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新闻公告
常熟站面源污染团队在人工湿地优化布局理论上取得进展
作者: 常熟站 更新时间: 2020-03-02

人工湿地可以沉淀、吸收和降解氮磷营养物质,是修复面源污染的普遍方式。对于同样的湿地类型,人工湿地消纳功能的发挥取决于其面积和位置。例如,同样位置,面积越大消纳效果越显著;而对于同样面积的湿地,位于污染源下游的湿地比上游湿地更能充分发挥消纳功能。然而,面积和距离的重要性到底是多少?修建人工湿地优先考虑面积还是位置?如何才能准确模拟流域中湿地消纳效果?通过常规的监测实验和模拟研究难以回答这些问题。

如能将湿地面积和位置的分布和面源负荷建立数学联系,则能在理论上回答上述问题。基于此,常熟站面源污染团队通过两个过程解决上述难题:首先,简化流域尺度面源污染过程,构建包含湿地位置和面积因子的流域面源负荷概念模型;其次,分别假设湿地面积和位置符合一定的数学假设(泊松分布和均匀分布),比较面源负荷的数学期望和标准变异。结果发现,泊松分布(不管是位置还是面积分布)对于流域面源污染平均负荷影响并不明显,但是对于流域内污染负荷的变异影响很大。因此,在修复人工湿地时,优先考虑位置(距河岸远,消纳效果不能发挥从而导致面源负荷大)能获得更好的消纳效果。为了进一步验证该结果的普适性,研究团队在10×10网格内随机产生10000种分布,结果进一步证明了湿地位置在各种消纳效率下都较面积更重要。而且,研究发现,通过位置和面积的三个统计指标(湿地离河岸的均值,位置的均匀度和平均面积)可以解释流域面源污染负荷均值的70%以上,而四个统计指标(位置和距离的均匀度、变异系数)可以解释流域面源负荷标准差的65%以上。该统计关系得到了句容农业流域河流氮浓度实测数据的验证。本研究对于面源污染高效防控和流域尺度面源负荷模型构建有重用指导意义。

该研究得到国家自然基金 (51779245U19A2050)以及中科院南京土壤所“一三五”领域创新前沿项目支撑。研究结果发表在美国AGU旗下Journal of Geophysical Research: Biogeosciences

  文章链接: https://doi.org/10.1029/2019JG005610

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