碟形沼泽湿地水中氮的动态变化及影响因素分析

通过对三江平原碟形湿地不同植被类型沼泽水体中氮含量的研究表明,漂筏苔草、毛果苔草和乌拉苔草沼泽水体中各形态氮含量具有明显的季节变化特征.总氮(TN)含量在5-10月份的植物生长季节表现为先增加后降低的趋势,不同植被类型沼泽水体TN含量明显不同.NH4+-N是无机氮的主要存在形态,含量比例在44.81%～98.89%之间.在整个生长季,乌拉苔草沼泽水NH4+-N含量呈先增加后降低的趋势,毛果苔草沼泽水NH4+-N含量在8月份具有峰值,漂筏苔草沼泽水NH4+-N含量较低,波动不大.硝态氮(NO3--N)在生长季中期含量较低,而亚硝态氮(NO2--N)含量较高;生长季末期NO3--N含量增高,而NO2--N含量降低.沼泽水体中不同形态氮浓度与植被类型、植被生长阶段密切相关,并且受到水温、降雨、蒸发、农田排水等因素的影响.     

主养草鱼(Ctenopharyngodon idellus)池塘3种混养模式下氮含量的比较

对主养草鱼(Ctenopharyngodon idellus)池塘3种混养模式(模式Ⅰ,草鱼、鲢、鳙、鲫分别为250、35、40、15尾;模式Ⅱ,草鱼、鲢、鳙、匙吻鲟、鲫分别为250、35、20、20、15尾;模式Ⅲ,草鱼、鲢、鲫分别为250、35、15尾)水体和底泥中氮含量进行比较分析。结果表明,模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水体TN含量均值分别为1.251、1.001和1.228 mg.L-1,NH4+-N含量均值分别为0.391、0.345和0.319 mg.L-1,NO3--N含量由高到低为模式Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,NO2--N含量由高到低为模式Ⅱ、Ⅰ和Ⅲ。模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ底泥TN含量均值分别为0.793、0.910和0.963 mg.g-1,NH4+-N含量均值分别为0.005、0.006和0.004 mg.g-1。模式Ⅱ水体TN含量显著低于模式Ⅰ和Ⅲ(P<0.05),底泥中氮营养盐的转化也优于其他2种模式,可见模式Ⅱ最有利于水体中氮营养盐的转化和利用。     

上海市浦东农业区降水氮浓度的时间分布

于2008年在上海市浦东农业区设置采样点按月收集降水样品,测定降水NO3--N和NH4+-N浓度,分析氮浓度的变化规律及其影响因素,并计算氮沉降通量。结果表明,浦东农业区降水氮浓度和年沉降通量均较高,ρ(NO 3--N)平均值为0.44 mg.L-1,年沉降通量为5.19 kg.hm-2.a-1;ρ(NH 4+-N)平均值为1.36 mg.L-1,年沉降通量为15.91 kg.hm-2.a-1;TN年沉降通量为21.10 kg.hm-2.a-1,其中NH4+-N占75.4%。降水NO3--N和NH 4+-N浓度在主要生长季(4—10月)低于非主要生长季(11月至次年3月);而NH 4+-N沉降量在主要生长季高于非主要生长季,NO3--N沉降量在主要生长季和非主要生长季差异较小,这主要是人为活动、降水日数与降水量以及风向等因素的综合作用所致。降水氮输入对研究区初级生产力的提高具有积极意义,但降雨氮浓度已超过水体富营养化阈值,可能加剧农业区内水体富营养化。     

大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响

利用中国唯一的FACE(Free-Air Carbon dioxide Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)平台,研究大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响.位于无锡的中国稻麦轮作农田生态系统FACE试验平台于2001年6月开始运行,设有FACE与Ambient(普通空气对照)2个处理,FACE区CO2浓度比Ambient区高200 μmol·mol-1,每个处理含低氮与常氮2个氮肥水平.在轮作水稻和小麦各3季之后,发现大气CO2浓度增高下,常氮水平上土壤的NO3--N质量分数降低,NH4+-N质量分数增高;而低氮水平上土壤的NO3--N质量分数增高,NH4+-N质量分数没有显著差异.然后分别在土壤样品中加入NH4+-N,好气培养42 d后通过测定土壤中的NO3--N、NO2--N总质量分数来研究土壤的硝化活性.结果显示,不管在CO2浓度增高下还是对照条件下,增加氮肥施用量均增强了土壤的硝化活性;且与对照相比,大气CO2浓度增高在常氮水平上降低了土壤的硝化活性,在低氮水平上却增强了土壤的硝化活性,说明大气CO2浓度增高对农田土壤硝化活性的影响与N肥供应水平有关.     

