永定河上游张家口地区水污染物排放负荷与贡献

运用源强系数法,估算永定河上游张家口地区不同来源水污染物的排放负荷,并评估不同污染源的贡献。结果表明:(1)永定河上游张家口地区COD排放负荷为97 533.43t/a;氨氮排放负荷为10 596.73t/a;总磷排放负荷为1 389.11t/a。(2)COD主要来自畜禽养殖业和城镇生活污水,分别占总排放负荷的53.66%和31.41%;氨氮主要来自城镇和农村生活污水,分别占总排放负荷的40.15%和27.04%;总磷主要来自畜禽养殖业和城镇生活污水,分别占总排放负荷的28.99%和26.54%。(3)从空间上看,宣化区COD、氨氮、总磷排放负荷均为最大,宣化区是永定河上游张家口地区水污染的主要贡献区。     

川中丘陵区不同下垫面集水区氮磷流失特征

通过对2019~2020年不同下垫面集水区(农田集水区与复合集水区)径流及氮磷浓度的连续逐日定位监测,研究川中丘陵区不同下垫面集水区氮磷径流流失过程与强度,探讨下垫面对集水区氮磷径流流失特征的影响.结果表明:不同集水区的径流过程因下垫面不同而存在明显差异,农田集水区内的水田和坑塘的拦蓄作用滞缓了汇流过程,而复合集水区中居民点、公路等不透水下垫面缩短了汇流时间,使得复合集水区的降雨径流量峰值更高,响应速度较农田集水区快12~25min,年径流深较农田集水区多28.1%;次降雨径流过程中磷浓度变化较氮更剧烈,浓度峰值出现时间较氮早约1.2h,在降雨后期磷浓度下降速度更快,降幅更大;复合集水区的氮磷平均事件浓度(EMC)、峰值浓度均高于农田集水区,且两集水区氮流失形态均以硝酸盐氮为主,占总氮的65.9%;磷流失以颗粒态为主,占总磷的67.5%;复合集水区的氮磷流失负荷分别是农田集水区的3.01和4.03倍,氮磷流失强度分别是农田集水区的1.88和2.51倍.因此,复合集水区内氮磷随径流流失的防控可能是未来川中丘陵区面源污染治理的重点.     

干湿交替对自然沟渠沉积物反硝化速率的影响

以川中丘陵区自然沟渠沉积物为研究对象,设置低强度、中强度、高强度的干湿交替频率和长期淹水对照处理,运用室内原状土柱-乙炔抑制培养法和实时荧光定量PCR技术,研究了干湿交替对自然沟渠沉积物反硝化速率及相关功能基因的影响.结果表明：在试验模拟过程中,干湿交替显著降低了沉积物中NH₄⁺-N和DOC含量,沉积物中NO₃^--N含量则表现为先增加后减少的趋势.沉积物反硝化速率均值表现为中强度（266.42 μg·m^-2·h^-1） > 高强度（199.10 μg·m^-2·h^-1） > 低强度（152.93 μg·m^-2·h^-1） > 长期淹水（9.57 μg·m^-2·h^-1）.干湿交替增加了反硝化功能基因的拷贝数（p<0.05）,nosZ基因拷贝数在实验前后无显著差异;低强度和中强度处理的nirK基因拷贝数在实验前后差异显著,中强度处理的nirS基因拷贝数在实验前后差异显著.Pearson相关分析结果表明,沉积物的反硝化速率与NO₃^--N含量、ORP和nirK基因拷贝数呈显著正相关（p<0.05）.干湿交替可能主要通过改变沉积物的NO₃^--N含量、ORP和nirK基因拷贝数影响沉积物反硝化速率.     

不同植物对沟渠沉积物反硝化速率及功能基因的影响研究

植物是影响沉积物反硝化作用的重要因素之一,国内外已有不少研究探讨了植物对河口或湖泊沉积物反硝化速率的影响,但关于植物类型对自然沟渠沉积物反硝化速率及其相应功能基因的影响研究不多.因此,本文以7种常见沟渠植物为研究对象,通过室内盆栽试验,利用改进的乙炔抑制法和实时荧光定量PCR技术研究了不同植物对自然沟渠沉积物反硝化速率和相应功能基因(nirS和nirK)拷贝数的影响.结果表明,培养至第180 d时,不同植物生长条件下沉积物反硝化速率在2.85～13.20μg·m~(-2)·h~(-1)之间,不同植物间反硝化速率差异显著,且大型挺水植物浮水植物小型挺水植物.不同植物之间沉积物中nirS基因拷贝数在2.70×10~8～5.02×10~8 copies·g~(-1)之间,nirK基因拷贝数在3.97×10~5～6.91×10~5 copies·g~(-1)之间,与培养初期相比,培养180 d后沉积物中nirK、nirS基因拷贝数明显增多.7种植物中,美人蕉沉积物中的反硝化功能基因拷贝数较高,狐尾藻较低,整体来看,基因拷贝数大小顺序为:挺水植物浮水植物.nirS基因拷贝数与NO~-_3-N含量、TN含量及反硝化速率之间均呈显著性的正相关关系(p0.05),但nirK基因拷贝数与沉积物碳氮含量及反硝化速率之间相关性不显著.     

永定河上游张家口地区主要河流污染物来源解析

运用内梅罗污染指数评价法对永定河上游张家口地区主要河流水质进行定量评价,在多元统计分析方法的基础上,结合产业结构与布局对其污染物来源进行解析。结果表明:(1)2013—2016年,永定河上游主要河流水质逐渐改善,但仍存在水污染问题,主要超标的水质指标为TP和氟化物,超标率分别为28.24%和22.59%。(2)空间聚类分析发现,洋河中下游断面鸡鸣驿、响水铺和八号桥,水污染相对较严重;清水河上游断面北泵房和洋河上游断面左卫,水污染较轻;桑干河断面石匣里、温泉屯、小渡口和清水河下游断面老鸦庄,水质清洁。(3)洋河中下游污染物来源于工业污染和城市生活污水,清水河下游和桑干河污染物来源于农业面源污染、畜禽养殖污染和有机物污染,洋河上游和清水河上游污染物来源于农业面源污染和生活污水。     

永定河上游主要河流地表水水质时空变化特征

2022年冬奥会水质安全保障是目前永定河上游水环境保护的重要工作。通过对2013—2017年永定河上游张家口地区河流水质的长期监测,研究永定河上游张家口地区主要河流地表水水质时空变化及其主要污染物年通量。结果表明：（1）2017年永定河上游张家口地区洋河上游水质清洁,中下游水质中度污染;清水河上游水质清洁,下游水质轻度污染;桑干河水质清洁。（2）不同河流水质年际变化差异明显。其中,洋河上游年际变化较小,中下游水质趋于恶化;清水河和桑干河水质波动较小;全流域五年综合污染指数为0.82,对应水质级别为轻污染。（3）洋河和清水河水质季节变化明显,而桑干河水质季节变化不明显。洋河夏季水质较差,清水河上游春季水质劣于夏秋季。总磷和氟化物是永定河上游主要污染物,洋河是污染物主要贡献源,其中总磷贡献率为74%,氟化物贡献率为61%;且总磷是水污染主要的限制因子,一旦污染,治理十分困难,因此应引起相关部门的高度重视。