农用化学物质、有毒化学物质污染及其防治

X592200502151稻季施用不同尿素品种的氮素径流和淋溶损失/王小治(中科院南京土壤研究所)…∥中国环境科学/中国环境科学学会.-2004,24(5).-600~604环图X-58在太湖地区乌栅土上,利用大型原状土柱研究不同尿素品种、施肥量处理在稻季氮素径流和淋溶损失。结果表明,包膜尿素在基施情况下,田面水总氮浓度始终接近对照水平,通过径流损失的可能性很小。尿素处理施肥后2d内田面水氮浓度达最高值,随后急剧下降,施肥与径流产生时间的间隔是决定径流氮排放大小的关键因素,施肥5d后的降雨不易造成大的径流排放,氮径流损失与尿素施用量呈显著正相关。…     

上海郊区水稻田氮素渗漏流失特性及控制对策

 通过2002年测坑定位试验,对上海郊区黄浦江上游水稻田氮素渗漏流失特性及其污染控制对策进行了系统研究.结果表明,稻田氮素渗漏流失以NO₃^--N为主,渗漏水中NH₄⁺-N浓度一般为0.19～2.83mg/L;受稻前旱作(草莓)的影响,水稻生长前期渗漏水中NO₃^--N的含量高达30～50mg/L,到了稻作后半期,NO₃^---N的含量下降到较低水平,约为2～3mg/L;整个稻作期(截止到9月20日)TN的渗漏流失量为22.65～30.57kg/hm²,其中NO₃^--N为18.59～24.90kg/hm²,平均为总流失量的82.64%;使用有机肥替代化肥可减少稻田氮素渗漏流失量,在化肥用量减少20%～30%的情况下,氮素渗漏流失量可以减少19.43%～25.91%.     

厌氧氨氧化反应器启动方法的研究

 研究了以自养型反硝化生物膜启动厌氧氨氧化反应器的可行性.结果表明,采用先培养自养型反硝化生物膜,再启动厌氧氨氧化反应器的方法,可在110d内成功启动厌氧氨氧化反应器,反应器的容积总氮负荷为0.145kg/(m³d),NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为98.59%和99.08%.启动初期,厌氧氨氧化反应器的出水pH值低于进水pH值,随启动过程的推进,进出水pH值趋向一致.稳态运行时,反应器内呈碱性,NH₄⁺-N去除量、NO₂^--N去除量和NO₃^--N生成量的比值为1:1.01:0.19.启动过程中,NH₄⁺-N去除量与NO₂^--N去除量、NO₃^--N生成量之间的比值,以及反应器内pH值和污泥颜色的变化,可以指示厌氧氨氧化反应器的启动进程.     

低温下生物陶粒反应器去除水源水中氨氮的研究

 利用生物陶粒预处理工艺,研究低水温条件下生物陶粒反应器对氨氮的去除效果.进水氨氮浓度为0.5～1.4mg/L,水力停留时间为20～30min.结果表明,低温条件下,生物陶粒反应器对进水中氨氮的去除效果随着水温的下降而降低,但总体上对氨氮仍然有较好的去除效果.当水温从10℃下降到0.4℃时,生物陶粒反应器对氨氮的去除率从90%下降到65%.当水温在3℃以上时,出水中NO₂^--N低于进水NO₂^--N的含量.当水温下降到3℃以下后,出水中NO₂^--N超过了进水中NO₂^--N的含量.在陶粒反应器内部出现了NO₂^--N积累现象,水温越低,出水NO₂^--N的含量越高.     

潜流水平湿地对农业灌溉径流氮磷的去除

 构建了潜流水平芦苇湿地,对农业灌溉径流(TN约为7mg/L,TP约为0.5mg/L)中氮磷进行了为期1年的去除研究.在水力停留时间(HRT)为2,4,6d时,TP和TN的去除率均大于87%和68%.湿地对TN、NH₄⁺-N和TP的去除受HRT的影响较大(P<0.05),对PO₄^3--P的去除受HRT的影响较小.在不同HRT情况下,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO3--N和PO₄^3--P的去除率均高于93%,出水浓度一般均小于0.04mg/L.且出水中的TP和TN主要为有机态,存在一个TP和TN背景浓度.TN去除率与负荷之间具有很好的相关性(R2=0.9968),但是TP去除率与负荷之间相关性较差(R²=0.5987).以HRT为2d计算,1m²的芦苇床处理该农业灌溉径流的能力为0.1m³/d,出水TN和TP浓度可控制在0.50mg/L和0.154mg/L以下.     