不同施肥水平下菜地径流氮磷流失特征

研究施肥对菜地径流氮、磷流失的影响,对控制水体富营养化有重要意义。采用田间小区监测的方法,研究常规施肥、减量施肥1和减量施肥2等三种施肥水平对菜地径流氮磷流失的影响。结果表明,（1）不同施肥水平的径流氮、磷流失浓度均较高,径流TN、NH4＋-N、NO3--N的平均流失质量浓度分别在20.5~34、2.2~2.4、6.3~9.5 mg L-1之间,径流TP、DP的平均流失质量浓度分别在7.7~11.1、2.1~2.4 mg L-1之间,菜地土壤径流氮、磷流失风险较大。（2）减量施肥可明显降低径流TN和NO3--N的流失浓度,与当地常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别降低径流TN流失浓度的40%、32%和NO3--N流失浓度的23%、35%,而减量施肥对径流TP、DP的流失浓度影响不大。（3）不同施肥水平的径流TN、NO3--N流失负荷分别在5.8~7.6、1.6~2.3 kg hm-2之间,与常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别减少TN、NO3--N流失负荷的24%、19%和11%、29%。不同施肥水平的径流TP、DP流失负荷分别在1.7~2.9、2.5~2.7 kg hm-2之间,减量施肥并不能减少径流TP、DP的流失负荷。     

不同水力负荷下凤眼莲去除氮、磷效果比较

采用人工模拟方法,研究了不同水力负荷(0.14、0.20、0.33和1.00m3.m-2.d-1)对凤眼莲去除富营养化水体氮、磷效果的影响,试验期间进水TN、NH4+-N、NO3-N、TP平均质量浓度分别为4.85、1.33、2.92和0.50mg.L-1。结果表明,凤眼莲净化系统对富营养化水体具有较好的去除效果,低水力负荷(0.14、0.20m3.m-2.d-1)下,出水TN、NH4+-N和TP均达到了GB3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准;当水力负荷提高到1.00m3.m-2.d-1后,出水TN、NH4+-N、NO3-N和TP质量浓度明显上升。4种水力负荷下,凤眼莲净化系统对TN和TP去除率分别为84.95%和80.65%、73.87%和73.04%、51.60%和64.05%、30.77%和47.79%,即随水力负荷的提高而降低;相应的TN、TP去除负荷分别为0.58和0.06、0.72和0.07、0.83和0.11、1.47和0.23g.m-2.d-1,即随水力负荷的提高而增加。综合考虑净化效果和污水处理能力,本试验条件下凤眼莲系统的水力负荷宜控制在0.33m3.m-2.d-1。     

COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应性能的影响

研究了COD对颗粒污泥厌氧氨氧化反应的影响,并对颗粒污泥的厌氧氨氧化脱氮性能进行了分析.厌氧颗粒污泥取自实验室长期运行的EGSB生物脱氮反应器,实验用水为人工配水,以葡萄糖为有机碳源;主要考察了COD对NH4 -N、NO2--N、NO3--N和TN去除的影响.结果表明:当进水不含COD时,反应器对NH4 -N、NO2--N和NO3--N和TN的去除率分别为12.5%、29.1%、16.1%和16.3%;当COD浓度分别为200mg/L、350mg/L和550mg/L时,反应器对NH4 -N的去除率分别为14.2%、14.2%和23.7%,对NO2--N的去除率均接近100%,对NO3--N的去除率分别为94.5%、86.6%和84.2%,对TN的去除率分别为50.7%、46.9%和50.4%,COD去除率分别为85%、66%和60%.分析发现,在反应初期,氨氮的去除主要通过厌氧氨氧化过程实现,随着反应的进行,反硝化菌活性逐渐提高,传统的反硝化过程占优势.同时还观察到,在反应初期COD对氨氮去除的抑制作用非常明显.图2参21     

