三峡库区小流域不同土地利用类型“土壤-水体”氮磷含量特征及其相互关系

利用长期田间监测数据,分析了三峡库区典型农业小流域不同土地利用类型土壤、浅层地下水氮磷含量分异特征,剖析了坡面土壤氮磷含量与浅层地下水、坡面地表径流氮磷浓度的相互关系.结果表明梯田的土壤TN平均含量显著(P0.05)高于坡耕地,水田梯田平均含量1.49 g·kg~(-1)最高;旱地坡耕地和桑树套种坡耕地土壤TP平均含量显著高于其它地类;旱地梯田土壤NO_3~--N平均含量最高,离散程度最大.坡面土地利用类型对浅层地下水TN、NO_3~--N浓度影响较大,但对TP浓度影响较小;流域浅层地下水TN浓度与NO_3~--N浓度呈极显著正相关,不同坡面浅层地下水NO_3~--N对TN平均贡献率在67.82%~78.51%之间;浅层地下水TN、NO_3~--N月平均浓度变化规律基本一致,春秋两季农作物施肥后均呈现明显上升趋势.坡面土壤TN平均含量与浅层地下水TN浓度呈显著指数关系,坡面土壤NO_3~--N平均含量与浅层地下水NO_3~--N浓度呈对数关系,但与坡面地表径流TN、NO_3~--N浓度无显著相关性;当坡面地表径流TP浓度0.1 mg·L~(-1)时,坡面土壤TP平均含量与其呈显著线性相关;坡面地表径流与浅层地下水TN、NO_3~--N浓度均呈显著幂函数关系,且NO_3~--N相关性更好.     

云南抚仙湖流域磷化工对农田土壤和农作物的影响

通过对云南抚仙湖流域磷化工厂附近农田和区域内地表径流污染物含量进行调查分析,结果表明距磷化工厂越近,农田灌溉水、土壤、农作物中污染物含量越高。磷化工生产排放的废水和废渣淋溶废水严重污染了附近农田灌溉水,从而造成农田土壤氟、磷积累,最高分别超过对照农田土壤氟、磷含量35和37倍。相关分析结果表明农作物茎、叶蓄积的高浓度氟、磷主要来源于受磷化工排放废水和废渣污染的农田土壤。     

生物转盘去除废水中硝酸氮和含碳有机物的试验研究

本文介绍了以豆制品废水为碳源、硝酸钾为氮源的缺氧生物转盘同时去除废水中硝酸氮(NO_3—N)和含碳有机物(EOD_5)的试验研究,探讨了驯化和挂膜条件,取得了在确定EOD_5/NO_3—N比值条件下,去除NO_3—N和BOD_5的最小水力停留时间和最大盘面积负荷等工艺参数。     

煤电工业固废堆积对土壤重金属元素污染调查

以淮南新集煤矿区为例,通过系统采集、分析土壤样品,研究该区煤电工业固废（煤矸石和粉煤灰）堆积对矿区土壤造成的重金属污染。研究结果表明：尽管研究区只有十余年开采历史,煤矸石和粉煤灰长期风化、淋溶已导致其处置堆周边土壤中重金属累积性污染;不同重金属元素在研究区土壤中累积表现出差异性,但均未超过国家土壤二级污染标准,这说明煤电工业固废中重金属向周围土壤迁移是一个缓慢过程。     

漂白废水中有机氯在湿地土壤中的环境行为

在实验室模拟条件下,研究了漂白废水中有机氯在土壤中的吸附平衡规律和土柱中的迁移特性,同时分析了某造纸废水长期灌溉湿地土壤的可提取有机氯分布特征.结果表明,可吸附有机氯在土壤中的吸附规律符合Freundlich等温式,且在未受灌溉土壤和已灌溉2a土壤中的吸附常数分别为7.341 0和4.950 1,非线性程度常数分别为0.502 4和0.610 8;经漂白废水淋溶的土柱渗滤液中有较多的可吸附有机氯(AOCl)检出,废水中的有机氯被土壤大量的吸附,且在表层中含量最高.经过造纸废水灌溉1、2和3a后的土壤表层可提取有机氯(EOCl)的平均含量分别为4.48、10.35和10.07μg/g,与土壤背景值相比有明显的提高.     