电极生物法强化A/O工艺反硝化及动力学研究

 在模拟A/O工艺A池工况的条件下,研究了外加电压对反硝化的影响,分析了不同外加电压下TN、NO₃^--N及NO₂^--N浓度随时间的变化.结果表明,适当的外加电压可以大幅度提高反硝化速率,同时抑制NO₂^--N的积累,过高的外加电压会对反硝化产生抑制.本实验条件下,最佳外加电压为3.0V,此时TN和NO₃^--N降解速率分别提高了74%和20%.用单一底物Monod方程完成了TN降解的动力学分析并用matlab软件对方程进行了求解,模拟值与实验值吻合良好.分析外加电压与模型中参数的关系,得到TN降解动力学方程,模型计算值与实验值误差小于3mg/L.     

林地大气氮沉降的观测研究

 2004年11月～2005年10月,以小叶栎林地为研究对象,研究了大气沉降氮通量及其3种物理形态(气态、颗粒态、雨水)4种氮化物(NH₃,NH₄⁺-N,NO₃^--N,NO₂)的相对贡献.结果表明,大气氮沉降总量为82.8kg/(hm²·a),其中干沉降占67%;NH3-N是氮沉降的主要贡献者,占干沉降的82%,占总氮沉降量的56%;还原态的氮化物(NH₃,NH₄⁺-N)占总氮沉降量65%.     

简捷硝化-反硝化过程处理焦化废水的研究

简捷硝化-反硝化过程处理焦化废水具有去除负荷高、出水浓度低、可节省反硝化碳源等优点.试验表明,当系统进水COD、NH₃-N和TN浓度分别为1204.8、274.3和443mg/L,系统总水力停留时间为26.2h时,系统出水COD、NH₃-N、NO₂^--N、NO₃^--N和TN浓度分别为36.3、12.1、9.25、2.46和44.4mg/L.试验结果还证明本文所采用的系统确实处于简捷硝化-反硝化状态.     

封闭循环海水育苗系统生物滤池的应用

 针对循环海水育苗系统,进行了高效硝化菌剂在天然植物载体填料上的人工挂膜及生物滤池运行实验.结果表明,该系统在低温条件下,人工挂膜仍能快速有效地达到一定的运行效果,并能维持较长的时间.初步探讨了在极低的氨氮负荷和水温条件下,水力停留时间.进水氨氮浓度及温度对生物滤池硝化效果的影响.通过育苗过程的长期运行,证明该系统能够有效去除氨氮,使NH₄⁺-N,NO₂^--N,NO₃^--N及COD浓度长期维持在较低水平上.     

土壤无机离子在非均匀电场作用下的迁移

 研究了非均匀电场对不饱和沙壤土中的NO₃^-和SO₄^2-的迁移特征,揭示利用非均匀电场向土壤中注入营养物和电子受体的特性.结果表明,非均匀电场能有效地增强土壤中NO₃^-和SO₄^2-的移动性,在1.0V/cm电压梯度下不饱和沙壤土中NO₃^-和SO₄^2-的电迁移速率分别高达22.0,16.5cm/d;在非均匀电场中无机离子主要通过场强较大的区域迁移;切换电场极性可以方便地控制土壤中NO₃^-和SO₄^2-的运移,同时能促使NO3-转化为NO₂^-.利用非均匀电场的迁移和富集效应,可以有效地向土壤中注入无机离子或者将污染离子从土壤中分离出来.     

