面源氮磷流失生态拦截工程
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氮磷生态沟是一种针对农业面源污染的生态治理技术,通过对排水沟渠进行改造和生物措施的运用,实现对农田排水中残留的化肥农药的拦截和水质的改善。
它包括两种方式:生态拦截沟渠和湿地面源拦截系统。
生态拦截沟渠是一种广泛应用的氮磷生态沟类型。
典型的案例包括筱村镇长垟村建设的全长约1040米、宽约185米的氮磷生态拦截沟渠,每隔50米设置净化设备,拦截农田排水中残留的化肥农药。
此外,莲都区下槪头村农田也建成了一条1020m长的氮磷生态拦截沟渠。
湿地面源拦截系统则是一种结合了湿地生态系统和氮磷生态沟的综合治理方法。
它通常将农田变成小型“湿地公园”,通过利用湿地生态系统降低水体氮磷浓度,从而减少农田排放水中的化学需氧量、总氮、总磷。
越城区陶堰镇南湖村建设了一条这样的氮磷生态拦截沟渠,全长1000米左右,涉及田块面积约600亩,目前已全面竣工。
氮磷生态沟的治理效果非常显著。
例如,通过对排水沟渠进行改造和生物措施的运用,氮磷生态沟能够实现对农田排水中残留的化肥农药的拦截,从而改善水质。
在麦浪农场的示范性氮磷生态拦截系统建设中,共投入了30多万元资金,有效地改善了周边农田的水质,并实现了农田生产、农田面源污染拦截、生态保护和田园景观营造等功能。
对于氮磷生态沟的建设和维护,需要进行定期的检查和管理,以保证其有效的运行。
其中包括检查沟坡、透水坝、集泥井等设施,保持水生植物生长,节制闸钢闸门每年油漆1次,集泥井每月清泥1次,透水坝滤料每年更换1-2次。
此外,每年汛期前和1-2月、7-8月份进行全面检查和修剪,并确保氮磷生态拦截沟渠维持不低于10mm的水深。
总的来说,氮磷生态沟是一种有效的生态治理技术,能够有效地治理农业面源污染,保护生态环境。
通过生态拦截沟渠和湿地面源拦截系统的建设和管理,我们可以实现农田生产和生态保护的平衡,为美丽乡村建设和“两山”发展通道架起一座新桥梁,提高生态意识,促进绿色发展。
生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应研究一、本文概述随着农业生产的快速发展,氮磷等营养物质的大量使用导致了严重的面源污染问题,对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
农区生态沟渠作为自然水体与农田之间的过渡地带,具有拦截和净化农田径流中氮磷等污染物的重要功能。
水生植物作为生态沟渠的重要组成部分,通过吸收、吸附和转化等作用,对农区氮磷面源污染具有显著的拦截效应。
因此,研究生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应,对于保护和改善农业生态环境、促进农业可持续发展具有重要意义。
本文旨在探讨生态沟渠水生植物对农区氮磷面源污染的拦截效应,通过文献综述和实地调查相结合的方法,分析水生植物在生态沟渠中的作用机制及其对氮磷污染物的拦截效果。
通过文献综述,梳理国内外关于生态沟渠水生植物拦截氮磷污染的研究进展和存在的问题;结合实地调查,选取典型的农区生态沟渠作为研究对象,通过野外原位实验和室内模拟实验,探究水生植物对氮磷污染物的吸收、吸附和转化等过程;根据实验结果,评估水生植物在生态沟渠中对氮磷面源污染的拦截效果,并提出相应的管理建议和技术措施。
本文的研究结果将为农区生态沟渠的规划和设计提供科学依据,为水生植物在农业面源污染治理中的应用提供理论支持和实践指导。
本文的研究也有助于提高人们对农业面源污染问题的认识和重视程度,推动农业生态环境保护和可持续发展的进程。
二、文献综述随着农业活动的日益频繁和集约化,氮磷等营养物质的过量排放已成为导致水体富营养化的重要因素。
农区氮磷面源污染的有效控制对于维护水生态环境质量至关重要。
近年来,生态沟渠作为一种新型的生态工程技术,在拦截和净化农田排水中的氮磷污染物方面表现出显著潜力。
生态沟渠通过模拟自然水体的生态功能,结合水生植物的吸收、微生物的降解以及底泥的吸附等多重作用机制,实现对农田排水中氮磷的有效去除。