河套灌区地下水氮污染状况

河套灌区浅层地下水氮浓度和地下水埋深的季节变化规律调查结果表明:3月地下水NO3--N和TN浓度显著高于5、7和9月,地下水埋深也比5月和7月深。不同类型的井水N浓度差异较大:农田与庭院的井水NO3--N浓度显著高于村庄附近的井水,而NH4+-N和TN则表现为庭院井水浓度显著高于农田和村庄。地下水氮形态以NO3--N为主,全年17.1%的水井地下水NO3--N浓度高于10 mg.L-1,最高达184.4 mg.L-1。在灌溉量和其他生产条件相同的情况下,沙壕渠试验站农场内施肥区井水NO3--N浓度[(17.55±15.02)mg.L-1]明显高于未施肥区[(7.67±4.48)mg.L-1],且65.5%的水样NO3--N浓度超过WHO规定的生活饮用水NO3--N浓度上限值(10 mg.L-1),而未施肥区仅有27.6%的水样超标。井水NO3--N的来源主要为农田氮肥与动物粪肥,当地地下水NO3--N污染已不容忽视。     

浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

鄱阳湖双退区受损湿地植被恢复对水质的影响

退化湿地的植被恢复有助于提高湿地生物多样性和净化水体功能。通过监测鄱阳湖双退区（湿地）生态恢复过程中前后水质变化,分析了不同植被覆盖率和植物残体分解对水质的影响。结果表明,在植物生长期间,湿地水体TN质量浓度下降65.4%～71.3%,NO3--N也呈较大幅度下降,并能降低水体TP浓度水平;高植被覆盖增加水体叶绿素质量浓度水平,中低植被覆盖不影响水体叶绿素质量浓度,植被覆盖能有效保持水体较高透明度,但不能降低水体COD质量浓度。在枯水期,高植被覆盖因为植物残体分解使氮素回流水体,导致水体含TN,NH4＋-N,NO3-_N质量浓度显著升高,中低植被覆盖植物残体分解同样显著增加水体氮素,但增加程度小于高植被覆盖;植物残体分解不影响水体TP质量浓度水平;高植被覆盖植物残体分解增加水体叶绿素质量浓度,中低植被覆盖则无影响;高中低植被覆盖区植物残体分解都显著增加水体混浊度,也提高了水体的BOD,对水体COD没有影响。     

生态沟渠净化稻田排水动力学分析和生物相特征

本研究以太湖流域常见的菱角、水葫芦、梭鱼草、圆币草等水生植物和人工水草、塑料立体弹性填料为生态强化载体,构建"水生植物-载体生物膜-菌藻"复合型生态系统,研究了稻田排水中的氮、磷等营养元素的去除特性,构建氮、磷污染物的降解动力学模型,并调查了沟渠内"微生物-藻类"生物相特征.结果表明,生态沟渠运行期间,随着水稻进入不同的生长阶段,系统内氮、磷等营养元素的去除率都呈普遍下降趋势,总磷、氨氮、总氮、硝态氮平均去除率分别达到87.1%、92.3%、77.5%、88.6%,其中氨氮的去除率最高,化学需氧量(CODMn)的去除效果并不显著,各实验周期的污染物降解趋势均符合一级动力学降解模型.经生物相分析揭示:随着复合生态系统运行延续,系统内微生物、藻类的种类及Shannon-Weiner index等多样性指数呈不断增长趋势,表明复合生态系统水质改善后更适于多种类细菌与藻类生存与繁殖;复合生态系统中的菌、藻、水生植物及其表面附着的生物膜对污染物的去除具有协同作用,强化了生态沟渠的自净能力.     

