应用^32P示踪技术研究不同土壤慢速土地处理系统内磷素的行为规律

应用放射性^32P示踪技术，在人工模拟柱装置上，对城市污水中的磷素在不同土壤内的行为规律进行研究，并对实验数据进行了归一化的计算处理，结果表明红壤和紫色土对城市污水中的磷素都有较强的去除能力，但磷素在不同土壤中的行为有明显差异。     

土壤中元素磷的地球化学

土壤磷素包括无机磷和有机磷。由于生物有效性的不同 ,无机磷和有机磷又可分为各种形态的无机磷和有机磷组分。土壤磷素的生物地球化学行为受多种因素的影响。为此本文概述了土壤中元素磷的地球化学行为及其影响因素。     

开封城市土壤磷素组成特征及流失风险

为深入了解城市土壤磷素组成特征及其对受纳水体的影响,以开封城市表层土壤为研究对象,分析开封城市不同功能区土壤磷素的组成特征,并采用"突变点"法计算土壤磷素流失临界值,探讨开封城市不同功能区表层土壤磷素流失风险.结果表明,开封城市土壤总磷为400~1 427 mg·kg~(-1),其中无机磷占65%~99%;速效磷(Olsen-P)和易解吸磷分别为3.41~115.03 mg·kg~(-1)和0.01~9.40 mg·kg~(-1),与土壤磷素背景值相比,城市土壤磷素呈现明显集聚.开封城市土壤总磷和速效磷均呈现出东高西低,中心老城区高于新城区的空间分布格局;在不同功能区分布上,居民区土壤各形态磷素含量均最高.开封城市土壤磷素流失临界值对应的Olsen-P为22.18 mg·kg~(-1),超过临界值的土样占总土样数的33.64%,磷素流失风险最高的区域亦分布在中心老城区.     

关于土壤磷素研究的现状与趋向

本文为作者在研究国内外有关土壤磷素研究文献的基础上，结合自己正进行的“小流域磷的环境动态变化研究”基金课是综述而成。所述内容中，重点在二、三两部分，其中第三部分中的当前磷素研究的现状，侧重于机理方面的研究、注重于磷肥－生物产量相关性问题的研究、注重其与不同介质中的生物地球化学循环方面的研究。基于磷素在环境中日益显示的重要性与当前磷素研究中展现的迹象，预示：研究磷于土壤、水体、生物体等多介质中的形态     

污水慢速渗滤土地处理对土壤理化性质的影响

城市污水中的氮、磷、溶解性和非溶解性固体、微量重金属和有机物对土壤的理化性质均有不同程度的影响。本研究从土壤肥力、土壤理化性质和土壤有害物质几个方面来阐述这种影响的程度。     

不同土壤湿润速率下中性紫色土磷素淋溶的动态变化

土壤的湿润过程是一种常见的非生物胁迫形式,为探明土壤湿润速率对土壤磷素淋溶的影响,以及土壤微生物生物量与磷素淋溶形式的相关性,设置0、2、4、24、48 h这5个不同土壤湿润速率,对5个长期不同施肥处理的中性紫色土进行了室内磷素淋溶模拟分析.结果表明:①土壤湿润过程中微生物生物量碳(MBC)在2 h降到最低,随着湿润速率的降低,MBC逐渐升高;②缓慢的土壤湿润速率有利于增强土壤的微生物活性,有机肥配施氮磷钾肥(MNPK)的增强效果更加明显;③所有施肥处理的磷素淋溶主要发生在0、2、4 h快速湿润速率下,对于施用化肥的土壤而言,缓慢湿润是减缓土壤磷素淋失的重要举措,在田间磷素管理过程中具有重要意义;④土壤淋洗出的磷以溶解态有机磷为主,所有处理的淋洗液中DTP/TP、DOP/TP变化幅度最高,分别为35.42%~85.99%、29.74%~78.58%;⑤随着湿润速率的降低,土壤微生物生物量碳与淋洗液中TP和TDP呈极显著负相关,与DOP呈显著负相关(P<0.05).综上所述,可以推测土壤湿润后淋洗出的磷主要来源于土壤微生物.     