国内外学者对生态沟渠及其中的水生植物在拦截农区氮磷面源污染方面进行了大量研究。
农田氮磷生态拦截沟渠建设实施方案为深入贯彻绿色发展理念,提升农业可持续发展水平,加快推进乡村振兴战略实施和农业绿色发展,进一步控制农业面源污染,打造田园生态系统,根据**等文件要求,结合我市农业生产实际,制定我市农田氮磷生态拦截沟渠建设实施方案。
一、目标任务按照生态文明建设的总体要求,以绿色农业发展为目标,进一步控制农业面源污染,改善农业生态环境,打造田园生态系统,完成2条氮磷生态拦截沟渠道建设任务,做好已建成的12条氮磷生态拦截沟渠的维护和水质监测工作,为“美丽**”建设和国家生态文明市创建提供坚实支撑。
二、主要内容氮磷生态拦截沟渠建设严格按照《**省农田面源污染控制氮磷生态拦截沟渠系统建设技术规范(试行)》执行,要具备反硝化除磷装置、拦截转化装置、新型生态浮床、水生植物生态修复、生态基微生物固定装置、沟渠底栖动物构建等硬件设施条件。
建成的农田氮磷生态拦截沟渠,兼具高效氮磷拦截与景观美化功能,处理后水质明显改善。
(一)**街道千秋桥村氮磷生态拦截沟渠建设。
生态化改建农田沟渠1条,全长约100O米,生态净水塘面积约3600平方米,沟渠汇水农田面积约700亩。
主要建设内容包括沟渠除淤、生态塘除淤整理,沟岸生态修复、生态浮岛、浅滩湿地、生态跌水堰、生态透水坝、反硝化除磷装置、拦截转化装置、沉水植物及定植、防控植物带建设等。
建设期限为2023年8月至2023年11月。
(二)安华镇五指山村氮磷生态拦截沟渠建设。
生态化改建农田沟渠1条,全长约1000米,沟渠汇水面积约650亩。
主要建设内容包括沟渠整理、沟岸生态修复、生态浮岛、生态跌水堰、生态透水坝、反硝化除磷装置、拦截转化装置、沉水植物及定植、防控植物带建设等。
建设期限为2023年8月至2023年11月。
(三)已建氮磷生态拦截沟渠运行维护。
对已建成的枫桥镇杜黄新村长塘景观流、倒洪泄一杜黄庙渠道、枫源村、**街道沿江新村、新南村东西向、南北向、安华镇五指山村、山下湖镇山下湖村、同山镇绿剑村、五泄镇十四都村、陶朱街道联合村和暨阳街道五浦头村共12条氮磷生态拦截沟渠对照考核验收标准及要求,进行维修及管护,确保沟渠能正常运行并起到应有作用。
面源污染治理项目一、种植业治理项目通过化肥和农药减施、生态拦截、农药替代,改变不合理的种植方式,防止农业种植过程对太湖水环境的污染。
(一)化肥减施工程通过精准化施肥技术和畜禽粪便、农村固体废弃物资源化利用,施用有机肥以培肥地力,减轻农业生产对化学品的过度依赖。
应用区域养分管理和精准化施肥技术,蔬菜作物减少氮肥用量30%,磷肥用量20%;施用有机肥替代40%的化肥。
水旱轮作减少氮肥用量20%,磷肥用量10%;施用有机肥替代20%的化肥。
近期,实施化肥减施工程412.52万亩。
其中,江苏省190.39万亩,浙江省209.53万亩,上海市12.6万亩。
(二)农药减施工程推广病虫综合防治技术、精准施药技术。
通过以低毒、低残留农药替代高毒农药,以生物防治、物理防治部分替代化学防治,在田间统一安置频振式杀虫灯诱杀害虫,控制农作物虫害发生频次,减少化学农药用量。
近期安装频振式杀虫灯35550个,其中,江苏省20900个,浙江省14000个,上海市650个。
远期安装频振式杀虫灯35550个,其中,江苏省20900个,浙江省14000个,上海市650个。
(三)农田氮磷流失生态拦截工程通过实行灌排分离,将排水渠改造为生态沟渠,利用沟渠中植物吸收径流中养分,对农田损失的氮磷养分进行有效拦截,达到控制养分流失和再利用的目的。
近期建设生态沟渠工程1398公里。
其中,江苏省838公里,浙江省535公里,上海市25公里。
远期建设生态沟渠工程1398公里,其中,江苏省838公里,浙江省535公里,上海市25公里。
(四)农药替代工程鼓励农民使用生物农药代替化学农药,以减少对水体的污染。
实施生物农药替代化学农药达到40%以上的示范工程,江苏省规划209万亩,浙江省规划140万亩,上海市规划青浦区6.5万亩。
二、畜禽养殖废弃物处理利用工程根据太湖水环境质量目标控制要求,实施畜禽养殖场废弃物处理利用工程,建设清洁养殖小区,实现粪便资源化利用。
