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城市水环境理论体系与治理技术研究

研究背景

 

        随着城市化进程的推进,城市经济(GDP)快速增长和城市消费水平大幅提高的同时也使得城市水体遭受到不同程度的污染。目前,城市总体水环境状况越来越令人担忧,城市水环境相关理论问题的研究也日渐受到学界和政府决策部门的关注。近年来,尽管学界开展了大量的工作,并取得了许多富有成效的成果,但相较于其他如天然湖泊等水环境问题,我国有关城市水环境的理论研究相对落后,在许多至关重要的领域,依然缺乏深入的研究,有以下几个方面体现:

        城市水环境质量改善的基本理论问题:城市水环境的内涵和功能;从何种角度以及如何评定城市水环境中的各种问题;针对城市水环境问题,改善城市水环境应该从何种角度出发等基本理论问题。

        人工湿地作用机理问题:作为一种价廉效优的污水处理系统,近年来人工湿地技术在城市水体治理中得到了广泛应用。人工湿地是由植物-微生物-基质构成的系统,这一系统中各种因子如何发生协同作用改善水质,以及作用的规律如何等问题值得深入探讨。

        人工湿地效用维持问题:人工湿地填料系统中由于吸滤了较多的悬浮固体,加上填料表面微生物膜的生长导致填料系统淤堵,降低了人工湿地的过水能力,减小了人工湿地的有效容积,降低了人工湿地系统处理污水的能力。如何使人工湿地的能力和寿命得到维持。

        天然湿地的环境效应问题:揭示天然湿地对轻污染水体(包括点源和非点源污染)的净化机理和净化效果;评价在城市化进程中天然湿地净化水体的效率和价值。

       湿地植物耐淹的机理研究:在实际情况下,一些湿地由于工程建设或自然条件的影响,季节性或阶段性出现水位的大幅度消涨,使湿地的植物很难存活。对湿地的植物研究其在水淹的情况下生理指标的变化,尤其是植物在水淹的情况下的抗逆性指标的变化,为有大幅度变化水位的湿地的植物的筛选和养护提供理论依据。

? ???? 沉水植物与水体中无机悬浮胶体颗粒的相互影响问题:水流携带大量悬浮物进入城市河流.导致河流水体混浊,悬浮态胶体颗粒浓度高,水体浊度高,从而大大影响水中沉水植物的生长环境,如光照条件.导致水中沉水植物难以正常生长,甚至消失,严重影响水体的水环境,破坏了完整的水生态系统,要解决这些问题,必须弄清楚沉水植物和悬浮胶体颗粒相互之间的影响关系。

 

 

研究内容

(1) 城市水环境质量改善的基本理论方面:

城市水环境构成要素及评价理论体系研究。分析城市水环境的概念和特点,研究城市水环境的构成要素和各级指标体系,并确定各级指标体系以及构成要素之间的相互关系,在此基础上进一步提出城市水环境综合评价理论体系。

(2)天然湿地环境效应方面:

天然湿地的净水机理和净水效果研究,根据在长江中下游地区有代表意义的镇江河滨湿地,针对具体的植物群落和基质组成的生态系统,进行植物群落和基质的净水机理和净水效果研究,旨在揭示净水机理,量化基质、植物体各自的净化能力。

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(3) 人工湿地作用机理方面:

人工湿地污染物去除机理及其数学模型研究。人工湿地是植物-微生物-基质协同作用的污水处理系统。通过对去污机理的研究建立数学模型,同时为人工湿地的设计提供理论依据。研究包括污水在湿地床内的水力学规律和污染物质净化规律两方面 。

(4)人工湿地效用维持问题:

人工湿地填料系统淤堵机理及其防治措施研究。通过测定填料系统的分层有效孔隙率、测定分层出水水质、以及对微生物膜的显微分析,了解人工湿地淤堵的机理并通过机理研究探讨防治措施,以此指导人工湿地的设计和施工。

(5)湿地植物耐淹机理方面:

一般湿地的植物在水淹的情况下的生化指标研究。主要是通过测定在淹水的环境下,与膜脂过氧化密切相关的几种酶的活性;通过测定植物在水淹环境下与植物抗逆性有关的一些指标(乙烯、抗逆性、酶等),确定与植物水淹抗逆性密切相关的主要指标,为实际工程中大幅度水位变化下确保植物的存活与养护提供理论依据。

(6)沉水植物与水体中无机悬浮胶体颗粒的相互影响方面:

沉水植物与水体中无机悬浮胶体颗粒的相互影响研究。一方面通过研究悬浮胶体颗粒使水体透明度减小对植物光合作用影响,同时悬浮胶体颗粒吸附在植物表面对植物的生长产生影响,从光合速率的变化规律和吸附影响植物呼吸速率等角度分析水中无机悬浮胶体颗粒对沉水植物生长影响。另一方面从沉水植物对无机悬浮胶体颗粒的吸附及助沉作用,改善水体透明度的角度分析沉水植物对改善水体透明度,提高水环境质量的效应。并在此基础上进一步研究浑浊水体中沉水植物的选种问题。

 


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