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复合生态床系统在农业面源污染治理中的应用研究

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复合生态床系统在农业面源污染治理中的应用研究

作者：吴献花昆明理工大学

学位级别：硕士

抚仙湖是我国第二深水湖泊，近年来出现了加速富营养化趋势，促进因素主要有外来污染增加，湖滨带遭到严重破坏，氮、磷等营养盐在湖内迅速积累，湖泊生态系统过于简单、脆弱等。调研发现，径流区高强度的农作和大量使用化肥农药、村落... 详细信息

抚仙湖是我国第二深水湖泊，近年来出现了加速富营养化趋势，促进因素主要有外来污染增加，湖滨带遭到严重破坏，氮、磷等营养盐在湖内迅速积累，湖泊生态系统过于简单、脆弱等。调研发现，径流区高强度的农作和大量使用化肥农药、村落生活污水和垃圾等面源污染经入湖河流输入湖泊是引起抚仙湖富营养化加速发展的根本原因，因而入湖河流的减污控制是保护抚仙湖的关键。抚仙湖的北岸是湖泊污染负荷的主要来源地。窑泥沟-农灌中沟是北岸污染最严重的河道，它汇集了径流区内20个村镇、4700多亩农田的面源污水，因此，窑泥沟-农灌中沟的减污是控制抚仙湖北部面源污染的关键。窑泥沟和农灌中沟两沟相矩50米，农灌中沟西侧有一22.5亩的荒废湖滩，清理整顿湖滩环境，建立由农灌中沟及窑泥沟的溢流堰、固体垃圾打捞平台及拦污网、生物强化沉淀调节池、氧化塘、水平潜流人工湿地、表面流人工湿地组成的面源污水复合生态床处理系统。系统设计处理规模4400m／day，水力滞留时间51.8小时，则系统年污水处理量为160万吨，占窑泥沟污水总量的36.3％。试验研究表明：系统以打捞的方式可年清除河道内各类垃圾750吨;在设计高水力负荷(44cm／d)条件下，生物强化沉淀调节池对SS、TN、TP和NH-N的平均去除率为61.8％、3.6％、5.9％、8.5％;氧化塘对SS、CODcr、TN、NH-N和TP去除率在20％～90.32％、34.55％～57.60％、-4.12％～42.53％、-28.75％～61.49％和-11.71％～35.77％之间，有二次污染现象存在;水平潜流人工湿地对CODcr、TN、NH-N和TP去除率在9.10％～29.61％、5.60％～33.71％、2.41％～27.44％、1、1.19％～60.00％之间，不同的潜流湿地结构，氮、磷的去除效果不同，TN的平均去除顺序为炉渣+芦苇(30.17％)＞砾石(3－5cm)+伞竹+香蒲(25.94％)＞砾石(1-3cm)+芦苇(19.11％)＞公分石(2-4cm)+香蒲(18.22％)，TP的平均去除顺序为砾石(3-5cm)+伞竹+香蒲(42.23％)＞炉渣+芦苇(36.19％)＞砾石(1-3cm)+芦苇(33.49％)＞公分石(3-5cm)+香蒲(21.14％);地表流人工湿地对CODcr、TN、NH3-N和 TP 的去除率在30.29％～88.43％、21.80％～74.75％、22.33％～82.47％和16.54％～63.75％之间，平均去除率为50.99％、41.04％、59.00％和31.75％;系统依靠水生植物水芹菜、香蒲、芦苇、菱、荷的吸收作用去除的氮、磷量为6.05t／a和0.24t／a、0.14t／a和0.028t／a、0.02t／a和0.003t／a、1.01t／a和0.14t／a、0.12t／a和0.015t／a。经复合生态床污水处理系统处理后的出水的SS、BOD、CODcr、TN和TP浓度在0.8～10mg／l、3.0～5.3mg／l、4.1～24.5mg／l、0.9～10.4mg／l、0.2～0.98mg／l之间，工程验收达标率为100％、100％、100％、90.91％和72.73％，表面流人工湿地是该污水处理系统的主要净化单元，其次是氧化塘。结论：在复合生态床污水处理系统中，各级单元床之间具有较强的互助和互补性，前面单元为后续单元提供了较好的前处理，使得后续单元能够较充分地发挥处理功效，同时由于系统结合了在厌氧、兼氧以及好氧状态下微生物、高等绿色植物根系、人工土壤的同化、分解、截流、吸收、吸附和过滤等处理机制，使得该系统具有高效的污水净化性能和较强的耐冲击负荷，且系统投资小、见效快、工艺简单、运行费用低、操作管理方便，只要在系统的前段增设贮水塘储存水量大、污染负荷严重时的来水，随后在间歇的流入该处理系统，这样，就可以缓解系统超负荷运行的不理想净化效果，还可增强系统的处理能力，适宜在湖滨带推广运用。

