生物炭填充方式与老化对生物滞留氮磷淋失的影响
发布时间：2020-12-25 11:12
为了考察添加生物炭对生物滞留设施基质特性以及养分淋失的影响,采用去离子水对不同基质进行降雨淋洗模拟实验。结果显示,添加生物炭后基质的饱和导水率、滞留能力平均提高21%、41%,并且N、P养分的累积淋失量降低。添加老化前的生物炭,混合式填充方式比分层式填充方式基质的饱和导水率更高、滞留能力更好;生物炭老化后,亲水性、极性、酸性官能团增加,静电斥力降低,而且干湿交替方式比恒湿方式的老化作用更强。基质的饱和导水率、滞留能力、氮磷的累积淋失减控能力随生物炭老化作用的增强而增强,生物炭的这一特性有望用于生物滞留设施基质中N、P淋失的长效控制。
【文章来源】：中国给水排水. 2020年15期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
实验装置示意
进水初期各基质未产生径流，当进水累积量逐渐增大时，各基质开始产流，说明当对应降雨量超过设施最大滞留能力时，设施有出水产出，各基质中的污染物开始析出。各基质对应各场次降雨的氮、磷析出特征如图2和图3所示。前两场降雨中各基质的N、P析出浓度最大，而后析出浓度随逐场降雨整体呈下降趋势，TN、NO-3-N、TP、PO3-4-P析出浓度最高分别达到94.18、75.01、28.59、27.71 mg/L,N、P累积淋失量随累积降雨量的增加整体呈增加趋势，在后期N、P析出量逐渐趋于稳定。Confesor等人[16]在相同堆肥、相近柱体淋失研究中发现，初期TN、TP最高析出浓度分别为157、45 mg/L，本实验在基质下层铺设砂与生物炭改良，一定程度上减少了N、P的析出浓度。析出的TN中NO-3-N平均约占75.89%,TP中PO3-4-P平均约占85.84%，说明NO-3-N、PO3-4-P是主要的N、P析出成分，NO-3-N、PO3-4-P是堆肥矿化产物，析出量与堆肥原料、堆肥时间即熟化程度相关，相同原料、熟化时间越长，NO-3-N、PO3-4-P比例越高。图2和图3表明，设施在降雨初期时N、P淋失浓度最高，对水环境污染最大，后期淋失浓度整体呈下降趋势但仍伴随波动现象。试验模拟约1年的大雨量，生物滞留设施在后期仍有少量N、P淋失，而现实中生物滞留设施在落干期吸附NH+4-N可转化为NO-3-N，且随着时间的推移设施堆肥有机氮、磷继续矿化，后期NO-3-N、PO3-4-P可随降雨持续输出。因此，在实际工程应用中，一方面在生物滞留设施建设过程中，应注意避开大强度降雨并控制浇灌水量;另一方面堆肥加之设施后期植物凋落物引起的N、P不间断淋失，更需要一种能对设施养分发挥长效持留作用的基质改良剂。图3 累积降雨量下不同基质的N、P累积淋失量
累积降雨量下不同基质的N、P累积淋失量
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征[J]. 黄兆琴,胡林潮,程德义,马伟胜,徐昕,代静玉. 环境化学. 2019(08)
[2]生物炭对不同坡度坡耕地土壤水动力学参数的影响[J]. 魏永霞,王鹤,吴昱,刘慧. 农业机械学报. 2019(03)
[3]生物炭对去除生物滞留池氨氮及雨水持留的影响[J]. 田婧,刘丹. 西南交通大学学报. 2017(06)
[4]生物炭对黄绵土水分入渗和持水性能的影响[J]. 解倩,王丽梅,齐瑞鹏,王彤彤,郑纪勇. 地球环境学报. 2016(01)
[5]Mechanism of Cu(Ⅱ) adsorption inhibition on biochar by its aging process[J]. Yue Guo,Wei Tang,Jinggui Wu,Zhaoqin Huang,Jingyu Dai. Journal of Environmental Sciences. 2014(10)
本文编号：2937540
【文章来源】：中国给水排水. 2020年15期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
实验装置示意
进水初期各基质未产生径流，当进水累积量逐渐增大时，各基质开始产流，说明当对应降雨量超过设施最大滞留能力时，设施有出水产出，各基质中的污染物开始析出。各基质对应各场次降雨的氮、磷析出特征如图2和图3所示。前两场降雨中各基质的N、P析出浓度最大，而后析出浓度随逐场降雨整体呈下降趋势，TN、NO-3-N、TP、PO3-4-P析出浓度最高分别达到94.18、75.01、28.59、27.71 mg/L,N、P累积淋失量随累积降雨量的增加整体呈增加趋势，在后期N、P析出量逐渐趋于稳定。Confesor等人[16]在相同堆肥、相近柱体淋失研究中发现，初期TN、TP最高析出浓度分别为157、45 mg/L，本实验在基质下层铺设砂与生物炭改良，一定程度上减少了N、P的析出浓度。析出的TN中NO-3-N平均约占75.89%,TP中PO3-4-P平均约占85.84%，说明NO-3-N、PO3-4-P是主要的N、P析出成分，NO-3-N、PO3-4-P是堆肥矿化产物，析出量与堆肥原料、堆肥时间即熟化程度相关，相同原料、熟化时间越长，NO-3-N、PO3-4-P比例越高。图2和图3表明，设施在降雨初期时N、P淋失浓度最高，对水环境污染最大，后期淋失浓度整体呈下降趋势但仍伴随波动现象。试验模拟约1年的大雨量，生物滞留设施在后期仍有少量N、P淋失，而现实中生物滞留设施在落干期吸附NH+4-N可转化为NO-3-N，且随着时间的推移设施堆肥有机氮、磷继续矿化，后期NO-3-N、PO3-4-P可随降雨持续输出。因此，在实际工程应用中，一方面在生物滞留设施建设过程中，应注意避开大强度降雨并控制浇灌水量;另一方面堆肥加之设施后期植物凋落物引起的N、P不间断淋失，更需要一种能对设施养分发挥长效持留作用的基质改良剂。图3 累积降雨量下不同基质的N、P累积淋失量
累积降雨量下不同基质的N、P累积淋失量
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学老化后稻壳生物炭理化性质的改变及微观结构表征[J]. 黄兆琴,胡林潮,程德义,马伟胜,徐昕,代静玉. 环境化学. 2019(08)
[2]生物炭对不同坡度坡耕地土壤水动力学参数的影响[J]. 魏永霞,王鹤,吴昱,刘慧. 农业机械学报. 2019(03)
[3]生物炭对去除生物滞留池氨氮及雨水持留的影响[J]. 田婧,刘丹. 西南交通大学学报. 2017(06)
[4]生物炭对黄绵土水分入渗和持水性能的影响[J]. 解倩,王丽梅,齐瑞鹏,王彤彤,郑纪勇. 地球环境学报. 2016(01)
[5]Mechanism of Cu(Ⅱ) adsorption inhibition on biochar by its aging process[J]. Yue Guo,Wei Tang,Jinggui Wu,Zhaoqin Huang,Jingyu Dai. Journal of Environmental Sciences. 2014(10)
本文编号：2937540
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