本文選題：阿什河流域　切入點：濱岸緩沖帶　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：當(dāng)點源污染的有效控制后,面源污染成為影響流域水環(huán)境質(zhì)量的主要污染來源。濱岸緩沖帶因其在面源污染傳輸過程中的重要地位,是世界公認的阻隔面源污染的有效屏障,但由于我國濱岸緩沖帶普遍存在功能面積或?qū)挾炔蛔恪⑵扑榛潭雀�、時空分布格局與功能并不匹配等問題,導(dǎo)致我國大部分濱岸緩沖帶對面源污染物凈化功能低下,嚴(yán)重影響了地表水體健康。阿什河流域是一條以農(nóng)業(yè)面源污染為主要的典型河流,以此為研究對象,科學(xué)解析河流的緩沖帶空間格局及優(yōu)化配置方案,同時結(jié)合緩沖帶功能強化技術(shù)手段,是改善小流域濱岸緩沖帶生態(tài)功能,降低面源污染入河負荷,提升小流域水環(huán)境質(zhì)量的有效方法,可為全國范圍內(nèi)的相似流域提供重要的理論與技術(shù)參考。本研究以濱岸緩沖帶為研究對象,旨在生物強化及化學(xué)強化為研究手段,通過濱岸緩沖帶功能強化及優(yōu)化空間配置,力圖為我國面源污染物質(zhì)去除及地表水體健康做出貢獻。本文認為濱岸緩沖帶的功能能夠通過生物及化學(xué)的方法進行強化,且通過濱岸緩沖帶寬度的優(yōu)化設(shè)計能夠有效的阻隔面源污染,以下是本文的主要內(nèi)容。為有效診斷阿什河流域濱岸緩沖帶分布與功能的匹配性問題,對其空間分布進行解析。按照行政邊界、土壤分布、土地利用分布、坡度分布度及功能定位的差異性將阿什河流域劃分成5個功能區(qū),在功能分區(qū)的基礎(chǔ)上進行衛(wèi)星影像分析。結(jié)果顯示阿什河流域5個功能分區(qū)內(nèi)的濱岸緩沖帶呈現(xiàn)出明顯的空間異質(zhì)性,在功能區(qū)1、2中,濱岸緩沖帶分布密集、面積廣泛、空間連續(xù)性高;功能區(qū)3、4、5中濱岸緩沖帶缺失、離散破碎化程度高、面積不足,現(xiàn)有的空間格局狀況與其功能需求不匹配。針對阿什河流域濱岸緩沖帶功能低下的問題,對濱岸緩沖帶分別進行生物強化及化學(xué)強化的研究。首先,優(yōu)選三種冷季型禾草早熟禾、高羊茅與匍匐剪股穎的經(jīng)濟性、生長特性、光合作用效率以及對面源污染的去除效果,結(jié)果顯示早熟禾具有更好的建植和凈化效能,是一種適合在中國東北寒冷地區(qū)建植的優(yōu)良緩沖帶植被。其次,為優(yōu)化濱岸緩沖帶微生物群落結(jié)構(gòu)及功能,本文應(yīng)用高通量454分子測序技術(shù)對濱岸緩沖帶中微生物的群落進行分析。結(jié)果表明在原生環(huán)境中致病菌富集(氣單胞菌屬含量9.7%、擬桿菌門含量6%),說明濱岸緩沖帶中需要進行群落結(jié)構(gòu)干擾與調(diào)整。同時對濱岸緩沖帶中的真菌分析時發(fā)現(xiàn)叢枝菌根真菌(AMF)為原始土著菌,但含量較低,不利于功能發(fā)揮。利用AMF生物菌劑對濱岸緩沖帶進行強化,采用摩西球囊霉菌與根內(nèi)球囊霉菌1:1混合菌群對緩沖帶進行強化,加入的量為300g/m2。結(jié)果表明,加入AMF生物菌劑后,AMF的含量比沒有添加之前顯著增加,且真菌的種類有所減少。經(jīng)過強化的濱岸緩沖帶在TN、TP及有機農(nóng)藥阿特拉津的去除方面,是普通濱岸緩沖帶去除率的1.20、1.10及1.11倍。為進一步提高濱岸緩沖帶的截留凈化功能,采用N-S-Ti O2NCs/Ti O2 NTs-AC/PTFE組成的光輔電催化系統(tǒng)對濱岸緩沖帶進行化學(xué)強化。經(jīng)過化學(xué)材料強化的濱岸緩沖帶,在TN、TP及有機農(nóng)藥阿特拉津的去除方面,分別是未強化濱岸緩沖帶去除率的2.35、2.07及6.97倍。利用SWAT模型對阿什河流域中對地表水體影響較大的區(qū)域(河流兩岸1200m)中的面源污染負荷進行計算。結(jié)果表明,功能區(qū)1、2中的污染負荷較低,功能區(qū)3、4、5污染負荷較高。在污染負荷的基礎(chǔ)上,計算出地表徑流在流到濱岸緩沖帶邊緣時面源污染物的濃度。結(jié)果顯示功能區(qū)1中濱岸緩沖帶安全寬度為19.3m,功能區(qū)2中濱岸緩沖帶的安全寬度為36.13m,功能區(qū)3中濱岸緩沖帶的安全寬度為36.91m、功能區(qū)4中濱岸緩沖帶的安全寬度為47.96m、功能區(qū)5中濱岸緩沖帶的安全寬度為61.4m。結(jié)合上述研究,在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,針對阿什河兩岸緩沖帶實際空間問題,對阿什河流域濱岸緩沖帶進行優(yōu)化。功能區(qū)1、2中濱岸緩沖帶狀態(tài)較好,面源污染負荷較低,主要采取修復(fù)破損濱岸緩沖帶至對應(yīng)安全寬度;在功能區(qū)3、4、5中,其濱岸緩沖帶的評價結(jié)果為一般狀態(tài),且負荷較高,主要采取生物強化與化學(xué)強化相結(jié)合的方法。在功能區(qū)3中人口比較密集,主要應(yīng)用生物強化,將濱岸緩沖帶的寬度提升至33.55m,進行生物強化;在功能區(qū)4中,將濱岸緩沖帶的寬度提升至41.01m,然后進行生物強化;在功能區(qū)5中,對濱岸緩沖帶進行生物強化,使其寬度提升至55.87m,在人口密度較低的農(nóng)田密集的地方,將濱岸緩沖帶提升至29.69m,應(yīng)用化學(xué)強化,在個別區(qū)域可以進行生物與化學(xué)相結(jié)合的方法。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52

【參考文獻】

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本文編號：1561609