丹江口库区典型小流域地表径流氮素动态变化

探明面源污染特征对制定丹江口水库水质保障体系具有重要意义。以胡家山小流域为研究对象,对村落和林 耕复合两种典型土地利用类型和流域各集水区出口地表径流氮浓度进行了连续监测。结果表明：村落降雨径流中总氮、硝态氮浓度较高,其中总氮均值超过20 mg/L,变化幅度都不大;氨氮浓度较低,但变化剧烈,这种氮浓度演变过程和降雨强度关系密切。硝态氮是村落氮输出的主要形态,占总氮输出的6031%～9655%,与总氮输出变化过程具有显著的相关性。林 耕地的氮浓度相对较低,总氮表现出上升—下降—平稳—上升的变化过程,硝态氮和总氮变化有着显著的相关性。在空间传输过程中,小流域下游氮浓度表现出稀释和富集两种效应,其中村落的氮输出对两种效应影响较大;在时间上,受耕作制度和气象变化,各集水区的氮浓度季节性变化明显,总氮浓度表现出春季>夏季>秋季>冬季,硝氮浓度表现出秋季>夏季>春季>冬季。胡家山小流域径流中氮素的含量均高于水库水体氮素含量,总氮高于地表水Ⅴ类水质标准,需要加强对小流域污染源的控制与处理,尤其是对村落径流的处理。
     

上海郊区罗店旱地氮素的淋溶研究

渗漏流失是旱地农田氮素流失的主要途径之一,也是引起地下水污染的重要原因。上海市郊大面积旱地农田,雨季渗漏流失较为严重。基于氮素渗漏基本理论和当地农田管理习惯方式,为了研究不同施肥方式处理下氮素流失规律,对实验地进行3种不同方式处理：常规施肥、减量15％施肥、不施肥。结果表明,不同深度不同形态氮浓度随施肥时间递减,并且其递减幅度有所差异,递减幅度大致为30>50>70>120 cm。在垂直方向上,氮素在50 cm处有富集的趋势。硝态氮占总氮流失比例较大,各种不同处理方式下其所占比例均超过70％,是氮素流失的主要形态;铵态氮和亚硝态氮占总氮的比值很低,铵态氮主要分布在表层,并受施肥的影响较大。减量施肥能够减小土壤渗漏水氮素的浓度,提高肥料的利用率。     

灌溉和降雨条件下生态沟渠氮、磷输出特征研究

为了研究长沙县金井河流域农业源头生态沟渠氮和磷的输出特征,对灌溉和降雨条件下及不同季节生态沟渠水体氮、磷的变化特征进行监测研究。研究结果表明：灌溉和降雨期间,生态沟渠中总氮的输出最大值为270 mg/L,其输出的主要形态为氨态氮和硝态氮,总磷的最大值达032 mg/L。灌溉后,生态沟渠氮、磷的输出均呈单调递减变化,在灌溉初期均最高。降雨后,总氮、总磷沿程变化趋势均呈递减变化;生态沟渠对水体总氮、总磷去除率分别达64%、70%;各断面氮、磷的输出随着时间的增加呈先增加后降低的趋势,其中总氮、氨态氮含量在雨后第3 d达到最高,总磷含量在雨后第2 d达到最高。在不同季节中水体氮、磷的变化以冬季总氮、氨态氮和磷浓度最高     

鄂西长江喀斯特小流域氮磷输出特征

以鄂西长江中上游分界处的喀斯特小流域下牢溪为研究对象,于2019年对河道内15个观测点进行了间隔半月的现场水环境因子监测、水样采集和室内营养盐分析,以探讨河流氮磷浓度及输出负荷的时空变化特征.结果表明:下牢溪总氮和总磷浓度分别为1.46±0.05和0.02±0.04 mg/L,普遍低于长江流域内其他河流.氮素浓度呈现春夏高、秋冬低的年内变化特征,磷素浓度总体表现为丰水期高于枯水期,与降雨密切相关.河流上游氮磷浓度均较高,受控制流域内农业活动影响较大.流域氮素浓度空间分布差异性较为明显,磷素浓度对河流附近人为活动及生活污染的响应敏感.流域中全年氮磷输出负荷分别为26.57和0.25 t,主要集中在春、夏季,贡献了全年氮负荷的82.0％、磷负荷的83.9％.硝氮和溶解态总磷分别为最主要的氮磷流失形态.夏季受降雨冲刷影响,颗粒态磷流失负荷占总磷负荷的比重显著高于其他季节.     

