近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.     

2次降雨间隔时间对城市地表径流污染负荷的影响

2003～2005年通过对武汉市十里铺集水区12次降雨径流的水量和水质过程监测,研究了城市降雨径流污染负荷同2次降雨间隔时间的关系,探讨了城市地表状况、排水系统管理以及降雨特征在城市降雨径流污染负荷形成中的作用.结果表明,城市降雨径流污染负荷受2次降雨间隔时间和降雨径流量的共同影响.2次降雨间隔时间与初期降雨径流污染负荷存在显著的正相关关系 (p<0.01).汉阳地区城市地表卫生管理差和雨、污合流制的排水系统是城市径流污染负荷形成的主要原因.可以利用2次降雨间隔时间和降雨径流量预测城市降雨径流污染负荷.加强城市地表卫生管理和排水系统的管理,降低污染物在晴天累积的程度,从源头上减少污染物的数量,是有效控制城市降雨径流污染的首先途径.     

湘潭市地表雨水径流污染的特性研究

目前,由于地表雨水径流污染日益严重,造成的损失也越来越大,人们的目光逐渐从传统的点源污染转向面源污染(即非点源污染)。为防止地表雨水径流污染对地表水体的污染,探讨城市地表径流的污染特性,本文对晴天时湘潭市雨湖区道路路面沉积物的粒径分布及污染潜力进行了测试,对雨天时湖南科技大学校园内家属区一道路的雨水径流也进行了测试,旨在为相关部门治理地表污染提供一定的参考与依据。     

丘陵坡地地表径流中磷的形态及其影响因素

土壤磷随地表径流进入水体是导致水域富营养化的重要因素,研究地表径流中磷的形态有助于了解农业活动对流域水质的影响.本研究在2年内测定了浙江北部排溪冲小流域6种坡地利用方式的径流中各种磷的形态浓度及其影响因素．结果表明,对于己开发利用的坡地（尤其是新开荒的坡地）泥沙结合态磷（PP）是地表径流中P存在的主要形态,PP占总磷（TP）比例在49．39％～87．72％,径流中可溶性磷（DP）占生物可利用磷（BAP）的50％以上;径流中的DP和BAP明显受施肥状况和土壤中磷含量的影响,磷肥施用后遇降雨和高的土壤含磷量是导致径流中DP和BAP浓度高的主要原因.     

城市地表径流胶体与溶解性有机物结合特性

为探究城市地表径流胶体与溶解性有机物（DOM）结合特性,考察了不同pH值条件下径流胶体与DOM的吸附行为,并揭示其主要作用机制.结果表明,Langmuir模型可以较好地描述不同pH值时径流胶体对DOM的等温吸附过程,且随pH值增加其最大吸附量逐渐减小,pH值为3.0的最大平衡吸附量是pH值为6.0时的4.0倍;与DOM结合后,径流胶体Zeta电位绝对值升高,胶体更稳定且更易迁移;径流DOM中大分子组分更易与径流胶体结合;径流DOM中疏水酸性组分（HoA）和疏水中性组分（HoN）含量较高,分别占总DOC浓度的35.0%和24.3%,且这两种组分最易与胶体结合;径流胶体和DOM的结合作用主要通过羟基取代、表面络合和静电吸引实现.     

下垫面雨水初期地表径流污染物的研究

选取校园内两种不同下垫面(屋面、路面)的雨水径流,同时以天然雨水作对比进行水质污染指标分析。通过两种不同下垫面的水质污染指标分析结果研究校园雨水初期地表径流污染物特征。研究结果为水质污染物浓度随径流历时先增后降最后趋于稳定,从污染物含量来看,道路雨水径流高于屋面雨水径流,屋面雨水径流又高于天然雨水。     

前期土壤含水量对黄土坡面氮磷流失的影响及最优含水量的确定

采用室内人工降雨模拟试验的方法,研究了不同土壤前期含水量对填土和砂黄土的坡面土壤硝态氮和磷素流失过程的影响.研究结果表明,淋失是土壤硝态氮流失的主要途径,仅在前期含水量高于20%时,才产生硝态氮大量径流流失;随着土壤前期含水量的提高, 土溶解态磷(DP)流失量与泥沙浸提态磷(SEP)流失量的比值呈减少趋势,砂黄土中该比值却呈指数函数增大趋势;2种土壤坡面径流SEP流失量与产沙量呈线性关系;通过坡面物质流失量(NO3--N、SEP、DP和产沙量)与前期土壤含水量的二次多项式关系,获得了使黄土坡面物质流失量最小的最优前期含水量值,其中土为10.21%～11.37%,砂黄土为8.97%～13.39%.     