3种生物滞留设计对城市地表径流溶解性氮的去除作用

城市地表径流溶解性氮(N)的有效控制具有挑战性.2015构建了3种不同设计的生物滞留设施:壤砂种植紫穗狼尾草(CB)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带(MB1)、壤砂种植紫穗狼尾草设置饱和带并添加10%木块(MB2).在模拟城市地表径流水文、水质变化条件下,研究3种生物滞留种植植物、设置饱和带以及添加碳源对城市地表径流溶解性N(NH_4~+-N、NO_3~--N)的去除作用.通过为期1年试验监测表明,在进水NH_4~+-N浓度平均值为(5.45±2.21)mg·L-1情况下,3种生物滞留对NH_4~+-N均具有显著的去除作用(去除率95%).基质吸附、硝化与植物吸收是生物滞留有效去除城市地表径流NH_4~+-N的主要途径.在进水NO_3~--N平均值为(5.88±2.32)mg·L-1情况下,CB、MB1和MB2出水NO_3~--N浓度的平均值分别为(4.04±2.64)、(0.84±1.18)和(0.26±0.48)mg·L-1,相应去除率分别为31.3%、85.7%和95.6%.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带以及添加碳源均可显著降低出水NO_3~--N浓度,减少NO_3~--N淋溶输出,提高NO_3~--N去除率.植物吸收和微生物反硝化是生物滞留去除NO_3~--N的主要途径.进水NO_3~--N浓度、水量、间隔天数是影响生物滞留出水NO_3~--N浓度的主要因素.生物滞留种植紫穗狼尾草、设置饱和带并添加碳源,在水文、水质变化情况下,仍可有效去除城市地表径流溶解性N.     

氮沉降增加对青藏高原林地氮淋溶通量的影响

森林生态系统对大气氮沉降升高的响应机制是国内外学者研究的热点问题之一,近年来中国学者相继在温带森林和热带森林建立了氮沉降增加影响的野外实验平台,但关于氮沉降增加对青藏高原地区森林土壤氮素淋溶通量影响的野外原位研究匮乏。基于此,该研究于2012-2013年生长季,在青藏高原林芝地区云冷杉林通过野外模拟试验,研究了3种水平(0、15和30 kg/(hm~2·a)(以N为计,下同))及3种形态((NH_4)_2SO_4、NH4Cl和KNO_3)氮沉降增加对土壤可溶性氮素淋溶通量的影响。结果表明:林芝地区不同形态氮素的淋溶通量均存在显著的季节和年际变化特征,铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO_3~--N)的生长季月淋溶通量为0.02～0.6 kg/hm~2,可溶性总氮(TDN)、可溶性总有机氮(DON)月淋溶通量为0.07～2.0 kg/hm2,不同形态氮淋溶通量峰值均出现在7-9月;森林穿透雨中硝态氮沉降通量的增加,对氮素淋溶通量具有明显的促进作用,造成NO_3~--N显著淋失(p0.05),且这种促进作用在施加低剂量硝态氮肥的处理上更为明显(p0.01);大气氮沉降增加对DON和TDN淋溶通量有显著的抑制作用,且随着氮沉降量的增加其抑制作用也随之增加。     

内蒙古乌达煤炭基地地表灰尘水溶离子污染特征

内蒙古乌达煤田煤火已持续燃烧50余年,不仅烧毁大量煤炭资源、危及矿井生产安全,而且会释放有毒有害物质,威胁生态环境。为探究乌达矿区及其周边区域地表灰尘污染特征,该研究在乌达区约220 km2范围内采集地表灰尘224件,对其中9种无机水溶离子进行了分析。结果显示,乌达区及其周边区域地表灰尘中F~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、K~+、NH_4~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)总均值分别为13.42、1 592、615、5 981、533、258、708、6 072和534μg/g,均高于背景区乌海湖小岛地表灰尘水溶离子背景值,SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-、Na~+相对背景值提升倍数分别高达11.08、6.84、4.45、3.73。地表灰尘总水溶离子含量表现出工业园煤矿区城区农场外围,各区域中均以Ca~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-3种离子对灰尘中无机离子组分贡献较大。SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-、Na~+在不同区域存在较大差异,为当地地表灰尘的显著污染因子。采样期间地表灰尘整体呈弱碱性,而工业园和煤矿区呈弱酸性;SO_4~(2-)主要以CaSO_4和(NH_4)_2SO_4形式存在;NO_3~-存在形式可能为NH_4NO_3;Cl~-主要以NH_4Cl和NaCl形式存在。主成分分析结果表明,乌达区地表灰尘水溶离子主要来自地下煤火、煤矸石自燃、工业活动、机动车运输、地表煤尘、矸石山尘、地表土壤尘。     