氮、磷流失生态拦截工程系统主要是通过坡种草、岸种柳、沟塘种植水生植物和设置多级拦截坝来固定坡、岸泥沙,大大降低水体中的氮、磷含量,达到“三清除”(清除垃圾、淤泥、杂草)和“三拦截”(拦截污水、泥沙、漂浮物)的作用,被认为是一种低投资、低能耗、低处理成本的污水生态处理技术,对广大城镇和农村具有广阔的应用前景。
(下图是常州市陈港滨的拦截沟工艺流程)
生态拦截沟渠主要用于收集面源污染径流,并对收集的径流进行预处理。
生态沟渠工程由工程部分和生物部分组成。
生态沟渠应因地制宜,等高开沟,保证沟渠内有一定的设计水深,使水流平缓,延长滞留时间,提高拦截效果。
为使生态拦截渠内水生植物具备基本的植生土,沟渠底施工采用素土夯实,并在其夯实层上方敷设150~200 mm厚植生土。
兼有灌溉的沟渠两侧壁采用生态砖堆砌护壁其他采用阶梯式侧壁。
沟渠底每隔一定距离设置拦水坎,使渠底起端水深>100 mm,以满足作物区的植物生长用水。
生态沟渠宽为1m,深为0.9—1.2 m,渠内种植一些吸附能力较强的水体植物,详见下图。
农业面源污染防治措施有哪些农业面源污染是指在农业生产活动中,氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物,通过农田的地表径流和农田渗漏形成的水环境污染,以及土壤中的残留和挥发等造成的大气和土壤污染。
随着农业的快速发展,农业面源污染问题日益突出,对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
因此,采取有效的防治措施迫在眉睫。
一、合理使用化肥和农药(一)推广测土配方施肥通过对土壤养分的检测,了解土壤中氮、磷、钾等营养元素的含量,以及土壤的酸碱度和肥力状况,为农作物提供精准的施肥方案。
这样可以避免盲目施肥和过量施肥,提高肥料利用率,减少肥料的流失和浪费。
(二)优化施肥结构增加有机肥的使用比例,减少化肥的依赖。
有机肥不仅能够提供丰富的营养成分,还可以改善土壤结构,增强土壤的保水保肥能力。
例如,腐熟的农家肥、绿肥、堆肥等都是优质的有机肥来源。
(三)推广新型肥料缓控释肥、生物肥等新型肥料具有养分释放缓慢、利用率高的特点,可以减少施肥次数和施肥量,降低肥料对环境的污染。
(四)科学使用农药选用高效、低毒、低残留的农药品种,并严格按照农药的使用说明和安全间隔期进行施药。
同时,采用先进的施药技术,如精准喷雾、静电喷雾等,提高农药的附着率和利用率,减少农药的飘移和流失。
二、加强农田生态工程建设(一)建设生态沟渠在农田周边建设生态沟渠,种植水生植物,如菖蒲、水葱、芦苇等,利用植物的吸收和拦截作用,减少农田排水中的氮、磷等污染物含量。
(二)建设生态湿地在河流、湖泊等水域周边建设生态湿地,通过湿地植物的吸收、转化和微生物的分解作用,净化水体中的污染物。
(三)实施农田轮作休耕制度合理安排农作物的轮作和休耕,让土壤得到休养生息,恢复地力,减少病虫害的发生,降低化肥和农药的使用量。
三、发展生态农业和循环农业(一)推广生态种植模式如“稻鱼共生”“稻鸭共育”“果菜间作”等模式,充分利用生物之间的共生关系,减少化肥和农药的使用,提高农产品的品质和安全性。
不同类型沟渠对农田氮磷流失的拦截效果摘要:为探究不同类型沟渠对农田径流水中氮磷的拦截效果及其机理,分别针对3种类型的农田排水沟渠(生态拦截沟渠、简易土质排水沟渠、混凝土板型沟渠)进行试验。
结果表明,生态拦截沟渠对农田径流水中的氮磷元素可以起到明显的拦截作用,几种养分(总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷)的降低幅度在31.81%~58.21%之间,净化效果明显高于简易土质排水沟渠和混凝土板型沟渠。
总体来看,生态拦截沟渠对氮磷元素等污染物有较好的净化作用,可以减轻周围环境受到的水体污染。
关键词:沟渠;农田径流;生态拦截;氮磷流失中图分类号:X712文献标志码: A文章编号:1002-1302(2016)04-0361-05近年来,随着对点源污染控制能力的不断增强,农业面源污染对水体质量和生态系统影响的比例和危害越来越突出,特别是长三角地区。