关键词：人工复合生态床,水生植物,面源污染,污水处理

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抚仙湖窑泥沟人工湿地的除磷效果研究

应用生态学报 2005年第10期16卷 1913-1917页

作者：陈源高吴献花李文朝孔志明南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210093 云南省玉溪师范学院玉溪653100 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008

为了减缓和控制抚仙湖局部湖湾水体富营养化趋势,在抚仙湖北岸建设了净化面积1hm2的人工湿地.综合利用生物氧化塘、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地治理技术,对入湖河道窑泥沟污水中磷的去除效果进行了试验研究.结果表明,该人工湿地... 详细信息

为了减缓和控制抚仙湖局部湖湾水体富营养化趋势,在抚仙湖北岸建设了净化面积1hm2的人工湿地.综合利用生物氧化塘、水平潜流人工湿地和表面流人工湿地治理技术,对入湖河道窑泥沟污水中磷的去除效果进行了试验研究.结果表明,该人工湿地系统对磷具有较强的去除能力.总磷去除率在7.75%～81.10%之间,平均去除率为54.9%.单位面积磷滞留量平均为265mg·m-2·d-1,其中,湿地植物同化作用磷滞留量为26.1mg·m-2·d-1,约占磷滞留总量的10%,大部分磷去除是通过基质吸附和沉降作用,但主要湿地植物水芹的季节变化对相应功能区的除磷效果会产生一定影响.试验期间,各功能区单位面积磷滞留量依次为水平潜流人工湿地>生物氧化塘>沉淀池>表面流人工湿地.

关键词：抚仙湖人工湿地除磷效果

滇池柴河流域不同土地利用方式土壤养分剖面分异

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水土保持研究 2012年第5期19卷 95-99页

作者：阳利永吴献花赵斌吴斌王泉玉溪师范学院资源环境学院云南玉溪653100 玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心云南玉溪653100

基于滇池柴河流域土壤采样,研究了平坦设施农业、平坦传统农业、坡耕地、撂荒地和林地5种土地利用方式0—100cm土壤养分剖面的分异特征,结果表明:(1)不同土地利用方式土壤0—100cm内TN含量排序为:设施农业>传统农业>撂荒地>坡耕地>林地... 详细信息

基于滇池柴河流域土壤采样,研究了平坦设施农业、平坦传统农业、坡耕地、撂荒地和林地5种土地利用方式0—100cm土壤养分剖面的分异特征,结果表明:(1)不同土地利用方式土壤0—100cm内TN含量排序为:设施农业>传统农业>撂荒地>坡耕地>林地,并且设施农业TN含量显著高于坡耕地和林地(P设施农业>坡耕地>林地>撂荒地,且不同土地利用方式间各个土层内土壤TP均无显著性差异。5个土层TP均表现为撂荒地传统农业>撂荒地>坡耕地>林地,且设施农业有机质含量明显高于坡耕地和林地。在5个土层内,不同土地利用方式间土壤有机质差异不显著,只在20—40cm土层内设施农业与坡耕地、林地之间达到显著性差异。土壤有机质含量沿土层自上而下逐层降低,但在不同土地利用方式下,各土层间的显著性差异不一致。

关键词：土地利用方式土壤养分垂直分布柴河流域

农户种田意识与耕地流转意愿研究——来自典型村的实证

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国土资源科技管理 2013年第1期30卷 7-12页

作者：阳利永李兰吴献花玉溪师范学院资源环境学院云南玉溪653100 玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心云南玉溪653100

采用参与式农村评估方法对云南省玉溪市红塔区两个典型村239户农户进行随机调查,探讨农户对农业耕作的意识及其耕地流转意愿。结果表明:50%以上农户认为农业比较收益相对低于外出务工;为获得更高收益,大部分青年男子选择外出务工,导致... 详细信息