重金属对土壤—植物系统中氮的转化与NO3-淋失影响的研究

本项研究采用“微宇宙”方法,在实验室植物生长箱可控条件下,进行动态模拟实验。实验选择了七种重金属,按照土壤阳离子代换量计算出三种不同等级的土壤重金属剂量,研究它们对京津渤地区典型土壤(碳酸盐草甸土)中氮的转化与NO_3~-淋失影响。实验结果表明:七种重金属对该类土壤中氮的转化与NO_3~-淋失量有明显影响,但其表现的程度和特征有很大差异。其作用强度的次序为:Hg~(2 )>>Cd~(2 )>>Ni~(2 )>>Zn~(2 )>Pb~(2 )>Cu~(2 )>Cr~(3 )。各重金属作用的持续时间不同:Hg~(2 )、Cd~(2 )达7—11周以上,而其余重金属在4—7周。实验结论:本地区碳酸盐土壤虽然对重金属有较大的容量,但从土壤—植物系统污染生态学角度,仍可选择NO_3~-作为一项反映重金属对土壤生态毒性的早期诊断指标。     

杀虫双在土壤中的动态研究

本文参照OECD(经济合作与发展组织)的标准,以室内模拟条件,对杀虫双在土壤中的动态进行了淋溶试验。结果表明,杀虫双淋溶性极强,土壤中绝大部分杀虫双可被水淋溶,留在土壤中的也可随着水的不断加入而被淋溶出。土壤性质对淋溶影响很小,而流速、温度对淋溶影响较大。     

美国的废水土地处理

废水土地处理,成本低、净化效果好、有益于农田、森林和牧场土壤的改良,是一种有发展前途的废水治理技术。一、废水土地处理的类型目前常用的废水土地处理方法有三:1.缓慢灌溉,2.快速渗滤,3.地表径流。起初只采用缓慢灌溉和快速渗滤两种方法处理城市污水。后来,才逐渐发展成为处理工业废水和生活污水的有效方法。到1981年美国出现了18个地表径流处理系统,缓慢灌溉系统839个,快速渗滤系统323个。(注:本文以下废水指工业废水及生活污水)     

季节性冻融格局变化对高山森林土壤氮素淋溶损失的影响

气候变化情景下冻融格局的改变可能导致寒冷生物区土壤氮的淋溶损失,从而改变土壤养分循环和森林溪流的水体环境.因此,为了解季节性冻融循环及其变化对高山森林土壤氮淋溶损失的影响,于2010年5月到2012年4月期间,采用土柱培养实验,利用海拔形成的温度差异模拟气候变暖过程,将高山森林(海拔3600 m)土壤分别培养在海拔3600 m(A1)、3300 m(A2)和3000 m(A3)的森林地表,研究了生长季节与冻融季节不同关键时期的土壤氮淋溶特征.结果表明:川西高山森林土壤氮素淋溶损失随着海拔增加而增加,其损失量为(1.85±0.39)kg·hm-2·a-1(A3)(1.87±0.34)kg·hm-2·a-1(A2)(2.94±0.73)kg·hm-2·a-1(A1),其中,62%以上的氮损失发生在季节性冻融期间.冻融季节高山森林土壤氮素淋溶流失的主要形式为铵态氮和硝态氮,且铵态氮的淋溶损失量高于硝态氮,而生长季节土壤氮素淋溶损失的主要形式是可溶性有机氮.这意味着冻融循环格局在很大程度上控制着高山森林土壤氮素淋溶损失特征,未来气候变暖可能降低高寒森林土壤氮素肥力,增加森林溪流中的氮含量.     