研究表明,该区域的化肥平均施氮量已超过300 kg/hm2,远高于国家为防止化肥污染而制定的225 kg/hm2 的标准[1]。
长三角地区化肥和农药的施用量越来越大,导致该区域农业面源污染问题也日趋严重[2]。
农田排水渠作为农田径流污染物的主要排放点和湖泊、河流营养性污染物的主要输入源,对农田径流污染物的净化效果将直接影响该地区农业面源污染的危害程度[3]。
生态化的排水沟渠既可以作为农田降雨径流的排水通道,还可以通过其内部种植的植物拦截、滞留、吸收随农田排水流失的氮磷元素,实现生态拦截氮磷元素的目的[4-7]。
但到目前为止,关于生态沟渠的构建以及生态沟渠与其他不同类型的农田排水渠拦截效率横向对比的研究报道比较少。
因此,本研究以生态沟渠为主要对象,对比上海郊区常见的其他2种不同类型的农田排水渠,系统探究不同生态阻断系统对于农田排水渠氮磷随水流失拦截效率的影响[8],为生态沟渠更有效地净化氮磷等面源污染物提供量化数据,进而为上海地区农业面源污染的优化控制提供重要的科学依据。
生态沟渠对农田排水中N、P等污染物的拦截净化效果-农田水利论文-农学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——近年来,长三角地区化肥和农药的施用量越来越大,导致农业面源污染日趋严重,据报道,上海、浙江、江苏、安徽等地的化肥施用量已超出300 kg/hm2,高于国家为防止化肥污染而制定的225 kg/hm2标准。
由于长江流域分布着广阔的水田,其农业氮、磷的流失直接加速了湖泊、河流等封闭性水体和半封闭性水体富营养化水平,如江苏太湖农业面源污染的氮量占入湖总氮量的73%,安徽巢湖约有52% 的总磷和70%的总氮来自农业。
沟渠湿地作为农田径流污染物的最初汇聚地和河道营养性污染物的主要输入源,对农田径流污染物的净化效果将直接影响到周围受纳水体。
传统的农田排水沟渠指天然形成的裸露在地表或者以排水为目的而人工挖掘的水道,本文所述的生态沟渠可定义为一种经人工干预的,生长有水生或湿生植物,以排水和灌溉为主要目的,兼具农田径流污染物截留和生物栖息、生态廊道等生态效益的沟渠湿地系统。
生态排水沟渠不仅能作为降雨径流的排水通道,还可以通过沉淀、吸附、降解等作用减少进入环境的污染负荷。
生态沟渠截留农田径流营养性污染物的研究已受到国内外学者广泛关注,上海地区对利用沟渠湿地控制农田径流污染也进行了一定的研究,但仍需要继续开展适宜性植物筛选和现场验证,以累积经验参数。
本文通过现场试验和工程尺度的现场示范,探讨生态沟渠对农田排水中N、P 等营养性污染物的拦截净化效果,以期初步掌握生态沟渠的设计、建设方法,为合适、有效地防治农田径流污染提供定量化依据。
1 材料与方法1.1 试验点概况1.1.1 基地试验区试验地位于上海市青浦区华新镇东风港滨岸缓冲带试验基地,属于苏州河上游区域,建成于2005 年,是上海市环境科学研究院开展滨岸缓冲带农业面源污染生态工程控制及生态恢复研究工作的示范基地。
该区域属北亚热带季风性气候,四季分明,日照充分,温暖湿润,雨量充沛。
农田面源污染治理技术与措施农田面源污染是指农业生产过程中土壤、氮、磷等营养物质和农药、化肥等化学物质通过径流、冲洗等途径汇入水体,引起水体富营养化和水体污染的现象。
为了减轻农田面源污染对生态环境和水质的影响,需要采取一些有效的治理技术和措施来净化水体、改善水质。
下面我将就农田面源污染治理技术与措施展开讨论。
一、精准施肥技术精准施肥技术是有效控制农田面源污染的关键之一。
通过合理的施肥方式和施肥量,可以减少余肥和缓释肥料对水体的污染。
例如,将氮、磷肥料按照作物需求量和土壤养分状况进行合理施用,避免施用过量,减少氮磷流失,降低水体富营养化的程度。
二、水保留措施在农田中采取水保留措施,如植物遮荫、建立植被覆盖带等措施,可以减少土壤的侵蚀和水体的泥沙淤积,防止土壤中的养分和农药随水流冲刷入水体,有效控制农田面源污染。
三、生物防治技术生物防治技术是一种绿色环保的治理技术,通过引入生物控制农田害虫和病虫害,减少农药使用量,降低农田面源污染的风险。
例如,可以采用天敌、拟态剂等生物防治措施,避免过度使用化学农药导致水质污染。
