傍河开采驱动下潜流带氮素迁移转化的生物地球化学特征

为研究傍河开采驱动下潜流带中"三氮"迁移转化规律和氧化还原分带,通过不同时期在傍河开采条件下采集潜流带土样和水样分析三氮的转化过程及特性,并结合溶解氧和氧化还原电位及硝酸根和亚硝酸根含量和优势菌来判断其迁移转化规律与机理。结果表明:河水在入渗的过程中,首先进入处于离岸-6~1.5 m处的氧化带,O₂与有机物发生反应释放出CO₂,随后到离岸1.5~17 m处的弱氧化环境的氧化还原过渡带,在硝化细菌和反硝化菌的作用下发生硝化反应和反硝化反应,最后到离岸17~350 m处缺氧环境的还原带中,在缺氧条件下反硝化反应。优势菌对水源地氧化还原作用分带具有响应联系特征。枯水期水位低能够更加快速降低水中溶解氧DO、氨氮、硝酸盐氮,所以枯水期的氧化还原距离短,丰水期的距离稍长。在傍河开采驱动下,水动力条件随着不同时期发生改变,河水向地下水补给过程中各方面均存在差异,而这一系列的差异影响了氮素在地下介质中的迁移转化。     

小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以丹江口库区的胡家山小流域为研究区,以资源二号卫星影像图为底图,通过实地调查获取胡家山小流域土地利用图,利用ArcGIS的水文模拟、空间分析模块提取15个集水区,并分析其土地利用结构.根据2008年1～12月各个集水区的出口的总氮、硝态氮浓度的监测数据,定量地分析土地利用结构对氮素输出时空变化的影响.结果表明,胡家山小流域内旱地、居民地对氮素输出起显著源作用,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为0.869、0.856和0.826、0.867.林地、疏林地、草地等对氮素输出起汇作用,其中林地、草地汇作用显著,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为-0.820、-0.851和-0.602、-0.518.土地利用结构是氮素输出空间变化的关键因素,土地利用类型的空间分布使得汇土地利用类型旱地、居民地对小流域氮素输出影响最大;在不同时间尺度上,土地利用结构对氮素输出浓度影响有所不同.年度上,对氮素输出影响最大的是旱地,季节上,春、夏、秋、冬四季对氮素输出影响最大的分别是旱地、居民地、居民地、旱地;土地利用结构对氮素输出浓度的影响受到降雨、气温、人为等因素的作用.     

稻鸭、稻鱼共作生态系统中稻田田面水的N素动态变化及淋溶损失

通过田间试验研究了稻鸭、稻鱼共作复合生态系统稻季田面水及渗漏水中各形态N素的动态变化及N肥的渗漏损失量.结果表明,水稻生长期间,田面水中N素形态以NH 4-N为主,渗漏水中则以NO-3-N为主要形态;施肥有利于田面水和渗漏水各形态N素含量的提高.相对于常规稻作处理(CK),稻鸭(RD)、稻鱼共作(RF)时田面水的pH、NH 4-N含量和TN含量显著增加,渗漏水的NO-3-N和TN含量降低,而渗漏水NH4 4-N元明显变化.所有处理田面水中NH 4-N/TN在施肥后第3天达到最大,随后降低;而所有处理NH 4-N/TN的均值相当.对各处理的N素淋失分析可知,处理RD与RF的肥料N潜在淋失率分别为2.72%、2.58%,低于CK处理(2.99%),表明稻鸭、稻鱼共作可以减少施入N肥潜在的下渗淋失,同时稻鱼共作减少N肥淋失的效果好于稻鸭共作.     

模拟酸雨及施磷对水稻土中汞的淋溶特性影响研究

采用pH3.0、pH4.5与对照pH 5.6的3种模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨及含磷酸雨淋溶下合肥市郊水稻土中汞的释放特征与规律.结果表明:经过相当于1980降水量的淋溶后,汞释放量总体上是随着酸雨强度增加累积淋溶量的增加.酸雨作用下,施磷量越多土壤中汞的淋失总量越大.在酸雨及施磷条件下,大兴地区黄褐土Hg较义城地区水稻土易于淋失.     