采用参与式农村评估方法对云南省玉溪市红塔区两个典型村239户农户进行随机调查,探讨农户对农业耕作的意识及其耕地流转意愿。结果表明:50%以上农户认为农业比较收益相对低于外出务工;为获得更高收益,大部分青年男子选择外出务工,导致农业日常耕作活动"老、弱、小"化比较明显。农户从事农业耕作的首要目的为获得食物,其次为获得经济收入。对于耕地暂时流转,绝大部分农户(70.3%)愿意暂时转出,但只有少数农户(39.8%)愿意暂时转入,转出与转入意愿不协调;对于耕地永久流转,农户转出或转入耕地的意愿均明显低于暂时流转。

关键词：农户农业耕作耕地流转流转意愿

2-[2-(5-溴喹啉)-偶氮]-5-二乙氨基苯酚固相萃取光度法测定环境样品中镉的研究

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光谱学与光谱分析 2006年第2期26卷 327-330页

作者：吴献花胡秋芬杨光宇林洪李海涛玉溪师范学院化学与环境科学系云南玉溪653100 云南大学化学系云南昆明650091

合成了新试剂2-[2-（5-溴喹啉）-偶氮]-5-二乙氨基苯酚（5-Br-QADEAP），试剂结构通过元素分析，红外光谱和核磁共振氢谱鉴定。研究了5-Br-QADEAP与镉的显色反应，在pH8．0的硼酸-氢氧化钠缓冲介质中，Triton X-100存在下．5Br-QADEAP... 详细信息

合成了新试剂2-[2-（5-溴喹啉）-偶氮]-5-二乙氨基苯酚（5-Br-QADEAP），试剂结构通过元素分析，红外光谱和核磁共振氢谱鉴定。研究了5-Br-QADEAP与镉的显色反应，在pH8．0的硼酸-氢氧化钠缓冲介质中，Triton X-100存在下．5Br-QADEAP与镉反应生成2：1稳定络合物，体系最大吸收波比λmax=595nm，摩尔吸光系数ε=1．60×10^5L·mol^-1·cm^-1。样品中的镉用强阴离子交换固相萃取柱固相萃取预分离和富集后用该方法测定，方法相对标准偏差在2．5％～3．2％之间，标准回收率在96-105％，结果令人满意。

关键词： 2[2-(5-溴喹啉)-偶氮]-5-二乙氨基苯酚镉光度法固相萃取

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抚仙湖生态环境中无尾两栖动物的资源与利用

安徽农业科学 2009年第20期37卷 9500-9501页

作者：李红梅饶定齐吴献花刘家忠云南玉溪师范学院资源环境学院云南玉溪653100 中国科学院昆明动物研究所云南昆明650223

2008年3～7月对云南抚仙湖生态环境中的无尾两栖类资源进行了调查。结果表明：有无尾两栖类10个种，隶属于1目4科7属，但是分布狭窄，部分种类数量少。结合无尾两栖类的生态功能和作为指示生物的优越性特点，提出了加强其生活环境和物... 详细信息

2008年3～7月对云南抚仙湖生态环境中的无尾两栖类资源进行了调查。结果表明：有无尾两栖类10个种，隶属于1目4科7属，但是分布狭窄，部分种类数量少。结合无尾两栖类的生态功能和作为指示生物的优越性特点，提出了加强其生活环境和物种多样性保护以及合理利用无尾两栖类动物对抚仙湖生态环境进行监测的建议。

关键词：抚仙湖无尾两栖类资源监测

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水葫芦圈养对星云湖富营养化水体水质的影响

环境工程学报 2017年第2期11卷 952-958页

作者：王良芬吴献花刘东辉郑艳婷玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心玉溪653100 江川县环境监测站江川652600

为了研究水葫芦圈养对富营养化水域的影响,对星云湖14个实验区的采样点及8个对照区采样点的水质各理化性质指标、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD_5)、不同形态氮浓度进行测定,分析了紫根水葫芦圈养对星云湖水质的影响,结果表明:在紫... 详细信息

