基于污染物削减效果和成本的农业面源污染控制技术优选——以太湖地区为例

农业面源污染控制既要考虑技术对污染物的削减效果,也要兼顾工程建设-运行成本.以我国近20 a来农业(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)面源污染控制具有代表性的73种技术为对象,根据指标(总氮、总磷、氨氮、COD削减率,建设成本,运行成本)完整性等因素初步选择了12种技术,采用层次-灰色关联度法选择兼顾污染物削减率和成本的最适技术.结果表明:种植业污染控制技术中以农田排水植物-微生物复合处理技术为最好,其次是生态拦截沟渠技术;畜禽养殖业面源污染控制技术中以养殖废水土地渗滤处理系统为最好,其次是人工湿地技术;水产养殖业污染控制技术中以组合填料序批式生物膜法为最好,其次是生物-生态复合处理技术.针对太湖地区实际情况,生态拦截沟渠技术更适合该地区农田排水污染控制,土地渗滤处理系统可用于太湖上游地区畜禽养殖业废水处理,组合填料序批式生物膜法可以用于水产养殖排水处理.所提出的层次-灰色关联度法可满足兼顾污染物削减和工程建设-运行成本的面源污染控制技术比选和决策需求.     

江西鹰潭地区森林生态系统NO2浓度变化规律

利用中国科学院红壤生态试验站(江西鹰潭)森林微气象分站二氧化氮(NO2)定位连续观测数据,分析了2003年8月～2004年7月江西鹰潭森林大气NO2浓度的分布特征和动态变化.结果表明,该森林生态系统NO2浓度时均值、日均值和月均值分别为12.2,12.2,17.4μg/m3,其中51.7%的日均浓度介于10～15μg/m3.白天NO2浓度比夜晚低7%,最大峰值浓度在夜晚2100.秋、冬季NO2浓度高,春、夏季低.大气NO2浓度季节变化表明该地区已受到污染,但污染较轻,NO2满足国家Ⅰ级标准.     

阔叶林地大气氮化物干沉降速率动态变化研究

以2004年中国科学院红壤生态试验站森林小气候分站气象资料,计算近地面湍流特征参数(U*、θ*和L),采用大叶阻力相似模型计算各种氮化物干沉降速率(Vd),研究了该阔叶林地大气氮化物Vd动态变化.结果表明,1年中大气NO3-粒子/NH4+粒子、HNO3(g)、NO2和NH3的Vd年均值分别为0.216,0.985,0.115,0.274 cm/s;1天中,Vd白天大于晚上,最大值出现在中午11:00~12:00.大气氮化物Vd冬、春季高,夏、秋季低.     

林地大气氮沉降通量观测对比研究

以中国科学院红壤生态实验站森林微气象分站阔叶林为研究对象,采用穿透雨量法和微气象学推论法对该阔叶林地大气氮沉降通量进行了对比研究.结果表明,穿透雨量法观测2006年10月～2007年9月林地NH4+-N干沉降通量为37.66kgN/(hm2.a),NO3--N干沉降通量为18.53kgN/(hm2·a),其中NH4+-N是氮化物干沉降的主要贡献者,占总干沉降的67.0％.该研究方法所得结果与微气象学方法观测结果具有较好的一致性,表明穿透雨量法估算林地氮干沉降通量具有一定的可靠性.微气象学法与穿透雨量法观测结果共同说明研究地大气氮沉降量较高,过量的氮输入对研究地生态系统的影响值得关注.     

太湖典型地区蔬菜地土壤磷素淋失风险

以太湖典型地区宜兴市大浦镇湖滨公路以东沿太湖50hm2老蔬菜基地为研究对象,采用网格法(50m×50m)采集表层(0～20cm)土壤样品156个.地统计学分析表明:土壤P(全P、Bray P、CaCl2浸提水溶P)呈明显空间变异,土壤高P区出现在朱渎港、林庄港两村庄附近.土壤Bray P低于60mg·kg-1,几乎没有检测到CaCl2浸提水溶P,而当土壤速效P大于60mg·kg-1后,CaCl2浸提水溶P随Bray P增加而直线增加.以土壤Bray P含量60mg·kg-1为研究地土壤发生P淋溶的临界值,研究范围内土壤发生P淋溶面积占总调查面积28%.针对目前土壤状况,提出控制蔬菜地P淋溶对策.     

常熟农村不同水体氮磷污染状况

于2007年11月至2008年10月,对常熟市辛庄镇不同水体氮磷污染状况进行定点观测,初步探讨了河道和鱼塘水体氮磷浓度的变化特征及其污染来源.结果表明:辛庄镇河道水样无机氮、总氮、正磷酸盐和总磷的平均质量浓度分别为2.07、2.31、0.30和0.53 mg·L-1,表明辛庄镇河水氮磷污染已十分严重.河道和鱼塘水体氮形态都以无机氮为主,分别占总氮的89.6%、72.7%;磷形态以可溶态为主,分别占总磷的73.6%、71.1%.河水硝态氮、铵态氮、总氮、无机氮、正磷酸盐、可溶性磷和总磷平均质量浓度分别比鱼塘水高0.30、0.17、0.11、0.47、0.12、0.15和0.12 mg·L-1.河道和鱼塘水体硝态氮、无机氮和总氮浓度随时间的变化趋势较一致,正磷酸盐、可溶性磷和总磷浓度随时间的变化趋势则显著不同.河水氮磷污染源主要来自生活污水及养猪场废水,鱼塘水体的氮磷污染则与饵料和肥料的投入有很大关系,大气氮沉降也是导致水体氮浓度升高的重要原因.     