紫色土稻田磷素淋失特征及其对地下水的影响

采用原状土壤渗漏计在水稻生育期定期采集不同土壤剖面深度的渗漏水,研究了在不同施磷水平下水稻生育期磷素淋失动态和渗漏淋失量及其对地下水的潜在影响,并分析了土壤Olsen-P含量与磷素渗漏量之间的关系,旨在为紫色土区稻田磷肥的合理施用和控制磷对地下水污染提供科学依据.结果表明,在水稻生长期紫色土的磷素渗漏整体呈下降趋势.前期磷素渗漏淋失量高且变幅较大,在施磷后第5d各土层渗漏水中磷素浓度最高;施肥60 d后稻田磷素渗漏淋失负荷显著降低.不同土层和各处理趋于一致.稻田磷素的渗漏淋失受磷肥用量和土壤性质的影响,随着磷肥用量的增加稻田磷的渗漏淋失量增加,3种类型紫色土磷素渗漏淋失量为中性紫色土>钙质紫色土>酸性紫色土.施磷(P2O5)90～180kg·hm-2处理,40cm土层渗漏水中磷的平均浓度在中性、钙质、酸性紫色土上分别为0.13～0.142 mg·L-1、0.097～0.131mg·L-1和0.083～0.109mg·L-1,比不施磷处理高33.1%～38.7%、24.7%～44.3%和34.9%～50.4%,在60cm和100cm深处也有相似的特征.3种类型紫色土的土壤Olsen-P含量与磷素渗漏淋失量之间符合指数关系.渗漏水中磷素浓度随土壤剖面深度的增加而降低.淹水种稻初期是磷向下迁移最强和淋失量最高的时期,3种紫色土在施肥后的60d内对地下水质量产生潜在不良影响.整个水稻生育期磷渗漏量较低,最高磷渗漏量为0.262kg·hm-2.     

南四湖湿地六种水生植物的磷素根际效应

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,对南四湖湿地的芦苇(Phragmites communis)、芦竹(Arundo donax)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)、茭草(Zizania aquatica)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等6种水生植物进行了野外原位根际土壤溶液的磷素浓度分析,并从根系形态、磷素吸收利用有效性、根际土壤有效磷素和pH值变化等根际效应差异,揭示不同种类湿地植物磷素净化效率差异的内在机制.结果表明,香蒲对磷素的吸收最大;其次是芦苇、芦竹和茭草;再次是水葱和喜旱莲子草.香蒲的根际土壤溶液磷素浓度(PO43-,0.37μg/L)显著低于非根际区浓度(PO43-,0.47μg/L);而芦苇、芦竹和水葱则表现为根际土壤磷素浓度高于非根际.香蒲通过强大的根系获取了较多的磷素,芦竹则通过根际酸化促进了根系对磷素的吸收,实现了根际土壤较高的磷素去除率.喜旱莲子草根际土壤有效磷增加了48%,可能是由于其较强的根际酸化(pH值降低约0.9)增加了土壤磷素向水体流失的风险,故在湿地磷素修复中应避免使用.     

流域土壤基质与非点源磷污染物作用的3种模式及其环境意义

以华北地区典型农业流域为研究对象,针对流域不同空间分布和干扰程度下的土壤基质与污染径流中磷素的相互作用过程进行了模拟研究.研究发现,土壤基质与磷的作用过程呈3种模式,持留型、释放型及持留-释放转换型.持留型土壤基质对污染径流中磷酸盐具有较强的吸附作用,能有效持留径流中的磷素;释放型土壤基质则以解吸过程为主导,向径流中释放大量的磷素;持留-释放转换型土壤基质则呈动态性,当径流中磷酸盐含量较低时,解吸过程占优,以磷素释放为主,当径流中磷酸盐含量较高时,吸附过程占优,以磷素持留为主.结果表明,在自然环境及人类干扰的作用下,流域异质性景观下的土壤基质与非点源污染物的作用过程差异明显,其生态功能具有时空动态性.从非点源污染发生的角度来看,在空间上,土壤基质可成为污染物的汇或释放源;在时间上,同一区域存在源-汇功能的动态转化.因此,异质性景观中土壤基质与污染物作用过程动态机制的认识与判定,对于流域尺度上有效控制非点源污染十分关键.     

武汉市郊典型利用方式下土壤磷素特征及流失风险分析

当前地表水体环境问题日益突出,磷素作为水体富营养化的关键控制因子而备受关注。本研究通过实地采样分析,研究了武汉市郊区典型利用方式下土壤磷素形态剂含量特征,并分析了其流失风险。结果表明:不同利用方式下的土壤磷素水平差异较大,各形态磷水平排序是蔬菜地稻田常规旱地苗圃地;武汉城郊0～20cm表层土壤全磷(TP)含量为255.4～1763.1mg/kg,平均值为975.4mg/kg;土壤有效磷(Olsen-P)为1.3～164.2mg/kg,平均值为56.4mg/kg;藻类有效磷(NaOH-P)含量为33.4～910.7mg/kg,平均值为204.0mg/kg;土壤Olsen-P为56.0mg/kg可作为武汉市郊区土壤磷素流失的临界值,且超过该临界值的土样有34.9%,其中有93.3%采自蔬菜地,表明各利用方式下蔬菜地土壤磷素流失风险最高。     

反硝化除磷脱氮工艺的影响因素探讨

介绍了反硝化除磷的基本原理,对其影响因素诸如污泥龄、NO-2和NO-2的浓度、溶解氧、好氧池与缺氧池体积比及内碳源等进行讨论和分析,为反硝化除磷过程的模拟、试验研究和实际的应用提供了参考和依据.     