为了研究水葫芦圈养对富营养化水域的影响,对星云湖14个实验区的采样点及8个对照区采样点的水质各理化性质指标、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD_5)、不同形态氮浓度进行测定,分析了紫根水葫芦圈养对星云湖水质的影响,结果表明:在紫根水葫芦生长发育期,星云湖中圈养的紫根水葫芦能够显著增加水体中的溶解氧含量,可以有效吸收星云湖湖水中的氨氮、总氮、总磷,降低了水体中BOD-5和COD含量。总磷、总氮和氨氮三者之间显著正相关,总磷、氨氮、总氮以及BOD_5都与水体的pH呈显著负相关,然而溶解氧与pH显著正相关,BOD_5与水温、总磷、COD、氨氮和总氮显著正相关。科学的水葫芦圈养模式可以有效的降低富营养化水体中的营养物质,改善水质。

关键词：水葫芦富营养化水体总氮总磷星云湖

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抚仙湖浮游植物群落结构特征及多样性研究

水生态学杂志 2016年第5期37卷 15-22页

作者：秦洁吴献花王泉赵斌玉溪师范学院玉溪高原湖泊生态环境研究中心云南玉溪653100

为了了解抚仙湖浮游植物群落结构特征,于2014年9月（秋季）、2014年12月（冬季）、2015年3月（春季）以及2015年7月（夏季）对抚仙湖进行采样,在全湖共设置12个样点,通过野外调查及实验室研究的方法,对抚仙湖浮游植物群落结构及物种多... 详细信息

为了了解抚仙湖浮游植物群落结构特征,于2014年9月（秋季）、2014年12月（冬季）、2015年3月（春季）以及2015年7月（夏季）对抚仙湖进行采样,在全湖共设置12个样点,通过野外调查及实验室研究的方法,对抚仙湖浮游植物群落结构及物种多样性进行了分析。结果表明,抚仙湖共有浮游植物8门、66属、101种,种类构成比例中,绿藻占54.46%、硅藻占21.78%、蓝藻占9.90%、其他13.86%;不同季节浮游植物的种类组成差异极显著（P〈0.01）,夏季种类最多,有79种,冬季最少,仅有61种。优势度分析显示,抚仙湖共有优势种4门、13种,其中绿藻门最多,有8种,且在全年均形成优势种,蓝藻在夏季、秋季和冬季成为优势种,硅藻和金藻在春季和夏季形成优势种。抚仙湖浮游植物细胞密度为29.9×104~193.2×104个/L,平均为61.51×104个/L;生物量为0.242~0.567 mg/L,平均为0.455 mg/L。浮游植物Margalef丰富度指数为2.31~3.18,Shannon-Weaver多样性指数为3.14~3.65,Pielou均匀度指数为0.89~0.95,综合评价抚仙湖水体为无污染至轻污染。聚类分析表明,抚仙湖浮游植物的种群结构四季变化明显,不同区域浮游植物的种类和密度差异较大。将抚仙湖浮游植物与国内外典型的贫营养湖泊进行相似性比较,Jaccard相似性指数表明,抚仙湖浮游植物群落与其他湖泊均为极不相似,说明其物种及群落结构具有一定的独特性。

关键词：抚仙湖浮游植物群落结构多样性指数聚类分析

2-(2-喹啉偶氮)-4-甲基-1,3-二羟基苯固相萃取光度法测定水中锌

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冶金分析 2007年第1期27卷 39-41页

作者：黄齐林吴献花白红梅胡秋芬尹家元玉溪师范学院化学系云南大学化学系

研究了试剂2-(2-喹啉偶氮)-4-甲基-1,3-二羟基苯(QAMDHB)与锌的显色反应,在pH8.5的硼酸-氢氧化钠缓冲介质中,TritonX-100存在下,QAMDHB与锌反应生成2∶1稳定络合物,体系最大吸收波长λmax=565nm,表观摩尔吸光系数ε=8.84×***-1。样品... 详细信息

研究了试剂2-(2-喹啉偶氮)-4-甲基-1,3-二羟基苯(QAMDHB)与锌的显色反应,在pH8.5的硼酸-氢氧化钠缓冲介质中,TritonX-100存在下,QAMDHB与锌反应生成2∶1稳定络合物,体系最大吸收波长λmax=565nm,表观摩尔吸光系数ε=8.84×***-1。样品中的锌用强阴离子交换固相萃取柱固相萃取预分离富集后,用6mL水反向洗脱,分光光度法测定。方法线性范围为0.01~1.0μg/mL。用于实际水样测定,RSD为2.2%,2.4%,标准加入回收率为103%,97%,测定结果与原子吸收光谱法相符。

关键词： 2-(2-喹啉偶氮)-4-甲基-1,3-二羟基苯锌分光光度法固相萃取水样