不同水肥管理对太湖流域稻田磷素径流和渗漏损失的影响

于2010和2011年在太湖流域开展了为期2年的田间定位试验,对2种灌溉模式(常规连续淹灌与干湿交替节灌)和4种施肥管理(不施氮、常规尿素、控释BB肥与树脂包膜尿素)条件下稻田田面水和渗漏水总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(PP)浓度的动态变化及磷素径流和渗漏损失进行了研究.结果表明:田面水TP和DP浓度变化趋势相同,均在施肥后1 d达到最高值,之后急剧下降;渗漏水TP和DP浓度变化趋势也相同,均在施肥后7 d达到最高值,然后逐渐下降.PP是田面水磷素的主要形态,DP是渗漏水磷素的主要形态.节灌降低了田面水和渗漏水磷浓度但对DP/TP影响不大,同时降低了TP径流流失量(24.7%~57.4%)和渗漏淋失量(21.0%~25.3%).施氮增加了田面水和渗漏水的磷浓度,也导致了更高的TP径流和渗漏损失.与常规尿素相比,控释BB肥提高了田面水和渗漏水的磷浓度及TP损失量,而树脂包膜尿素降低了田面水和渗漏水的磷浓度和TP损失量.综上,干湿交替节灌结合树脂包膜尿素施用能有效降低稻田磷素径流和渗漏损失,削减农业面源污染.     

Spatial and temporal variation of nitrogen exported by runo from sandy agricultural soils

The eutrophication problem has drawn attention to nutrient leaching from agricultural soils, and an understanding of spatial and temporal variability is needed to develop decision-making tools. Thus, eleven sites were selected to monitor, over a two-year period, spatial and temporal variation of runoff discharge and various forms of N in surface runoff in sandy agricultural soils. Factors influencing the variation of runoff discharge and various forms of N in surface runoff were analyzed. Variation of annual rainfall was small among 11 sites, especially between 2001 and 2002. However, variation of annual discharge was significant among the sites. The results suggest that rainfall patterns and land use had significant effect on discharge. The concentrations of total N, total kjeldahl N （TKN）, organic matter-associated N （OM-N）, NO3- -N, and NHn＋-N in the runoff ranged widely from 0.25 to 54.1, 0.15 to 20.3, 0.00 to 14.6, 0.00 to 45.3, and 0.00 to 19.7 mg/L, respectively. Spatial and temporal variations in the N concentration and runoff discharge were noted among the different sites. Annual loads of N in the runoff varied widely among monitoring sites and depend mainly on runoff discharge. High loads of total N, OM-N, NO3--N, and NHn＋-N in the runoff either in citrus groves or on vegetable farms occurred from June to October for each year, which coincided with the rainy season in the region. This study found that N in surface runoff was related to rainfall intensity, soil N level, and fertilizer use.     

秸秆还田条件下氮肥用量对稻田氮素淋失的影响

通过田间小区试验,研究了秸秆还田条件下不同氮肥用量对稻田田面水、渗漏水中氮素动态变化和淋失量的影响.结果表明,稻季秸秆还田量为6t/hm2,氮肥用量分别为0,120,180,240,300kg/hm2时,稻季田面水、渗漏水中无机氮(NH4+-N与NO3--N)浓度随氮肥用量的增加而显著增加,秸秆还田显著降低田面水和渗漏水中NH4+-N和NO3--N浓度;田面水中NH4+-N浓度在每次施肥后的第2d、NO3--N在第2～4d达到峰值,渗漏水中NH4+-N在每次施肥后的第2～4d,NO3--N在施基肥后的第20d左右达到峰值;不同处理田面水中NH4+-N、NO3--N的平均浓度及变幅分别为1.23±0.88(0.01～9.89)、1.14±0.18(0.14～2.86)mg/L,渗漏水中分别为1.78±1.60(0.03～22.66)、1.42±0.24(0.22～2.66)mg/L.稻田渗漏量与水稻移栽后天数呈极显著负相关,整个水稻生育期内的总渗漏量为298mm.不同施氮处理稻季NH4+-N、NO3--N的平均净淋失量分别为4.77±4.37(0.45～12.33)、1.76±1.08(0.49～3.31)kg/hm2,占施氮量的2.57%～4.11%、0.41%～0.56%,氮素损失以NH4+-N为主.     