厌氧推流进水对反硝化除磷好氧颗粒污泥系统的影响

实际生活污水成分复杂,且碳氮比较低,而厌氧推流进水可以通过提供局部高底物浓度来加强好氧颗粒污泥对进水中COD的利用.实验采用间歇曝气的方式在序批式反应器（SBR）中培养好氧颗粒污泥,以实际生活污水为进水,接种污水厂污泥.R1采用厌氧快速进水,R2采用厌氧推流进水,探究不同进水模式对生活污水好氧颗粒污泥系统的影响.结果表明,快速厌氧进水条件下,R1中更早出现颗粒结构,但在运行71 d时出现颗粒破裂的现象;应用厌氧推流进水模式的R2生成的颗粒结构较R1的更为致密,颗粒表面更加光滑,且反硝化聚磷菌（DPAO）的富集效果更好.最终R1和R2反应器内DPAO占聚磷菌（PAO）的比例分别为14.17%和22.07%.结果表明,厌氧推流进水模式能够加强颗粒污泥对进水中COD的利用,有利于富集DPAO,生成结构更加致密稳定的颗粒,实现"一碳两用",获得更好的脱氮除磷效果.     

Treated wastewater irrigation effect on soil, crop and environment： Wastewater recycling in the loess area of China

A study was carried out at the Loess Plateau in Dongzhi,China,to test the feasibility of using secondary treatment sewage effluent and to determine whether the water quality would then meet the recommended irrigation norm.Seven crops,including celery,wheat, maize,millet,apples,rapeseed and yellow beans,were tested in the study.Physical and chemical properties of the soil,crop yield and quality and leachate at different soil depths were measured.In most cases,the quality of the crops that made use of treated sewage was not distinctively different from those that did not use treated sewage.However,yields for the former were much higher than they were for the latter.Leachates at different soil depths were analyzed and the results did not show alarming levels of constituents.For a period of approximately 14 months,the treated sewage irrigation had no significant effect on the loess soil and no cases of illness resulting from contact with the treated sewage were reported.With treated sewage irrigation,a slight increase in the organic content of the soil was observed.     

澄江尖山河小流域不同土地利用类型地表径流氮、磷的流失特征

根据径流小区观测, 对澄江尖山河小流域不同土地利用类型地表径流中氮、磷的流失特征进行了研究. 结果表明:灌草丛和次生林都有较好的调节径流和减少土壤流失的作用,在相同的降水量下,坡耕地总产流量分别是人工林、次生林、灌草丛的1.58,12.45和5.52倍;而从产沙量来看,坡耕地的产沙量也远大于其余几种土地利用类型,坡耕地的总产沙量分别是人工林、次生林和灌草丛的8.41,53.06和41.90倍. 不同土地利用类型径流中的总氮、总磷的输出量差异显著,总氮、总磷输出趋势都表现为坡耕地＞人工林＞灌草丛＞次生林;不同土地利用类型径流小区侵蚀泥沙中的总氮、总磷输出量同样为坡耕地＞人工林＞灌草丛＞次生林,且坡耕地的输出量远大于其余几种土地利用类型. 相关分析表明,径流中带走的总氮量大于泥沙,磷的输出主要是以泥沙结合态为主,泥沙是磷的主要载体.      

城市污泥和粉煤灰配施影响砂化土壤微生物区系的实验研究

目前,对利用城市污泥和粉煤灰改良土壤的研究大多集中在二者对土壤理化特性、作物产量以及重金属累积的影响等方面,而对土壤微生物区系进行研究的相对较少。为了了解城市污泥和粉煤灰改良砂化土壤对土壤微生物区系的影响,文章对包头试验田改良前后土壤微生物区系进行了比较,研究发现,刚刚改良后,土壤中微生物数量较对照组明显增加;在改良后的最初2个月内,细菌和放线菌的数量有所减少,真菌数量少量增加;改良后2～5个月内,改良后土壤中微生物数量较对照组增加幅度显著,细菌、放线菌和真菌数量分别增加79.53%～589.76%,46.53%～270%,61.92%～143.59%,且微生物数量增加的幅度随着时间的延长,呈上升的趋势。     

