的降解能力较弱,监测区的选择余地较大,反之,则应避免面积较小的单元;水力停留时间越长,α值越小,而β值越大,水力停留时间较长的单元代表性更好。对于存在多个排水支路且农田和沟塘单元分布不均匀的情况,监测区则应尽量选为流量较大的支路,避免沟塘与汇流农田面积比偏大或偏小的支路。研究成果可为南方沟塘排水系统环境效益评价及农田面源污染监测提供理论依据。     

除氮生物反应器净化农田排水的研究及应用潜力分析

农田排水氮素输出是造成水环境污染的重要原因。近年来涌现的生物反应器除氮技术通过在排水末端增设固体碳源装置,将农田排水部分或全部导入后,使其中的硝态氮通过反硝化反应得到去除。该文回顾了国际上现有生物反应器净化农田排水的研究进展,并分析了农田生物反应器在中国南方湿润区应用的潜力。现有研究结果表明,除氮生物反应器可以有效净化排水水质,平均每年可降低23%～98%的氮素负荷;是一种占地面积少且水质净化效率高的农田控污措施。生物反应器的除氮效果与农田排水过程密切相关,并受到介质特性、入流、出流条件以及环境因子等的影响。中国南方平原作物生长及排水过程相对集中,气象等环境条件非常适于生物反应器的反硝化反应。如何因地制宜确定反应器安装位置与设计尺寸,筛选填料介质,并通过对排水过程的调控来优化生物反应器的除氮效果是需要进一步研究的问题。生物反应器系统后期管理与内部反应动态监测是保证系统正常运行的重要手段。利用生物反应器来净化农田排水具有良好的应用前景,该文可为推动生物反应器在中国的应用研究以及排水污染治理提供理论依据与技术支撑。