3,5-二甲基吡唑对尿素氮转化及NO-3-Ｎ淋溶的影响

采用室内培养和田间试验相结合的方法,探讨了新型硝化抑制剂3,5-二甲基吡唑（DMP）对尿素氮转化及玉米田硝酸盐淋溶损失的影响.结果表明,DMP对尿素水解仅起短暂的抑制作用,但可在较长时间内显著抑制土壤铵的氧化,且随DMP用量的增加,抑制效应显著增强.培养第10 d时,DMP各处理 （0.002?5、0.01 及 0.025 g/kg）的土壤NH₊₄-Ｎ累积量分别比CK提高了5.17、9.36和11.04倍,而NO^-₃-Ｎ累积量于培养第14 d时差异最大,与CK相比分别降低了33.30%、61.19%和73.72%（p<0.01）.土壤NO^-_2-Ｎ只在尿素施用前期有少量累积,但第3 d DMP各处理土壤NO^-_2-Ｎ含量降低幅度达95.77%～96.13%;土壤矿质氮总量于10 d以后,随DMP用量的增加,显著降低,而DMP1处理的土壤微生物量N在培养14～56 d期间显著提高.连续2 a的玉米田间试验原位取土测定结果表明,2004和2005年,DMP的施用使作物根系密集层以下（40～100 cm）土层的NO^-₃-Ｎ累积总量分别比CK降低了28.77%和44.70%.因此,硝化抑制剂DMP与尿素配合施用是调控氮素转化、缓解氮肥污染的有效措施.     

常规施肥条件下农田不同途径氮素损失的原位研究:以长江中下游地区夏玉米季为例

为了解农田常规施肥条件下的不同途径氮素损失特征,本文通过田间原位试验同步研究了长江中下游地区夏玉米生长季氮肥施用后的农田N2O排放、NH3挥发、氮渗漏和地表径流的变化.结果表明,在复合肥为基肥,尿素为追肥,基追肥氮素水平均为150 kg·hm-2的条件下,整个玉米生长季N2O排放系数为3.3%,NH3挥发损失率为10.2%,氮渗漏和地表径流损失率分别为11.2%和5.1%.此外,基肥施用以氮素渗漏损失为主,而追肥氮素损失以氨挥发和渗漏为主,表明不同途径化肥氮素损失主要受氮肥品种影响,玉米季追肥可改用低氨挥发氮肥品种以减少氮素损失.     

广州番禺区不同地类的非点源污染排放特征

在广州番禺区建设代表城市、农田、村镇、园地4类典型集水区的径流试验小区,对每个径流小区采集3场有效降雨径流以研究不同土地利用类型的非点源污染负荷输出特征。结果表明,不同土地利用类型的污染物输出浓度差别较大,TSS和COD输出浓度(EMC值)的大小排列顺序为园地>农田>村镇>城市;NH3--N为农田>城市>园地>村镇;NO3--N为城市>农田>村镇>园地;TN为农田>城市>园地>村镇;TP为农田>园地>城市>村镇。对于农田集水区,TSS和COD的输出明显受降雨的影响,而N、P污染物的输出受施肥的影响更为显著;对于城市集水区,晴天累积污染物的数量和降雨情况是决定初期径流中污染负荷的主要因素。污染负荷与径流量之间相关性显著,且颗粒物是携带污染物的重要载体。各径流小区的初始冲刷效应分析结果显示,不透水地面更易发生降雨初期冲刷;降雨强度是影响降雨径流初始冲刷的关键因素。     

灌溉与施氮对黑河中游新垦沙地农田土壤硝态氮动态的影响

研究了黑河中游绿洲边缘区新垦沙地农田不同灌溉量(分别为估算春小麦生育期需水量的0.6、0.8、1.0倍)和不同施氮量(0、140、221和300kg·hm-2)对春小麦不同生育期土壤硝态氮含量及分布动态的影响.结果表明,施氮量为硝态氮淋溶的决定因素,土壤剖面中硝态氮的含量随着施氮量的增加而增加,当施氮量在0～140kg·hm-2之间时,硝态氮的淋溶较为缓慢,而在221～300kg·hm-2范围时硝态氮的含量显著增加,这表明当施氮量高于221kg·hm-2时易引起硝态氮的淋溶.收获期土壤的硝态氮含量明显低于开花期,且硝态氮存在显著差异的土层深度变浅.在综合4个施氮处理的情况下,不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮的含量无显著差异(p<0.05),这一结果表明灌溉量对春小麦生育期土壤硝态氮淋溶过程的影响要小于施氮量.不同灌溉处理同一土层土壤硝态氮含量的差异因施氮水平的不同而异,多数情况下,低灌溉处理(I0.6)与中等灌溉处理(I0.8)的土壤硝态氮含量高于高灌溉处理(I1.0),同时具有显著硝态氮含量差异的土层深度随施氮量的增加而递增,说明随着灌水量的减少硝态氮向下淋溶量也相应下降.     