四、湿地恢复与修复湿地具有天然的净化水质功能,通过恢复和修复受污染的湿地生态系统,可以有效拦截和吸附农田面源污染物,净化水体,改善水质。
可以采取湿地植被修复、湿地补水等措施,提高湿地生态系统对农田面源污染的净化能力。
五、耕地整理和管理合理的耕地整理和管理是减少农田面源污染的重要手段。
通过合理的耕作方式、耕作深度和耕作时间,可以减少土壤侵蚀和养分流失,降低土壤中的污染物质释放至水体的风险。
六、农业非点源污染监测技术农业非点源污染监测技术可以实时监测农田面源污染的情况,及时掌握污染物的来源和扩散路径,为有效治理提供科学依据。
可以采用遥感监测、水质监测等技术手段,实现对农田面源污染的动态监测和评估。
七、农田污水处理技术针对农田污水的处理是减少农田面源污染的重要措施之一。
可以采用土壤浸润、土壤滤池、湿地废水处理等技术手段,对农田污水中的污染物进行有效处理,净化水体,改善水质。
农田面源污染控制工程3.3.3.1污染控制原则(1)遵循总量控制原则。
(2)采取源头控制、过程阻断、末端强化相结合原则。
(3)遵循污染中氮、磷与水的资源化利用。
(4)与农村生态文明建设相结合原则。
(5)遵循资源节约原则,农田尾水经净化后回用于农田灌溉。
3.3.3.2技术比选治理农业面源污染的技术主要包括源头控制技术、过程阻断技术、末端强化技术,可能适用于本工程的技术主要包括:(1)源头控制技术1)化肥减量化技术与缓释肥料技术适度降低肥料的某种成分比例,可节约成本并减少营养流失,如将太湖地区的稻田基肥施用量下调20%,可使当地的经济效益和环境效益大幅度上升,而水稻产量却并未受到显著影响。
缓释肥料技术是近年来发展比较迅速的产业,它是通过改变肥料化学成分或将其表面涂上半透水或不透水性物质而缓慢释放其中营养使肥效增长的技术。
缓释肥料在进入土壤以后被逐步分解,逐步被作物吸收利用,肥效可维持数月甚至1年,这样可以减少肥料特别是肥料中的氮肥流失。
2)土壤调理剂技术使用生物质炭。
生物质炭由于其良好的吸附性能、低廉的成本以及良好的生物亲和性,被运用于农田营养盐释放控制,受到研究人员的关注。
在农田表层20cm的土壤中施加0.5%的生物质炭,可减少15%的铵态氮损失量。
使用硝化抑制剂。
施用硝化抑制剂使土壤中长时间保持较高的铵态氮含量,减少土壤中硝态氮的积累,进而减少土壤氮素的淋失和反硝化损失,延长氮肥肥效,提高氮肥利用效率。
3)节水灌溉技术节水灌溉是解决农作物缺水用水、缓解旱情和防止污染物迁移的有效措施,常见的节水灌溉技术包括喷灌技术、微灌技术和低压管道灌溉技术。
一般能增产15%,提高节水率近30~50%,提高工效20~30倍,提高耕地利用率7%。
由于喷灌设备投资较高,目前多用在水资源缺乏、经济较发达的地区。
微灌技术做到了灌溉均匀,但微灌技术需要在地下铺设大量的管道增加了灌溉成本,同时喷水器小容易堵塞,需要经常的检查。
科技成果——农田面源污染控制氮磷生态拦截
沟渠系统
对应需求中小流域水体氮磷生态调控技术
成果简介
该成果融合农田水利学与生态工程学理论,在加固边坡、合理配置水生植物的基础上,于沟渠和承泄区因地制宜地设置节制闸、拦水坎、脱氮除磷装置、底泥捕获拦截装置、复合式生态浮床、循环生态水塘等设施,从而提升沟渠和承泄区净化能力和生态修复能力,具有防洪排涝、灌溉引水等功能。
在确保排水安全的同时,可提高沟渠对排水中氮磷养分的拦截效率,增强沟渠的生态功能。
适用于农田排水面源污染物拦截。
技术特点
该成果沟渠系统长度较传统技术扩大了三倍,渠体设计增加了流量和水位设计;设施中增加了底泥捕获井和生态浮岛,增加了挺水植物;注重系统管护,对各环节可能出现的问题加以考虑,并提出管护要求。
1、对农田排水径流中氮磷的去除效果达30%以上。
2、氮磷去除模块有效运行时长约为28天,至少可达30次有效循环利用。
3、部分模块出水磷浓度低于0.1毫克/升。
技术水平发明专利6项,实用新型专利3项。
应用情况
该成果在浙江省湖州市长兴县吕山乡应用,主要进行了主干沟生态化改造,建设底泥捕获井、氮磷去除模块以及水生植物修复等生态措施,有力支撑了当地农业绿色发展与生态环境质量的改善。