生态沟渠对农田排水中氮磷的去除机理初探

在野外分别构建生态沟渠(采用分布有10 cm×10 cm长方形孔的混凝土板材,沟底、沟壁种植植物)、对照沟渠1(采用硬质化混凝土板材,未人为布设植物)和对照沟渠2(土质沟渠,未人为布设植物),研究了3种沟渠对颗粒物的拦截效果及其机理。结果表明,生态沟渠对农田排水中氮磷的高效去除机理主要表现在沟渠植物的吸收、过滤箱中的基质吸附和植物吸收、沟渠拦截坝所产生的减缓流速和沉降泥沙等方面。其中,沟渠植物吸收氮磷分别占夏季试验进水氮磷总量的68.30%和78.45%,泥沙沉降占1.05%和5.05%;生态沟渠放置过滤箱后的氮磷去除效果显著好于未放置时,过滤箱中的植物吸收氮磷占放置过滤箱试验进水氮磷量的0.37%和1.55%,过滤箱中的基质吸附占10.82%和37.94%;生态沟渠设置拦截坝时的水力停留时间较未设拦截坝时延长2.0倍。     

蚌、鱼混养在池塘养殖循环经济模式中的净化效能

以TP、TN、PO3-4-P、NO-3-N、NO-2-N、NH 4-N、CODMn、Chla等为主要水质指标研究了在池塘养殖循环经济模式中蚌、鱼混养对主养区养殖废水的净化效能.结果表明:在7月30日到12月2日的5次测定中,除Chla外,其他指标的去除率表现为先升高后降低的趋势.其中NH 4-N在各测定时间的去除率在25.58%～50.82%之间变化,平均去除率为38.05%,8月28日去除率最大,12月2日去除率最小;NO-2-N、NO-3-N、PO3-4-P、TN、TP和CODMn去除率分别在16.95%～45.45%、25.23%～48.48%、18.37%～52.43%、19.47%～49.39%、12.24%～50.00%和31.88%～49.63%之间,平均去除率分别为26.93%、34.75%、36.50%、29.66%、32.49%和41.21%,且均在9月29日去除率达到最大,12月2日降低为最小.蚌、鱼混养对Chla的去除效果明显,平均去除率达83.49%.各测定时间的出水水质综合营养状态指数均明显低于进水.认为蚌、鱼混养对主养区养殖废水具有很好的净化效能.     

固定化微生物对养殖水体中NH_4~ -N和NO_2~--N的转化作用

采用聚乙烯醇 (PVA) (ρ=gL-1)的方法对沼泽红假单胞菌、诺卡氏菌和假丝酵母 3种菌株进行固定化 ,所得的凝胶颗粒机械强度好 ,经久耐用 .运用这 3种菌株的固定化细胞对养殖水体中NH 4 N和NO-2 N进行转化 ,其最适作用温度范围为 2 5～ 30℃ ,最适pH范围分别为 :6 .5～ 8.5 ,7.0～ 7.5及 5 .5～ 7.0 ,且对水质初始氮浓度有很强的适应性 .3菌株经固定化后 ,其对养殖水体中NH 4 N和NO-2 N的转化效率明显优于其游离细胞 .若将 3菌株按 2 :1:2组合成复合菌株并固定化 ,其对养殖水体中的NH 4 N和NO-2 N转化效果将更佳 .图 3表 3参 9     

氮在水稻中的行为及其品种间的差别

目前氮肥的利用效率很低，很多研究重点放在氮肥在土壤过程中的损失，对植物本身的氮素损失较少注意。作者利用^15NH4^ 和^15NO3^-双标记，对Indica和Japonica水稻亚种进行水培，在分蘖期、幼穗分化期、开花期施用，将培养液ρ(N)20mg／L的NH4NO3换成相同质量浓度的^15NH4^ NO3或NH^15NO3^；部分水稻在一周后收获，其他分别在分蘖期、幼穗分化期、开花期、成熟期收获。植株分成根系、地上部和穗部，对各自的全氮、^15N进行测定，计算植物的总吸收量。从施用量、植株总吸收量以及三部分总和的植株氮残存量的比较来研究氮素在两种水稻亚种中的行为。研究结果表明，两种植物都近100％吸收了所施用的^15NH4NO3或NH4^15NO3，但^15NH4^ 和^15NO3^-在Japonica的残存量要比Indica多，损失的部分可能往大气中散失了，意味着两种水稻亚种有着明显不同的氮素利用率。比较^15NH4^ 和^15NO3^-的残存量，结果表明^15NH4^ 留在植株体内要比^15NO3^-多，尤其在抽穗期施用的情况下，植物体在后期对^15NO3^-的转化能力大大减弱，但这部分的氮如何损失掉尚不清楚。比较植株体内各部分的氮素含量，发现Japonica的穗部比Indica含有更多的氮素，表明氮在前者的体内转化效率和利用效率高。试验结果表明，不同水稻亚种对氮素的利用以及不同氮素形态在其体内的行为不同。     