以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究

针对分散养猪废水经厌氧和人工湿地处理后存在C/N低的问题,以廉价的稻秆作为固体碳源和生物膜载体,研究反应器启动阶段运行性能、水力负荷的影响以及污染物沿程去除特性.结果表明NO3--N主要在反应器上部稻秆填充层被去除,去除率超过95%,且无明显NO2--N积累,反硝化速率为0.052mg/(g·h).稻秆本身会浸出释放有机物和氮(主要为NH4+-N),导致运行前期出水COD和NH4+-N高于进水,但仍远低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,40d后COD逐步降至40mg/L左右.COD和NO3--N可在反应器下部的砖渣填充层被进一步去除.     

Effect of nitrification inhibitor DMPP on nitrogen leaching, nitrifying organisms, and enzyme activities in a rice-oilseed rape cropping system

DMPP （3,4-dimethylpyrazole phosphate） has been used to reduce nitrogen （N） loss from leaching or denitrification and to improve N supply in agricultural land. However, its impact on soil nitrifying organisms and enzyme activities involved in N cycling is largely unknown. Therefore, an on-farm experiment, for two years, has been conducted, to elucidate the effects of DMPP on mineral N （NH4^＋- N and NO3^--N） leaching, nitrifying organisms, and denitrifying enzymes in a rice-oilseed rape cropping system. Three treatments including urea alone （UA）, urea ＋ 1% DMPP （DP）, and no fertilizer （CK）, have been carded out. The results showed that DP enhanced the mean NH4^＋-N concentrations by 19.1%-24.3%, but reduced the mean NO3^--N concentrations by 44.9%-56.6% in the leachate, under a two-year rice-rape rotation, compared to the UA treatment. The population of ammonia oxidizing bacteria, the activity of nitrate reductase, and nitrite reductase in the DP treatment decreased about 24.5%-30.9%, 14.9%-43.5%, and 14.7%-31.6%, respectively, as compared to the UA treatment. However, nitrite oxidizing bacteria and hydroxylamine reductase remained almost unaffected by DMPP. It is proposed that DMPP has the potential to either reduce NO3^--N leaching by inhibiting ammonia oxidization or N losses from denitrification, which is in favor of the N conversations in the rice-oilseed rape cropping system.     

Effects of the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) on nitrate and potassium leaching in two soils

In this study, soil column was used to study the new nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) on nitrate (NO3--N) and potassium (K) leaching in the sandy loam soil and clay loam soil. The results showed that DMPP with ammonium sulphate nitrate (ASN) ((NH4)2SO4 and NH4NO3) or urea could reduce NO3--N leaching significantly, whereas ammonium (NH4 -N) leaching increased slightly. In case of total N (NO3--N NH4 -N), losses by leaching during the experimental period (40 d) were 37.93 mg (urea), 31.61 mg (urea DMPP), 108.10 mg (ASN), 60.70 mg (ASN DMPP) in the sandy loam soil, and 30.54 mg (urea), 21.05 mg (urea DMPP), 37.86 mg (ASN), 31. 09 mg (ASN DMPP) in the clay loam soil, respectively. DMPP-amended soil led to the maintenance of relatively high levels of NH4 -N and low levels of NO3--N in soil, and nitrification was slower. DMPP supplementation also resulted in potassium leached less, but the difference was not significant except the treatment ASN and ASN DMPP in the sandy loam soil. Above results indicate that DMPP is a good nitrification inhibitor, the efficiency of DMPP seems better in the sandy loam soil than in the clay loam soil and lasts longer.