河道生态护坡对地表径流的污染控制

在上海市进木港生态河道示范区,通过现场模拟径流试验,研究了柴笼、灌丛垫、植草3种不同类型的生态护坡对地表径流的延滞作用和污染控制作用.结果表明,生态护坡在控制地表径流污染方面具有良好的生态效益,柴笼对地表径流的平均延滞时间为28.00～33.33min,可拦截80.95%粒径为30.07～111.05μm的悬浮固体,可截留92.58%～97.15%的水溶态营养盐和75.75%～91.24%的泥沙结合态营养盐.灌丛垫使地表径流进入河道的时间比对照裸坡滞后9.70～15.33min,可有效截留88.53%～92.94%的水溶态营养盐;但其对悬浮颗粒的拦截能力比柴笼和植草护坡弱.植草护坡延滞地表径流的能力不及柴笼和灌丛垫,但其对地表径流中较小粒径的悬浮固体(14.89～52.63μm)和泥沙结合态营养盐的拦截率分别达到85.93%和80.53%～85.33%.研究还探讨了生态护坡对地表径流污染的控制与植被覆盖度、土壤含水率以及土壤抗剪强度等指标的关系,并提出了控制地表径流污染的生态护坡优化组合方案.     

城市绿地削减降雨地表径流污染效应的试验研究

针对城市降雨地表径流造成的非点源污染已成为城市收纳水体水质恶化和生态退化的主要因素这一现状,利用室内土壤柱模拟城市绿地对典型降雨地表径流污染的削减效应,研究土地覆被、径流污染物浓度、土层厚度以及水力负荷与停留时间对污染削减率的影响.结果表明,在低、中和高3种典型降雨地表径流污染浓度水平(COD为44.5、144.3、487.2 mg.L-1;NH4+-N为4.27、11.44、36.61 mg.L-1;TP为0.98、2.85、9.66 mg.L-1),8.15、7.13和6.12 cm.h-1的进水负荷持续1 h条件下,城市绿地的污染削减能力良好、稳定,对照组对COD、NH4+-N和TP的平均削减率分别达到33.41%~37.14%、58.74%~61.49%和63.65%~67.08%;受复氧能力和水力停留时间的限制,绿地覆被植物对污染物削减率的影响不明显;随着降雨地表径流污染浓度水平的增加,绿地的污染综合削减率保持在50%~60%左右,略有增大趋势;绿地对降雨地表径流污染的削减主要发生在深度50~70 cm的土层之上.     

北京城市道路地表径流中PAHs的污染特征研究

以北京城市道路地表径流中的PAHs为研究对象,于2006年雨季在海淀区成府路和海淀路设置3个采样点采集了6场地表径流和同期雨水样品,分析了溶解相和颗粒相PAHs的浓度.对地表径流和雨水样品中PAHs的浓度特征,地表径流中PAHs在时间和空间上的变化,及辅助参数的相关性进行了探讨.结果表明,海淀路地表径流EMC值大于成府路,自行车道地表径流EMC值与机动车道相近,道路地表径流PAHs的污染程度不能仅根据车流量判断.对单场径流历时中PAHs浓度变化的分析和累积污染负荷曲线的研究均表明,道路径流初期冲刷效应并不是普遍发生的,而是受路面积尘特征和降雨条件等多种因素的影响.     