控制排水条件下土壤氮素的运移

为研究暗管控制排水与非控制排水条件下, 不同排水出口控制高度对土壤中氮素分布和迁移的影响, 在湖北省荆州市四湖工程管理局丫角排灌试验站进行了野外试验。试验结果表明, 无论采取控制排水与否, 土壤垂直剖面上硝态氮浓度均有一致的变化规律： 20 cm处浓度最高, 在40~60 cm浓度急剧减小, 60~80 cm浓度值很小（1 mg/kg左右）; 控制排水对土壤硝态氮的减小率有显著影响, 表现在控制水位越高, 土层间硝态氮减小率最大; 控制排水能降低表层土壤硝态氮的迁移; 铵态氮与硝态氮迥然不同, 无论采取控制排水与否, 铵态氮在土壤垂直剖面上的含量变化不大; 控制排水对铵态氮的含量也有一定的影响, 表现在控制排水位越低, 土壤中铵态氮的含量越小.     

巢湖流域丰乐河洪水事件营养盐输出动态研究

洪水期是非点源污染输出的关键时期。通过对巢湖典型农业型流域丰乐河桃溪断面两次暴雨洪水过程（发生于2010年6月初的Event06和8月底的Event08）进行集中取样监测,结合该断面流量数据,分析了洪水过程中氮和磷营养盐不同指标（包括总氮、铵氮、硝态氮、总磷和可溶磷）浓度和瞬时负荷的动态变化规律。结果表明：Event06氮磷各指标浓度最小值、最大值及平均值均比Event08大,这与6月初农作物大量施肥,氮磷来源丰富有很大关系。丰乐河洪水事件氮输出的形式以可溶性无机氮（铵氮和硝态氮）为主,而磷则以颗粒态为主,但在涨水段的初、中期颗粒态氮和颗粒态磷所占比例比其它时段高。洪水过程中主要氮、磷指标浓度和瞬时负荷随流量增大而总体呈上升趋势(除了硝态氮),在流量峰值前达到最大值,然后呈总体下降趋势。总磷、总氮浓度与流量呈比较典型的顺时针圈形结构,表明暴雨洪水较强烈的冲刷输送作用。虽然进一步的负荷累积分析并没有显示显著的初期冲刷效应,但洪水期,特别是涨水段营养盐输出的重要性已较明显。丰乐河流域面积较大、地势较平坦,以农业活动为主,水体污染的非点源来源与农业活动有关,具体的洪水过程对营养盐的输出动态也有一定影响     

汛末长江中下游主要营养盐输送特征及支流水系贡献

为分析长江中下游氮、磷、硅等营养盐的输送特征及洞庭湖、汉江、鄱阳湖对干流营养盐输送的贡献,于2020年9月自三峡坝前至河口及洞庭湖、汉江、鄱阳湖长江入汇口沿程采集水样,测定氮、磷、硅等营养盐浓度并分析沿程变化趋势,计算总氮、总磷和溶解硅通量及主要支流贡献。结果表明：长江中下游总氮浓度沿程下降,在1.23～2.32 mg/L间波动,溶解态占比超过95%;总磷浓度沿程上升,在0.01～0.08 mg/L间波动,以颗粒态为主;溶解硅浓度在汉口断面突增,三峡坝前-汉口江段均值为5.52 mg/L,汉口-河口江段均值升高为10.8 mg/L。总氮、总磷、溶解硅通量均沿程明显上升。洞庭湖、汉江及鄱阳湖对干流营养盐输送贡献较大,其中洞庭湖对总氮、总磷、溶解硅输送通量的贡献分别达到163.2%、67.9%、23.6%,但其汇入后干流水质类别未发生明显变化。洞庭湖、汉江及鄱阳湖汇入后干流水体综合营养状态指数波动范围在-12.72%至7.85%。本研究有助于了解长江中下游营养状态及支流湖泊对干流的贡献,为中下游水环境管理提供科学依据。     

淀山湖浮游植物营养限制因子的研究

通过藻类增长的生物学评价(Nutrient Enrichment Bioassay)研究淀山湖浮游植物生长限制性因子,并采用析因方差分析和事后比较方法分析营养盐（PO^3-₄P、NH₃N、NO^-₃N）对浮游植物生长速度、平均最大现存量和平均最大特定增长率的影响。研究表明：磷对浮游植物生长有明显的促进作用,能提高浮游植物的生长速度和现存量,且促进作用随磷浓度（0.13～0.53 mg/L）的增加而加强,磷是淀山湖浮游植物增长的第一限制性因子;低浓度硝氮（2.91～5.91 mg/L）对浮游植物生长有微小的促进作用,但高浓度（5.91～8.91 mg/L）的硝氮表现出抑制作用;氨氮对浮游植物生长有抑制作用,并随浓度（1.25～7.25 mg/L）的增加而增大;添加磷+硝氮能明显促进浮游植物生长,磷与硝氮之间存在一定的交互作用.     