稻田NO_3~-还原耦合As(Ⅲ)氧化过程及微生物群落特征

以华南稻田土壤为研究对象通过构建微宇宙体系,研究了淹水稻田自养硝酸盐还原耦合As(Ⅲ)氧化过程及其微生物群落结构组成.结果表明,NO_3~-的添加促进了稻田土壤中As(Ⅲ)的氧化,在未添加NO_3~-的处理(Soil+As(Ⅲ))以及灭菌处理(Sterilizedsoil+As(Ⅲ)+NO_3~-)中As(Ⅲ)未发生明显的氧化;在Soil+As(Ⅲ)+NO_3~-处理中,NO_3~-有少量被还原,而在Soil+NO_3~-处理中,NO_3~-没有被还原.通过16S rRNA高通量分析在NO_3~-还原耦合As(Ⅲ)氧化体系中微生物群落结构特征,在Soil+As(Ⅲ)+NO_3~-处理中shannon指数相对较低为8.19,土壤微生物群落多样性降低,其中在门水平上主要优势菌群为变形菌门Proteobacteria(33%)、绿弯菌门Chloroflexi(11%)、浮霉菌门Planctomycetes(12%);在属水平上主要的优势菌属为Gemmatimonas(7.4%)以及少量的Singulisphaera、Thermomonas、Bacillus.NO_3~-的添加能够促进稻田土壤中自养As(Ⅲ)氧化,并且影响着稻田土壤中微生物群落组成.     

缙云山常绿阔叶林湿沉降过程中不同空间层次水质变化特征

为全面调查森林生态系统各层次降水水质状况以及对降水中各离子的截留特征,于2013年9月至2014年8月对重庆市缙云山常绿阔叶林大气降雨、林内降雨、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续1a的水质效应研究.结果表明,缙云山大气降雨偏酸性(pH=4.75);土壤层和林冠层均能调升降雨的pH值,其中土壤层对pH值的调升幅度最大,其次为森林林冠层.森林林冠层对NO_3~-、Na~+有一定的吸附净化作用,降雨能够淋溶森林林冠层的NH_4~+、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Mg~(2+)、Ca~(2+)和K~+.另外,枯枝落叶的降解导致构成植物组织的有机物降解为无机物,进而促使各离子质量浓度在地表枯透水中增加.森林土壤中的官能团以及胶体能够吸附并中和渗滤液中的NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、PO_4~(3-)、K~+和Mg~(2+),同时长期处于酸性条件下的土壤层也释放出部分Na~+、PO_4~(3-)和Ca~(2+).该森林生态系统对大气降水中各离子具有较强的截留作用,但各层次对降水中的各离子表现出的截留特征不尽相同,其中以林冠层的截留作用最强.     

南方土壤酸沉降敏感性研究Ⅲ.Si释放与缓冲作用

研究了模拟酸雨淋溶过程中南方主要土壤硅释放量与缓冲机理。结果表明,土壤中存在两个缓冲体系,pH值高于3.0时,土壤以初级缓冲体系为主;pH值低于3.0,尤其是离子淋溶量高于或接近CEC值后,次级缓冲体系成为主要的质子缓冲源。淋溶液pH值的降低可加速矿物风化和Si的释放,从而促进土壤中Si的淋溶,但Si的淋溶同时受到吸附、沉淀与转化过程及土壤初始条件的影响。     

矿化垃圾和土壤淋滤系统处理分散型餐饮废水

随着我国旅游业的迅猛发展,分散型餐饮废水的产生量也逐年增多。分散型餐饮废水的不合理处理处置对旅游区的生态环境造成了严重污染。以矿化垃圾作为基质材料来处理分散型餐饮废水,并对比了矿化垃圾和土壤淋滤系统对分散型餐饮废水的处理效果。结果表明:餐饮废水经矿化垃圾反应床连续运行21 d后,出水COD和氨氮分别为42,3.8 mg/L,COD和氨氮的去除率可达92.6%和77%以上。与土壤淋滤系统相比,矿化垃圾反应床的处理效果更为理想。     

红壤性水稻土铅环境容量研究

以湖南省桃林铅锌矿区为试验区,通过水稻盆栽、田间小区、大田、农田地表径流和淋溶等试验以及土壤酶和微生物试验,研究土壤铅对土壤-作物(水稻)、土壤-微生物和酶、土壤-水体三体系的各种效应,得到各单体系中铅的临界含量并确定了红壤性水稻土中铅的临界含量,通过铅的平衡试验,建立了土壤铅环境容量数学模型,得出红壤性水稻土的铅环境容量。     