已在浙江省11个地级市得到推广应用,建设生态拦截沟渠40余条,覆盖农田2万亩,实现减排总氮17.69吨、总磷2.01吨。
生态拦截工程工作方案一、生态拦截工程的概念和目标生态拦截工程旨在通过工程手段,改善和恢复受到破坏的自然生态系统,提高生态环境的稳定性和可持续性,最终实现人与自然和谐共生的目标。
其具体目标包括:1. 减少人类活动对自然环境的破坏,保护和改善自然生态系统的功能和结构;2. 恢复受破坏的生态系统,提高生态系统的抗干扰能力,降低生态系统的脆弱性;3. 促进生态系统内各个组成部分的平衡和协调发展,实现生物多样性的保护和维护;4. 提高土地资源的可持续利用率,减少土地的退化和沙漠化现象,改善土地生产力;5. 促进可持续发展,实现经济、社会和环境的协调发展。
二、生态拦截工程的原则生态拦截工程的实施应遵循以下原则:1. 生态优先原则:保护和修复自然生态系统的功能和结构是生态拦截工程的首要任务,其次才是满足人类经济和社会需求。
2. 可持续发展原则:生态拦截工程应促进土地资源的可持续利用和生态环境的可持续发展,兼顾生态、经济、社会的协调发展。
3. 综合治理原则:采取多种手段和技术,综合治理生态系统受到的各种破坏,提高治理效果。
4. 科学规划原则:生态拦截工程应根据生态系统的特点和破坏程度,科学规划工程目标、工作内容和实施方案。
5. 参与管理原则:生态拦截工程应充分调动社会各界的参与,形成社会共识,促进生态环境治理的深入开展。
三、生态拦截工程的工作内容生态拦截工程的具体工作内容包括:1. 生态体系调查评估:对受破坏的生态系统进行调查评估,了解生态系统的当前状况和存在的问题,为后续工作提供基础数据和依据。
2. 生态系统恢复规划设计:根据调查评估结果,科学规划生态系统的恢复目标、恢复措施和实施方案,形成恢复规划设计方案。
3. 生态工程建设实施:依据设计方案,采取相应的技术手段,进行生态工程建设实施,如植被恢复、水土保持、生态岛屿建设等。
4. 生态环境监测评估:对生态工程建设的效果进行监测评估,及时发现问题和调整措施,确保工程效果的实现。
农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——生态拦截技术农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——生态拦截技术随着经济的快速发展和城市化进程的加速推进,农村地区面临着越来越严重的面源污染问题,特别是面源污染的治理成为了亟待解决的难题。
面源污染的治理任务繁重,涉及多个环节,因此需要综合运用多种技术和理论。
而“4R”理论与工程实践中的生态拦截技术就是一种有效的面源污染治理策略,下面我们就来详细介绍其原理与实践效果。
“4R”理论是指减少、重用、回收和替代的原则,是对资源利用的一种理论体系。
在农村面源污染治理中,可以通过遵循这一原则来减少农业生产活动对环境的负面影响,实现农村可持续发展。
生态拦截技术是“4R”理论与工程实践中的一种重要手段,其基本原理是通过建立人工湿地、绿色生态沟渠和植物滞留池等生物工程设施,将农田和农村污染物截留拦截,起到净化水质、减轻水体污染负荷的作用。
生态拦截技术主要应用于农村地区的农田和农村生活污水处理。
在农田上,通过建设人工湿地和植物滞留池等措施,将灌溉水中的农药、化肥等有害物质净化,防止这些污染物进入河流和水库,既保护了环境,又保证了粮食生产的质量和安全。
在农村生活污水处理方面,生态拦截技术则通过植物滞留池和生态沟渠等处理设施将污水中的有机物质和营养物质去除,同时还有助于控制蚊蝇和蚊蠓等病媒生物的繁殖,提高了农村居民的生活环境质量。
生态拦截技术的实施需要充分考虑农村地区的自然环境特点和水资源状况。
例如,在建设人工湿地时,需要选取适应当地生态环境的湿地植物,并结合土壤类型和水质特点来确定建设方式和规模。
此外,还需要合理规划和布局生物工程设施,确保能最大限度地减少面源污染物的输入,提高治理效果。
生态拦截技术在实践中已经取得了一定的成功。
例如,广东省某农村村庄采用生态拦截技术对农田进行水质治理,通过建设人工湿地和植物滞留池等设施,成功将有机物质和重金属等污染物净化,达到了净化水质、改善生态环境的目的。