社会经济系统氮素流动及其环境负荷——以长江中下游城市群为例

以长江中下游城市群为例,运用物质流分析方法,定量识别了区域社会经济系统的氮素流动过程及特征,评估和比较了农业生产、工业生产以及生活消费过程造成的环境氮负荷。研究结果表明,2011年长江中下游城市群社会经济系统的氮素输入总量为993.56×104t,氮素输出总量为732.84×104t,工业固氮、饲料进口和能源消费是新增氮素的主要来源,环境排放是最大的氮输出方式。2011年整个系统向周围环境排放的氮总量为760.99×104t,其中向大气、耕地和水体排放的比例分别占47.24%、19.42%和18.60%,6个子系统的环境氮排放贡献排序依次为农业种植(43.83%)工业生产(16.59%)城市生活(16.14%)畜禽养殖(13.96%)水产养殖(6.08%)农村生活(3.40%)。目前,农田施肥过度浪费、畜禽养殖与农业种植脱节且废物处理率低、工业行业高耗能高污染以及机动车大量排放是造成长江中下游城市群环境氮负荷的主要原因。今后,在快速工业化、城镇化进程以及大量农业活动中,农业种植子系统重点应减少肥料使用量和优化用肥结构,尤其是大幅减少化肥投入;畜禽养殖子系统应适当增加规模化养殖废物还田比例,提高废物资源化和综合利用水平,统筹安排污染治理设施建设;工业生产子系统应积极推进企业清洁生产,调整和优化工业能源结构,严格执行高耗能高污染行业环境准入;生活消费子系统应在加强生活污染治理、废物资源化利用的同时,严格控制机动车尾气排放标准。     

乌江中上游水库-河流体系夏秋季N、Si分布特征

测定了乌江中上游的洪家渡至乌江渡水库段水体中总氮、氨氮和溶解态硅等营养物质含量，并现场测定水深、温度、溶解氧和叶绿素浓度等理化参数。研究结果表明：在夏秋水库分层现象不断减弱期间，氮、硅的空间分布受水库生物地球化学作用差异的影响，在空间上具有明显不同的分布特征。流域内地表水总氮含量变化不大，水库内垂直分布也较均一；7至9月份河流和水库表层水体总氮含量平均值呈下降趋势，分别为347、317和 3.00 mg/L。7、8月份水库表层水溶解态硅含量明显低于上下游水体，说明水库生物吸收作用强而导致水库滞留溶解态硅；在垂直剖面上，0～30 m 水体溶解态硅含量随水深增加而增加，30～60 m 溶解态硅含量变化不大，这反映了水库上层水体生物对硅的吸收,和下层水体溶解态硅的吸收和释放平衡。     

基于MIKE21和灰色模式识别模型的洪湖水质模拟与评价

认识自然和人为因素驱动下湖泊水环境质量的响应和变化规律，有利于更精确地进行湖泊水质模拟和评价。运用二维水质模型和灰色模式识别模型评价了不同污染源削减方案对洪湖水质的影响。基于2012年实测地形、水文、气象、水质和污染源定量输入，建立了洪湖二维水动力和水质耦合模型。模拟结果显示：水位率定和验证的均方根误差分别为0.10和0.08 m，总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数的率定误差分别为0.171、0.009、0.110和0.627 mg/L，验证误差分别为0.191、0.020、0.079和0.689 mg/L，水动力模型和水质模型的模拟结果满足精度要求。不同管理措施方案下洪湖水质的恢复效果比较显示，洪湖蓝田和下新河入水口各污染物指标浓度减少50%方案下，水质的恢复效果最好，全湖总氮、总磷、铵态氮和高锰酸盐指数均值减少率分别为37.2%、35.1%、37.3%和21.3%，全湖Ⅴ类水质水域基本不存在，全湖90%的区域水体水质综合等级达到Ⅲ类。影响洪湖水质恶化的驱动因子中，关键因素是径流入湖所携带的四湖流域上游地区的非点源污染物。应大力控制上游地区的非点源污染，积极开展洪湖东北部和西北部的湿地水生植被生态修复工程，恢复水体的截污和自净能力。     