基于多元统计的引黄水库沉沙条渠泥沙与水质的变异分析

以济南市引黄供水鹊山水库沉沙条渠为研究对象,测定了9个断面（Y1—Y9）表层水体中的含沙量、总有机碳、总磷、总氮、叶绿素a等19个水质指标.运用主成分分析法和聚类分析法分别探讨水体的主要污染因子及监测断面的沿程归类,并通过室内模拟实验分析了泥沙对水体中N、P浓度的影响.结果表明,沉沙条渠中的水质总体特征以Ⅱ类水和Ⅲ类水为主,其中,超标水质指标为TN,达到劣Ⅴ类水标准,P为藻类生长的限制因子.19个水质指标可由6个主成分来反映,其贡献率分别为：F1（TN、NH3-N、NO3--N、NO2--N、总碱度、Br-、硫酸盐）34.41%,F2（含沙量、浊度、色度、电导率）22.78%,F3（pH和UV254）13.95%,F4（TP）6.280%,F5（CODCr）4.990%和F6（Chl-a）4.830%;9个监测断面归为4类,相应地整个沉沙条渠可划分为4个功能区：入渠布水区（Y1、Y2、Y3）、快速沉降区（Y4、Y5）、缓慢沉降区（Y6、Y7、Y8）和出水稳定区（Y9）.此外,水质与泥沙关系的室内模拟实验表明,条渠来水的P浓度随着泥沙颗粒的沉降而降低,TP在0—15 h内快速下降,而后缓慢下降,30 h内基本达到平衡;而泥沙颗粒对水中N浓度基本没有影响.     

菰和菖蒲在污水中的生长特性及其净化效果比较

通过漂浮栽植菰(Zizania latifolia)和菖蒲(Acoruscalamus),研究了它们在低、中、高3种浓度污水中的生长特性及其对这3种浓度污水的净化效果.结果表明,菰和菖蒲均在中浓度污水中生长最好.菰在中浓度污水中的生物量显著高于低浓度和高浓度中;菖蒲在中浓度污水中的生物量略高于低浓度和高浓度中,但差异不显著.菰对中浓度污水中TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为97.4%、95.3%、98.5%和71.4%,对高浓度污水中TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为96.4%、97.7%、88.2%和76.1%,净化效果均显著高于低浓度中.菰可作为中、高浓度污水的净化植物.菖蒲净化中浓度污水的效果最好,对TN、NH3-N、TP和CODCr的去除率分别为97.5%、94.1%、98.5%和72.7%;对高浓度污水中的NH3-N和CODCr去除效果也较好,去除率分别为97.8%和86.7%,但对TN和TP的去除率分别为89.5%和70.9%,显著低于对低浓度和中浓度污水中TN和TP的去除率.图1表4参13     

Effects of drainage water on plant diversity and distribution of agricultural drainage ditch beds in an arid irrigated area of Northwestern China

Agricultural drainage ditches are essential to sustaining food production in arid irrigation regions, with various sizes and drainage characteristics as important buffer ecotones in agricultural areas. Bed vegetation and water properties were investigated in 39 agricultural drainage ditches in the Lingwu District of Ningxia Yellow River Irrigation Area in Northwestern China. The results showed that water depth, width, and velocity generally increased with larger ditch size. Water salinity was higher in drainage ditches (>1?g/L) than in croplands, canals, and the Yellow River. Total nitrogen and total phosphorus were at high levels: ～1.6 and ～0.1?mg/L, respectively. Forty plant species belonging to 19 families and 31 genera were identified, with higher plant richness and diversity found in smaller sized drainage ditches. Macrophytes dominated the bed vegetation with a mean vegetative coverage of >30% in all-sized ditches, and Phragmites australis occurred with the most frequency. Water depth and salinity were considered as the primary factors affecting the distribution of vegetation in drainage ditch beds. The study suggests that practical conservation of smaller sized drainage ditches is conducive to increasing the plant diversity of agricultural landscapes.