多环芳烃在不同灌区土壤剖面的分布特征研究

文章在不同类型灌溉用水的三个典型灌区进行土壤精细剖面钻探采样分析,研究16种优控多环芳烃在土壤剖面的分布特征和不同灌溉条件对土壤质量的影响。结果表明:表土是多环芳烃的主要累积层位,污灌区、再生水灌区、清灌区表土的多环芳烃总量分别为726、200、34μg/kg,说明长期进行污水和再生水灌溉均会造成不同程度的土壤污染;受多环芳烃自身理化性质的影响,低环的多环芳烃容易向土壤剖面的深部迁移,在表土以下的层位占绝对优势分布,高环的多环芳烃迁移性很弱,基本只在表层有检出;通过对各灌区剖面的典型多环芳烃含量和土壤理化指标进行相关分析和回归分析,得出TOC是多环芳烃在土壤剖面垂向迁移的主要影响因素。     

水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应

为有效阻控农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用,同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水－沉积物－水生植物这一微观系统中的截留机理.结果表明:沟渠中的水生植物茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化有明显的促进作用;水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递,从而使上覆水中氮、磷含量快速减少;沉积物间隙水中氮、磷含量的变化受界面交换、沉积物吸附、微生物转化及植物吸收等各方面因素影响,水生植物调整并加强氮、磷的各种转化,植物的存在使得间隙水中氨氮及磷酸盐含量降低并呈现规律变化.      

小城镇污水处理的SBR运行模式

试验根据小城镇的现实经济状况,采用模拟配水研究了两种处理目标下SBR工艺处理小城镇污水的最佳运行模式。结果表明,综合考虑运行效率和运行成本,对于以COD去除为主要目标的小城镇来说,SBR污水处理系统的最佳运行模式应为搅拌进水60min、曝气84min、沉淀48min、排水为36min、闲置12min,每个运行周期为240min。而对于以脱氮除磷为目标的小城镇来说,SBR的最佳运行模式应为搅拌进水60min、曝气270min、停曝搅拌120min、沉淀120min、排水30min,运行周期为600min。     

土壤净化槽对农村污水中内分泌干扰物的去除效果

以土壤净化槽污水处理系统为研究对象,采用固相萃取-色谱质谱检测方法,分析了云南洱海流域农村污水中3种天然雌激素类内分泌干扰物〔E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)〕和2种人工合成内分泌干扰物〔EE2(炔雌醇)和BPA(双酚A)〕的质量浓度与去除效果. 结果表明,洱海流域农村污水中天然雌激素的质量浓度远高于人工合成内分泌干扰物,E1与E2为污水中天然雌激素内分泌干扰物的主要成分,占87.1%~99.2%. 土壤净化槽对天然雌激素类内分泌干扰物、EE2和BPA的净化能力分别为1.42~168.21、0.64和3.48mg/(m2·a). E1、E2和E3在土壤中的平均残留率分别为4.3%、6.3%和3.8%,其中90%以上的雌激素物质在土壤净化槽系统中被降解或转化. 土壤净化槽对天然雌激素、EE2和BPA的平均去除率分别为70.3%、63.6%和77.8%,对常规污染物COD_Cr(69.8%)、TP(88.7%)、TN(57.2%)和NH₃-N(88.7%)的去除效果也较好. 土壤净化槽可以有效去除村落污水中的内分泌干扰物、有机物以及氮磷污染物,对削减村镇面源污染、减少入湖污染负荷以及改善流域内的水环境质量具有重要作用.      

广州市污水污泥中的重金属及其农用探讨

分析了广州市6种污水污泥中重金属(Zn,Cu,Pb,Cr,Mn和Ni)质量分数及其存在形态,并对污泥农业利用过程中施用的最大量进行了估算.结果表明:广州不同来源污水污泥中.(Cu),w(Zn),w(Mn)和,(Ni)较高,变幅较大,而w( Ph )和w( Cr)低.除一种污泥中w(Cu)超标外,其他重金属基本符合国家农用控制标准(G1318918-2002),但所有污泥中重金属质量分数都超过广州市农田土壤平均值.不同重金属以及同一重金属在不同污泥中的形态分布也不同,其中Zn,Mn和Ni的潜在迁移性强,Cu和Cr中的还原态占有很大的比例,污泥中Pb主要以还原态和残渣态存在.根据广州市主要旱地赤红色土壤静态环境容量和动态环境容量计算表明,污泥农用过程中Cu和Zn是主要监控污染元素,不同来源污泥的最大施用量有明显差异.为保证土壤环境的安全,建议将Cu和Zn作为控制城市污水污泥农用过程中最高施用量的计算参考指标.