基于GIS和USLE的小流域土壤侵蚀定量评价

通过气象数据分析、实地调查、野外采样及室内分析、DEM计算、遥感解译等,建立了南水北调中线水源地丹江口水库区典型小流域地理数据库,确定了计算USLE因子指标的方法。在ArcGIS支持下,模拟了小流域土壤侵蚀强度的空间分布。将模拟结果分为微度、低度、中度、强度、剧烈侵蚀5级,建立土壤侵蚀与土地利用/土地覆盖类型及坡度之间的关系。结果表明：研究区年均土壤侵蚀量2414 t/hm2,远超该地区容许土壤流失量5 t/（hm2·a）。96%的侵蚀区及95%的土壤侵蚀总量位于<25°区域。就土地利用/土地覆盖类型而言,陡坡耕作区是主要的土壤流失区。研究结果为水源区的土壤侵蚀治理提供参考意见,同时为USLE在无土壤类型图地区的应用提供一种方法借鉴     

基于15N同位素技术的地下河硝酸盐污染来源对比——以重庆青木关地下河为例

根据2008年3~11月逐月对青木关北段地下河水质的监测,以及2010年6~11月逐月对青木关南段地下河水质的监测,利用15N同位素技术并结合水化学指标,分析地下河的水化学特征以及硝酸盐来源的时空变化特征。结果表明：在北段和南段地下河出口硝酸盐平均浓度分别为2035 mg/L和5077 mg/L,入口分别为320 mg/L和0842 mg/L,两段的硝酸盐平均浓度在出口处均比入口处高6倍多。此外,通过分析青木关整个地下河流域的SymboldA@15N空间分布情况,可以得出：南段地下河水中NO-3 δ15N值较高,且变化显著,最高值37825‰出现在9月21日丁家龙洞取样点,其硝酸盐来源可能是粪便和污水;而北段地下河水中NO-3 δ15N值都比较低,变化幅度较小,均未超过10‰,说明北段地下河水中硝酸盐的主要来源是土壤有机氮或农业氮肥     

基于SWAT模型的丹江口水库流域农业非点源污染的时空分布特征

利用SWAT模型,基于GIS技术和流域DEM,构建了丹江口水库流域农业非点源污染基础信息库,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域农业非点源污染负荷的时空分布特征,模拟计算了流域内主要的土地利用类型的单位面积农业非点源污染负荷量。结果表明：研究区农业非点源污染负荷年内分布不均,污染负荷与降雨量具有较强的相关性,氮负荷同月径流的相关系数为0896,磷负荷同泥沙负荷的相关系数为0920;氮、磷等营养物质的流失量具有较大的空间差异性,且不同土地利用方式下单位面积的农业非点源污染有较大的差别,耕地和裸露地的单位面积污染负荷均较高,而林地单位面积的泥沙负荷污染负荷最低,其单位面积的泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮、吸附态磷和溶解态磷分别为715 t/hm2、892 kg/hm2、835 kg/hm2、807 kg/hm2、006 kg/hm2;设计不同的情景,模拟了不同施肥量和水土保持措施对农业非点源污染物产出的影响,与基准情景相比,发现减少化肥施用水平对研究区农业非点源污染总氮和总磷负荷削减比例较大,采取退耕还林和还草两种水土保持措施能有效减少流域泥沙负荷和农业非点源污染负荷     

丹江口水库表层沉积物不同形态氮的赋存特征及其生物有效性

为了揭示丹江口水库沉积物氮空间分布特征及其生物有效性,采用连续分级提取法研究了表层沉积物中可交换态氮(Exchangeable nitrogen,EN)、酸解态氮(Acid hydrolysable nitrogen,HN)及残渣态氮(Residue nitrogen,RN)的赋存特征,同时结合生物可利用态氮的含量,探讨了各形态氮对生物可利用态氮的贡献。结果表明,丹江口水库沉积物中总氮(Total nitrogen,TN)在425~5796 mg/kg之间,平均为1 319.32 mg/kg,其中EN、HN和RN的平均值相对比例为2.15∶1.95∶1,且各形态氮含量的空间分布呈入库河流大于库区开阔区域的特征,尤其在丹江、老灌河以及犟河-堵河入库口的含量较大。潜在矿化氮(Potential mineralized nitrogen,PMN)含量在40.20~1 468.95 mg/kg之间,平均为275.06 mg/kg,其中EN对丹江口水库沉积物PMN的贡献较大,比例在19.85%~90.80%之间,平均为63.47%。各形态氮在不同的水环境条件下发生迁移转化,保持着水-沉积物界面氮的动态平衡。     