植被对黄土高原沟壑区坡地土壤有机碳的影响

选取高原沟壑区王东沟流域内典型的治理坡段,研究不同植被条件下土壤有机碳、氮的含量变化和坡面分布特征。结果表明:与荒草(白羊草)群落相比,油松群落条件下,土壤有机碳含量提高9.3%(P>0.05),而果园土壤有机碳含量降低40.1%(P<0.05)。沙棘、侧柏和刺槐群落下,土壤有机碳含量虽低于荒草群落,但尚未达到显著水平(P>0.05)。果园和刺槐群落下坡面有机碳变化趋势不明显;杏树群落下表现为坡中部含量高,上部和下部低;白羊草群落下坡面有机碳含量从上到下逐渐增加。不同植被条件下土壤全氮与土壤有机碳存在极显著(R²=0.925)的相关关系。     

黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分环境效应

根据田间试验资料,分析研究了黄土丘陵沟壑区苜蓿地土壤水分的周年变化规律,并以休闲地和几种一年生作物地作为对照进行对比研究,得出以下主要结论:①雨季降水对苜蓿地土壤水分的补给起着重要的作用,其土壤贮水量动态与年内的降雨周期相吻合,但总体上朝着土壤不断干化的方向发展;②经过一个雨季,苜蓿地的土壤贮水量与平均含水量分别呈不同程度的下降,而休闲地与4月份持平;③相同的降水对不同作物地的补给效果不同,以3m土层计算,苜蓿地的农田蒸散量与谷子、玉米相当,比豆子地高,但要低于高粱地;④长期种植苜蓿引起的深层土壤干化问题必须引起足够的重视,干化土地的水分恢复不是一朝一夕的事情。     

边坡植被水土保持性能的影响因素

为探讨不同因素对边坡植被水土保持性能的影响程度,文章利用川渝地区常见的护坡乡土植物,参照常见配置模式,于2012年构建出乔木型(AAX_i)、灌木型(SSX_i)、草本型(HHX_i)和乔灌草型(ASH)4种生活型的植被类型,撒施0.5、1.0、1.5 g/m~2浓度的PAM(聚丙烯酰胺)与无撒施区对照,在2013-2016年进行连续4 a的观测,并探讨各因素对边坡植被水土保持性能的影响程度。结果显示:(1)植被对护坡植被的水土保持性能有明显的提高作用,其中实验前2年(2013-2014年)草本型(HHX_i)的水土保持性能最强,后2年(2015-2016年)乔灌草型(ASH)的水土保持性能最强;(2)PAM对护坡植被的水土保持性能有增强的作用,在0.5～1.0 g/m~2浓度段作用最明显,特别是在前2年PAM对ASH型植被的蓄水性能提高尤为明显;(3)在各种植被中植物对其水土保持性能的增强作用都明显高于PAM。因此,多种生活型植物相互结合、施加适宜浓度的PAM能够增强护坡植被的水土保持性能。     

黄土丘陵区小流域不同整地措施长期影响下的土壤水力学特性

水分是维持旱区生态系统健康与可持续性的关键因子.整地措施能够重塑地表微地形,利于旱区雨水收集、侵蚀防控和促进植被恢复,整地长期影响下的土壤水力学性质是本文的研究重点.以定西龙滩流域为研究区,通过野外采样与室内实验相结合,分析植被恢复过程中典型整地措施(鱼鳞坑、反坡台)的土壤水分时空分布、土壤水分特征曲线和水分常数,并辅以自然坡面为对照定量评价工程措施的土壤水力学特性.结果表明:(1)整地可以有效提高土壤水分含量.整地后土壤水分体积分数平均提高1.883%,相比自然坡面高出了22.62%.反坡台和鱼鳞坑整地后,土壤水分含量分别提高了29.69%和15.55%.(2)与对照相比,鱼鳞坑和反坡台的饱和含水量分别提高了7.52%和4.24%,有效水含量分别提高了4.74%和11.40%,整地措施能够提高土壤持水力和供水力,改善土壤水力学性质.(3)整地措施对表层土壤持水能力和供水能力的影响较深层大,与对照相比,鱼鳞坑和反坡台表层土壤(0~20 cm)有效水分提高了38.75%和23.84%,而深层(60~80 cm)有效水分与自然坡面差异只有3.34%和3.85%;土壤水分差异也随着土层深度而减少.本研究定量评价了不同整地方式和自然坡面的土壤水分特性,其结果期望为脆弱生态系统植被恢复和水土资源管理提供科学依据.     

黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m²）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m²）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。     

PE-Cd复合污染土壤中Cd释放迁移特征及机制

微塑料广泛分布于土壤环境中,不仅改变了土壤的理化性质还可富集重金属等污染物,进而影响它们在环境中的归趋.目前,有关微塑料对土壤中重金属运移影响的作用机制尚不清晰.选取聚乙烯（PE）微塑料和Cd为研究对象,在明确PE对Cd²⁺吸附作用机制的基础上,通过土柱淋溶实验研究了不同离子强度和类型（Ca²⁺、Na⁺）下,PE含量和粒径对土壤中Cd释放迁移行为的影响.结果表明,PE对Cd²⁺的吸附能力随粒径的增大而降低,以物理吸附为主,受颗粒内扩散过程控制.PE对Cd释放迁移的影响与CaCl₂浓度有关,高离子强度下（0.05 mol·L^-1和0.1 mol·L^-1）,PE促进了Cd²⁺的迁移,Cd²⁺的出流浓度分别由6.48 mg·L^-1和16.79 mg·L^-1升高到7.12 mg·L^-1和23.45 mg·L^-1;低离子强度下（0.01 mol·L^-1）抑制了Cd的迁移,Cd²⁺的出流浓度由0.66 mg·L^-1降低至0.57 mg·L^-1; 且PE添加量越大,促进或抑制作用越显著.同时,Cd的释放迁移也受PE粒径和含量的影响,当添加量较小（1%、4%）时,大粒径对Cd²⁺迁移的促进效果更加显著;而当添加量较大（7%和20%）时,小粒径更易促进Cd²⁺的迁移.当淋溶液为NaCl时,土壤的渗透性显著降低,PE对Cd的迁移无显著影响,但改变了土壤团聚体的稳定性.总之,微塑料改变了土壤中Cd的释放迁移行为,作用结果不仅与微塑料的粒径和含量有关,还受土壤溶液化学性质的影响.     

应用Le Bissonnais法研究黄土丘陵区不同植被区及坡向对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响

论文通过Le Bissonnais法对黄土丘陵区森林、森林草原和草原三种植被区下的土壤团聚体分布特征、稳定性以及土壤可蚀性进行了分析研究。研究结果表明:1)在不同植被区表层土壤(0~20 cm)中,土壤的水稳性团聚体含量(R0.2)和平均重量直径(MWD)整体上表现为阳坡小于阴坡,土壤可蚀性因子K值则表现为阳坡大于阴坡,但是阴、阳坡差异均不显著;2)表层土壤的R0.2、MWD均表现为森林区森林草原区草原区,可蚀性因子K值则表现为草原区森林草原区森林区,土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力由高到低依次为森林区、森林草原区和草原区;3)扰动后湿润处理(WS)和快速湿润处理(FW)下的森林区与草原区土壤的稳定性和可蚀性指标差异显著,FW处理下二者差异尤为显著,而森林草原区土壤则居于前面两种土壤之间。总体来说,在黄土丘陵地带,植被区从北向南,由草原区向森林区变化过程中,土壤团聚体的稳定性和抗侵蚀性在不断提高,南部森林区的土壤团聚体稳定性比北部草原区更强,抗侵蚀能力更大。     

给水管网中铁释放现象的影响因素研究

在实验室静态试验下,定量分析了给水管网中无机化学水质参数对铁释放现象的影响,包括酸碱条件、氧化还原条件和无机离子等不同类别的水质参数.研究发现,铁释放速率都随着pH值、碱度和氧化剂浓度的升高而降低,随着氯离子浓度的升高而升高.根据管网的一般条件,提出了控制铁释放现象的理论临界释放速率计算公式.根据理论临界铁释放速率,达到控制管网铁释放现象的必要条件时,管网水质条件满足的要求为pH大于7.6,碱度大于150 mg/L,溶解氧浓度大于2 mg/L,氯离子浓度小于150 mg/L.     

饮用水源地重金属溶出的影响研究——以广东石门台水库为例

文章研究对饮用水源地水水质现状进行了全面调查;采集水源地土壤进行浸泡释放实验和模拟酸雨的淋溶实验,结果表明在充分搅拌释放条件下,释放污染物对于水质影响不大;而淋溶实验表明各元素释放强度依次为:Mn>Ni>Cu>Pb>As>Hg;Mn和Ni的淋出液浓度超过了地表水水源地水质标准;pH为3.0和5.6的酸雨对于硫铁矿区重金属的溶出和迁移均是有利条件,pH为5.6的酸雨对于钨矿区重金属的溶出更为有利。