河岸缓冲区氮素截留研究进展

河岸缓冲区对氮素的有效截留以阻止其进入河流已得到广泛的认可,是美国资源局所认可的一种最佳管理措施。总结河岸缓冲区中氮素截留的主要机制、影响因素及缓冲区的管理原则。最主要截留机制为反硝化作用与植物吸收,相应的最主要影响因素是缓冲区的水文特征。为达到较好的氮素截留效率,必须重建退化的缓冲区、保护缓冲区的完整性与不受干扰,并与其他流域管理措施相结合。     

稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应

田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合¹³C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0～1 cm)和还原层(1～5 cm)外源新鲜有机碳(¹³C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH₄)₂SO₄]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO₂和¹³C-CO₂累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和¹³C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总¹³C-PLFAs丰度均无显著影响...     

锌冶炼废渣重金属在地块土壤中的垂向迁移特征及归趋

为探讨冶炼废渣中重金属对土壤及地下水的影响,开展了90 d持续和间歇淋溶下锌挥发窑渣浸出液中重金属在场地剖面土柱的迁移模拟实验,分析淋出液Cd、 Cu、 Pb和Zn浓度及其在土壤剖面的累积、赋存形态和粒径分布特征,并探讨重金属在土壤剖面滞留机制.结果表明,土柱淋出液重金属浓度在淋溶初期达到峰值后迅速降低,Cd浓度超过《地下水环境质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅳ类水质限值(0.1 mg·L^-1),地下水存在Cd污染风险.剖面土壤对废渣中重金属固持量大,Cd、 Cu、 Pb和Zn主要累积在浅层土壤(0～10 cm),分别为淋溶前土壤的237～429、 1.25～16.2、 1.38～2.31和1.79～3.17倍;持续淋溶下废渣重金属较间歇淋溶的迁移距离较长,Cd在土柱深层有明显累积.土壤粗颗粒(0.5～2.0 mm)对Cd、 Cu和Zn累积总量的贡献率较大,而Pb更易累积在<0.25 mm粒径.BCR顺序提取结果显示,浅层土壤累积的Cd、 Cu和Zn主要以弱酸提取态为主,占比分别高达62.4%～76.7%、 72.0%～95.8%和67.6%～8...     

温度和氮素输入对青藏高原三种高寒草地土壤碳矿化的影响

选取了海北高寒草甸、那曲高寒草原和当雄高寒湿地3种典型高寒草地生态系统类型为研究对象,采集了表层0~10 cm土壤,在实验室内进行可控温度下的碳矿化培养实验。结果表明,青藏高原土壤碳矿化在不同高寒草地类型间存在显著差异（P≤0.05）。在较低的温度下,高寒湿地土壤的碳矿化速率显著低于高寒草甸土壤,而温度在15℃左右时,高寒湿地土的碳矿化速率略高于高寒草甸土壤,当温度处于较高的水平时（〉20℃）,高寒湿地土壤碳矿化速率远高于高寒草甸土壤,高寒湿地土壤碳矿化的Q10显著大于高寒草甸。无论是低温还是较高的温度,高寒草原土壤碳矿化速率最低,数值范围也最窄。高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化均受温度的显著影响（P≤0.05）,其速率均跟温度呈现一级指数函数方程关系,而高寒草原土壤碳矿化速率与温度间未呈现明显的函数关系,但不同温度间的土壤碳矿化速率存在显著差异。氮素输入对高寒草甸和高寒湿地土壤碳矿化的影响不明显,但显著促进了高寒草原土壤碳矿化作用。     

模拟酸雨对土壤修复中重金属淋溶特征及土壤持水能力的影响

以磷酸二氢钾（PDP）钝化后的重金属污染土壤为研究对象,通过室内土柱淋溶和土壤吸水实验,考察pH为3.1、4.6和5.1的模拟酸雨对污染土壤修复过程中重金属淋溶特征及土壤持水能力的影响。实验结果表明：PDP处理显著增加了淋出液的pH、电导率、TOC和正磷酸盐态磷（ZP）含量,在淋溶初期显著降低了淋出液的Cu、Cd和Pb含量,但在淋溶后期增大了Pb含量;土壤持水量与电导率、pH、TOC和ZP含量呈现极显著负相关性;土壤修复过程中,有机质的淋失、盐分含量及pH的增大可引起土壤持水能力的减弱。     

多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。