基于无机氮磷利用特征的小球藻优化培养技术

氮磷对小球藻的生长产生重要影响,基于氮磷优化培养条件的探讨具有理论和实际意义。在静置培养、通气培养和通气加碳源（葡萄糖）培养等条件下对小球藻的生长影响和氮磷消耗进行了试验,采用分批取样补料方式对培养过程进行了优化研究。结果表明,在未调节培养液pH值条件下,藻液的pH值在7~9变化,随培养时间呈略微下降的趋势。各培养条件下,小球藻对硝酸盐的吸收速率均表现出先快后慢的特征,对磷的吸收利用表现为总磷先快速被吸收利用,然后稳定在一定范围内波动。小球藻的生长在静置培养条件下主要受培养液中硝酸盐氮含量和培养液pH值的影响,通气培养条件下主要受培养液中硝酸盐氮含量的影响,通气外加碳源培养条件下主要受培养液中可溶解性总磷含量和硝酸盐氮含量双重影响。在通气外加碳源分批取样补料的藻类优化培养中,生长中期取样补料小球藻生长速率受影响较小,单位时间生物量最高,达3 565 mg/（L·d     

人类活动对长江河口硝酸盐输入通量的影响

利用长江口枯季潮区界大通站近 4 0年来的水文化学观测资料 ,求得长江径流来源的硝酸盐通量 ,并以此作为长江河口硝酸盐的输入通量。结合历年长江流域的社会经济统计资料和降水量资料等分析 ,发现长江河口硝酸盐的输入通量与流域的人口密度、农业氮肥施用量、灌溉面积以及降水量等显著正相关。随着人口的增长 ,流域内的人类活动不断加剧 ,直接或间接地对长江河口硝酸盐的输入通量产生影响。而降水及灌溉等活动促进了土壤中氮素向河流流失的过程 ,并经长江径流向河口、海洋输送。 90年代后期 ,由人类因素造成的硝酸盐通量的增加占长江河口硝酸盐输入通量的95 %以上。降水引起的水土流失和大气氮氧化物的沉降是硝酸盐通量增加的直接原因 ,而农业活动、燃料燃烧和污水排放等人类活动是该通量变化的主要控制因素     

仙女湖富营养化特征与水环境容量核算

以典型的亚热带大型水库——江西省仙女湖为例,于2011~2013年季节性监测了仙女湖水体理化指标。采用综合营养状态指数法对其富营养化状态进行了评价,并采用沃伦威德尔模型(Vollenweider)和狄龙模型(Dillon)计算了COD、NH₃-N、TN和TP的水环境容量。结果表明:仙女湖水质总体处于地表水Ⅱ类~Ⅲ类标准,TN 0.32~0.91 mg/L、平均0.59 mg/L,NH₃-N 0.012~0.59 mg/L、平均0.31 mg/L,TP 0.017~0.080 mg/L、平均0.028 mg/L,COD_Mn 1.61~5.59 mg/L、平均2.85 mg/L,Chl-a 0.37~0.95 μg/L、平均0.56 μg/L。从湖区上游到下游,各指标尤其是总氮、总磷、透明度和氨氮呈现明显的趋优变化特征,除TP出现Ⅲ类水质外,其余指标多年持续处于Ⅱ类水质状态;从单因子状态指数来看,采用透明度评价的营养状态最高,大部分湖区持续处于轻度富营养状态;TN和TP评价的营养状态次之,处于中营养水平。仙女湖COD、NH₃-N、TN和TP水环境容量分别为21 208.0、3 528.8、4 991.2和248.1 t/a,分别剩余容量比率56.88%、68.25%、62.89%和13.67%,影响仙女湖水环境容量最突出的环境因子为TP。同时,基于对水环境容量影响因素的分析,最后提出了提高仙女湖区水环境容量的建设性方案。     

三峡库区消落带下部区域土壤氮磷释放规律模拟实验研究

三峡库区消落带形成后其下部区域（145~155 m）由于长期处于淹没状态,其表层土壤将类似底泥状态,研究选择嘉陵江江底沉积物模拟其在好氧及厌氧淹水条件下N、P向上覆水体的释放规律。结果表明：土壤处于淹水期间,均向上覆水释放N、P,其中好氧状态下上覆水中TN以硝态氮为主,厌氧环境下上覆水中TN以氨氮形式为主;淹水前期,N、P释放速率均较快,随时间增加逐渐减缓,且在厌氧环境下TP释放能力较好氧环境强。好氧淹水中曝气量对上覆水中TN平衡浓度无显著影响,但对氨氮、硝态氮释放过程有影响,从而影响TN浓度变化;底泥状土壤落干过程对N素释放有正影响,对P素释放有负影响;在短暂的落干期间,如果进行农业利用,将增加库区水环境污染和水体富营养化的风险.