三峡库区柑橘园施肥量对土壤氮淋失及残留量的影响

本试验以三峡库区秭归县生态站所在流域内的柑橘园土壤作为研究对象,通过0～20、0～40、0～60 cm深度的原状土柱淋溶试验对不同施肥量对柑橘园土壤中氮素淋失及残留量的影响进行研究.试验中设置4种施肥处理,为不施肥处理(CK)、低氮施肥处理(T1:250 kg·hm~(-2))、中氮施肥处理(T2:500 kg·hm~(-2))、高氮施肥处理(T3:750 kg·hm~(-2)).结果表明:①柑橘园土壤中氮素淋失的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),占总氮(TN)淋失量的36. 93%～60. 07%,铵态氮(NH_4~+-N)的比例为4. 40%～5. 79%.土壤中NO_3~--N残留量占TN残留量的比例为11. 31‰～45. 66‰,NH_4~+-N残留量的比例为1. 05‰～2. 07‰;②相同深度的柑橘园土壤中,氮素的淋失量和残留量与施肥量呈显著正相关.不同施肥量下土壤中TN的淋失量和残留量分别为11. 35～30. 11 kg·hm~(-2)和0. 30～1. 86 g·kg~(-1).其中,NO_3~--N和NH_4~+-N的淋失量占TN淋失量的比例在T2处理下达到峰值,NO_3~--N和NH_4~+-N的残留量占TN残留量比例峰值分别出现在T1和T2处理;③相同施肥量下,土壤中氮素不同形态的淋失量和残留量受土壤深度影响的差异较大.施肥后,NO_3~--N淋失量和残留量的峰值分别出现在20cm和40 cm深度,NH_4~+-N淋失量和残留量的峰值主要出现在20 cm深度.从试验中的结果推论,0～40 cm土柱中的中氮处理更有利于肥料氮向无机态氮转化以供植物吸收并降低施肥后氮素淋失的风险.     

基于δ15N和δ18O的农业区地下河硝酸盐污染来源

为研究岩溶区农业活动为主导的地下河流域硝酸盐污染来源,于2017年5~10月每24 d左右对重庆青木关流域6个采样点进行监测,利用~(15)N和~(18)O同位素技术对示踪硝酸盐来源进行解译,应用IsoSource模型计算出不同端元硝酸盐的贡献率.结果表明:(1)青木关农业区地下河系统存在较大的硝酸盐污染风险,大部分采样点出现不同程度NO_3~--N浓度超标现象.(2)空间上,青木关地下河中NO_3~--N浓度整体呈现由上游向下游升高的趋势.时间上,上游鱼塘和岩口落水洞以及下游姜家泉样点NO_3~--N浓度在5~6月因受农业施肥的影响,均呈上升趋势,6~9月受降水影响而出现不同程度升高或降低,9月之后随着农业活动减少而逐渐降低;中游土壤点NO_3~--N浓度保持较高值;中下游大鹿池NO_3~--N浓度较低且变幅不大.(3)通过硝酸盐~(15)N和~(18)O同位素分析,表明上游鱼塘和岩口落水洞的硝酸盐源于土壤有机氮、动物粪便及污废水混合;中游土壤点硝酸盐源于土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+;中下游大鹿池中硝酸盐来源于动物粪便及污废水、土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+的混合作用.地下河出口处姜家泉硝酸盐污染严重,其源于土壤有机氮、降水和肥料中NH_4~+、动物粪便及污废水、大气沉降的综合作用.(4)基于IsoSource模型对地下河出口处硝酸盐来源进行定量分析,发现动物粪便及污废水贡献率占46.4%,土壤有机氮占32.6%,降水与肥料中NH_4~+占18.6%,大气沉降仅占2.4%.     

纳米复合型AC负载Cu/Nd催化剂的制备及性能

本文采用溶胶-凝胶法,以Cu(NO_3)_2﹑Nd(NO_3)_3为活性组分,制备了Cu/Nd-AC负载催化剂.将内部填充了Cu/Nd-AC负载催化剂的不锈钢丝篮作阳极,空气扩散电极作阴极,应用电催化氧化方法来处理模拟含酚废水,考察了不同条件下负载催化剂的催化性能,以含酚废水的COD去除率和苯酚去除率为负载催化剂性能评价对象.结果表明,504mg/L含酚废水最佳处理条件为反应时间1h,Cu/Nd-AC负载催化剂投加量5g/L,废水pH=3,电解电流密度400m A/dm~2,此时含酚废水COD去除率和苯酚去除率分别可达到98.32%和99.59%.