慈溪市农田表层、亚表层土壤中多环芳烃(PAHs)的分布特征

为了解多环芳烃在土壤中的迁移,研究了慈溪市农田表层土壤(耕层)和亚表层(犁底层)土壤中15种PAHs的含量及分布特征.表层土壤中PAHs的总量在70.4～325.1μg·kg-1之间;含量较高的几种化合物为萘(Nap)、菲(Phe)、荧葸(na)、芘(pyr)和苊(her)等,但主要以4环以上芳烃为主;Fla/(Fla Pyr)与IcP/(IeP BgP)比值分析表明,表层土壤中的PAHs主要来源于草、木、煤等的燃烧和汽车尾气排放.亚表层土壤中,PAHs总量为29.5～232.3μg·kg-1,以2环加3环化合物为主,单体PAH含量与表层土壤中含量的比值与其辛醇-水分配系数(10gKow)显著相关(r=0.923,P＜0.0001),说明亚表层土壤中PAH主要来源于表层土壤的淋溶,根据化合物的logKow值可预测其在土壤中的迁移情况.亚表层土壤中PAHs的含量与有机质的含量极显著相关(r=0.945,P＜0.0001),但表层中二者则无显著相关性(p=0.0887),表明耕作措施可能会对PAH在表层土壤中的分布产生影响.     

水稻根表胶膜的浸提及其元素测定方法

选择柠檬酸钠作为络合剂,比较了碳酸氢钠、乙酸钠二种缓冲体系下,盐酸羟胺、抗坏血酸和1/2盐酸羟胺 1/2抗坏血酸组合对水稻根表铁、锰的浸提能力.结果表明,水稻根表铁、锰浸提量与还原剂种类和缓冲体系的pH值有关.在六种浸提剂中,抗坏血酸-柠檬酸钠-乙酸钠(ACA)浸提水稻根表铁、锰的浸提量最大,为57307mg·kg-1和1689mg·kg-1,相当于DCB浸提水稻根表铁、锰浸提量的99%和109%.ICP测定浸提液中铁、锰、磷、硫等的变异系数也低于DCB浸提的同类元素.因此,推荐ACA-ICP作为水稻根胶膜浸提与元素测定方法.     

水力停留时间和搅拌速率对搅拌反应器回收尿液中磷的研究

鸟粪石沉淀法可以在搅拌反应器中回收尿液中的磷,而水力停留时间和搅拌速率对鸟粪石晶体的形成有重要影响.因此,本文在搅拌反应器中通过分批实验研究了水力停留时间(0.5、1.0和2.0 h)和搅拌速率(80、160和320 r·min-1)对尿液中磷的回收率和鸟粪石晶体粒径的影响.结果表明,水力停留时间从0.5 h增至2 h时,磷回收率从88.9%增至95.4%,而鸟粪石晶体平均粒径从124.4μm下降为71.2μm.随搅拌速率从80 r·min-1增至320 r·min-1,磷回收率从88.7%增至93.4%,而鸟粪石晶体平均粒径从37.0μm增至78.9μm.较短的水力停留时间和较高的搅拌速率更有利于大粒径的鸟粪石晶体形成,但对磷回收率影响有限.搅拌速率为160 r·min-1时,鸟粪石回收率最高为78.7%,可以得到纯度很高的鸟粪石晶体,而较高和较低的搅拌速率都不利于提高鸟粪石回收率.     

Cu污染土壤-水稻系统中Cu的分布特征

对太湖流域某地误用硫酸铜废水灌溉导致的污染土壤和作物体铜（Ｃｕ）含量分析表明：Ｃｕ 主要富集于表层土壤,受Ｃｕ 污染的表层土壤Ｃｕ 含量是该地区非污染区的１．６～５．１倍． 受Ｃｕ 污染的农田种植水稻其糙米、稻壳和稻草中Ｃｕ 含量分别是非污染区的１１．１～４．６、１８．３～３．７ 和９．３～２．３ 倍． Ｃｕ 在水稻植株体分配是：稻草＞ 稻壳＞ 糙米． 土壤Ｃｕ 含量与稻草和稻壳Ｃｕ含量之间符合指数函数关系,与糙米Ｃｕ 含量之间符合线性函数关系． Ｃｕ 污染导致水稻减产１８％ ～２５％ ;主要是由于水稻Ｃｕ中毒影响水稻根系生长发育,抑制水稻分蘖和减少有效穗数． 如果不采取治理措施,使受Ｃｕ 污染土壤Ｃｕ 含量下降到该地区非污染区水平至少需要１５～９２ａ． 因此,对污染土地采取治理是必要的．