村镇径流氮磷生态拦截技术为了进一步规范农业面源污染防控中村镇径流氮磷生态拦截技术,制定本规程。
1 总则本规程是指从事农业面源污染防控建设中主要生产、生活污染物防控工程“一池一沟一塘”,即生活污水净化池、生态沟和植物塘的原理、选址、设计、施工及运行管理。
村镇径流氮磷生态拦截工程的技术路线为: 生活污废水及含氮、磷径流→生态沟渠→植物塘。
2 生活污水净化池 2.1 原理本工程中生活污水净池是一个无动力处理系统,适用于农户分散处理厨房、洗衣以及水冲式厕所产生的污水。
生活污水净化池主要由四个格组成,第一格主要作用是调节水量,同时在某种程度上也具有均匀水质和初沉的作用,可调节后续处理系统的用水量。
第二、三格对污水中有机污染物进行有效降解。
第四格为植物-基质渗滤池,利用植物-基质的吸附、吸收、转化等作用使污水进一步得到净化。
下水道与污水净化池之间采用暗槽相连,并在入池处设置格栅(或初沉池)以隔除粗大颗粒物。
生活污水净化池工艺流程见图1。
图1 生活污水净化池工艺流程示意图2.2 选址为了降低建设成本,保证污水净化池的运行效果,生活污水净化处理池应尽量修建在房屋后面,并尽量靠近厨房、厕所,利用地势自然高差,缩短污水输送距离,降低建设成本,保证污水净化池的运行效果。
2.3 设计容积按如下公式计算: V =Q·T式中V-总有效容积(mxyz);Q-农户日污水产生量(mxyz/d);T-污水在池中滞留时间(d)。
S=n K式中S-植物-土壤渗滤池表面积;n-农户人数(人);K-处理系数(与栽植植物种类有关,如栽植黄菖蒲、花菖蒲、鸢尾、美人蕉,取值为0.45m2)2.4 其它技术要求:2.4.1 雨水与污水分离:将生活污水包括厨房污水、厕所污水及洗衣污水等与畜禽粪便污水、屋檐水进行分离,其中农户生活污水利用管网汇集至生活污水净化系统处理,畜禽粪便污水引入沼气池或化粪池进行处理,而屋檐水直接通过房前屋后的露天沟或暗排沟引入沟渠排放。
5.3 生态拦截坝5.3.1生态拦截技术生态拦截技术是指采用生物技术、工程技术等措施对农田径流中的氮、磷等物质进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用,从而对农田流失的养分进行有效拦截,达到控制养分流失,实现养分再利用,减少水体污染物质的一种方法。
生态拦截坝是生态拦截技术中的一种。
它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水流速度,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于水生植物对沟渠两壁、水体和渠底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。
目前宋家坪溪主要环境问题是面源污染。
针对当地的情况,拟采用生态拦截坝拦截净化氮磷污染物。
5.3.2生态拦截坝建设为减小修建水坝对溪水河流域生态环境与水质的不利影响,拦截坝不宜建设在河宽较宽的河段。
本工程拟选取平均宽度为5m的河段建设拦截坝,且拦截坝为半封闭式,不阻断水流。
一组拦截单元内设置3个拦截坝,每个拦截坝之间相距5至10m。
每村设置2组生态拦截单元,两个单元之间相距约1km。
拦截坝选用天然石材浆砌石坝。
常用的岩石有石英砂岩、片麻岩、正长岩等,抗压强度在80~500 MPa,其表面致密,水与石料之间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长,耐久性优异,且天然材料产生于自然,与河流不相排斥。
拦截坝之间种植吸磷作用较强且具有经济价值的植物,如莲藕、菱角等。
由当地村民定期收割、处置。
拦截坝前150m,坝后150m种植湿地植物,如香蒲、菖蒲、慈菇、茭白等。
预计每个拦截单元增加湿地面积3000m2。
5.3.1生态拦截技术生态拦截技术是指采用生物技术、工程技术等措施对农田径流中的氮、磷等物质进行拦截、吸附、沉积、转化及吸收利用,从而对农田流失的养分进行有效拦截,达到控制养分流失,实现养分再利用,减少水体污染物质的一种方法。
生态拦截坝是生态拦截技术中的一种。
它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水流速度,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于水生植物对沟渠两壁、水体和渠底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。
面源氮磷流失生态拦截工程
一、工程目的和意义
农业面源氮磷流失由农田排水和径流、乡村生活污水及农户畜禽养殖尾水等组成,其污水源具有面广、量大、分散、间歇的峰值和高无机沉淀物负荷的特点。
采用生态湿地处理技术、生态隔离带技术及农区自然塘池缓冲与截留技术可以减少表土径流及氮磷污染物的流失。
特别是生态沟渠塘改造是目前最为经济有效的生态湿地处理工程。
据实地勘察和初步估算,乡村面源氮磷流失的大部分淌入现有用于排水的沟渠塘流经入湖河道汇聚到太湖,许多沟渠塘成了农村固体废弃物的堆积场所,成为农业污染源的重要传播途径,必须尽快加以工程化技术改造,建立新型的沟渠塘生态湿地系统。
二、工程内容和特点
工程主要内容为先清除垃圾、清除淤泥、清除杂草,沟渠塘岸边种植垂柳、草被植物,侧面和底部搭配种植各类氮磷吸附能力强的半旱生植物和水生植物,减缓水速,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农业面源污染排出养分的控制。
整个植物系统最终达到“拦截污水、拦截泥沙、拦截漂浮物”的目的,不仅具有净化水质、绿化村庄、美化环境的效果,而且具有一定的经济价值。
南京土壤所“863”科技计划最新研究成果显示,该系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48.36%和40.53%。
经工程化改造后,现有排水沟渠塘去污能力进一步提升,成本
大幅度降低。
具有排水和湿地系统的双重功效,不仅可以吸附农田、漫溢水中氮、磷营养物质,而且能拦截蔬菜园地径流表层肥沃土壤进入河道,还可作为部分农村生活污水、畜禽养殖场尾水导流截污的排放通道之一。
生态拦截工程与农村分散居住农户生活污水生物净化池、入湖河道控制性种养水生植物构成了农村面源氮磷流失的生态拦截和净化吸附的新型农业湿地系统,并且不占用耕地,符合太湖流域平原水网地区农田沟渠的实际,尤其适用于太湖、长荡湖、滆湖入湖河道两侧等周边水功能区域,具有巨大的推广应用潜力。
三、工程设计和管理维护
1、沟渠改造
充分利用现有排水沟渠,对其进行一定的工程改造,建设成生态拦截型沟渠塘系统。
对淤积严重,连通度差或杂草丛生的区段,先进行清淤,拓宽沟渠容量。
为保证水生植物正常生长,清理时要保留部分原有水生植物和一定量的淤泥。
2、渠体设计
渠体的断面为等腰梯形,沟壁和沟底均为土质,配置多种植物,并设置透水坝、拦截坝和节制闸等辅助性工程设施,使之在具有原有的排水功能基础上,增加对排水中氮、磷养分的拦截、吸附、沉积、转化和吸收利用。
生态沟渠建设可以考虑适度增加沟渠的蜿蜒性,延长排水时间。
建设密度应能满足排水和生态拦截的需要,分布在农田四周与农田区外的沟渠连接起来,并利用地形地貌将低洼地或者弃养渔塘改造成生态池塘,种植富集氮、磷的水生蔬菜,增加二次或三次净化,进一步提高系统的生态拦截能力。
3、植物配置
植物是生态拦截沟渠塘的重要组成部分,可由人工种植和自然演替形成。
沟壁植物以自然演替为主,人工种植对氮磷营养物质吸附能力强的植物,生长旺盛,可形成良好的生态景观,如多年生狗牙根、三叶草、黑麦草等;沟底可全年种植菹草、马来眼子菜、金鱼藻等沉水植物,也可在夏季种植茭白、空心菜等,秋冬季种植水芹菜。
生态池塘可以种植高效富集氮、磷植物,效果显著,如芦苇、香蒲等挺水植物,塘底种植沉水植物,如马来眼子菜、微齿眼子菜等,搭配种植水生蔬菜。
4、植物管养
在平缓地带生态沟渠中要常年保持一定水位,生长小型水生植物和藻类,在降雨期间和农田灌溉时起排水作用,在其他时间水体处于静止状态或缓慢流状态,以满足水生植物的生长。
沟渠的水生植物要加强管养,定期收获、处置和利用,防止水生植物死亡后沉积水底腐烂,造成二次污染。
要减少沟渠堤岸植物带受岸上人类活动、沟渠水流、沟渠开发等影响,保护生态多样性。