强降雨下农田径流中溶解态氮磷的输出特征 ——以崂山水库流域为例

在崂山水库流域建立了种植5种代表性作物玉米、大豆、花生、红薯和黄瓜的径流小区,对2009~2010年10次强降雨(大雨或暴雨)产流中溶解态氮磷浓度进行了定位观测,同时记录了降雨基本特征和径流小区各类型作物的种植生长信息.结果显示,5种作物所在径流小区产流中氨氮、硝氮和水溶性磷的事件平均浓度(EMC)均存在较明显的差别,施肥条件和作物类型是造成这种差异的主要原因.玉米、黄瓜所在径流小区产流中溶解态氮磷浓度明显高于其他作物,是由于这两种作物施肥量相对较大,而叶面积指数相对较小.各径流小区的溶解态氮磷流失量与作物叶面积指数存在明显负相关(P<0.05).降雨特征与径流小区溶解态氮磷物质迁移的相关性分析表明,迁移量与次降雨量、小时最大雨强呈现显著正相关(P <0.01).     

三峡库区典型紫色土小流域径流及氮磷流失特征

为了解三峡库区典型紫色土小流域径流污染特征,对新政小流域典型土地利用类型下降雨-径流时间过程和小流域集水区出口径流中氮磷浓度进行动态监测,监测分析库区小流域氮磷在降雨径流中的流失规律.结果表明,小流域径流氮磷损失量分别为13. 69 kg·(hm~2·a)-1和1. 50 kg·(hm~2·a)-1.农肥所含氮磷及降雨冲刷是小流域径流污染的主要原因.小流域的总氮(TN)和总磷(TP)平均浓度达10. 05 mg·L~(-1)和1. 10 mg·L~(-1),远超过富营养化发生标准,须引起关注.本研究观测的两场降雨中,8月15日降雨中硝态氮(NN)和颗粒态磷(PP)分别为69. 47 kg和6. 83 kg,分别占TN和TP的53. 91%和53. 78%; 8月26日降雨中NN、氨氮(AN)和PP分别为6. 68、5. 61和1. 36 kg,分别占TN和TP的37. 74%、31. 69%和57. 63%,表明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷素迁移则以颗粒态为主.小流域强降雨对于氮磷流失的影响显著.这与紫色土土层薄、耕作频繁、土壤相对疏松等性质有关.     

瓦埠湖流域庄墓镇农田土壤氮磷分布及流失风险评估

为揭示瓦埠湖流域庄墓镇农田土壤氮磷含量、分布及其流失风险状况,在该镇下辖的10个行政村,采集农田表层土壤样162份.在对不同形态氮、磷含量分析测试的基础上,采用氮磷指数法量化土壤氮磷流失风险,并以基于ArcGIS的Kriging插值技术,对全氮全磷含量、生物有效性氮磷含量及氮磷指数值进行空间插值模拟.结果表明,该镇土壤全氮含量平均值为1.67 g·kg-1,全磷为0.71 g·kg-1;生物有效性氮磷含量平均值分别为0.26 g·kg-1和0.33 g·kg-1,分别占全氮全磷含量的14.93%和47.30%.全氮含量较高的采样点主要散布在侯集村、杨湾村、刘浅村;全磷含量较高的采样点主要集中在侯集村、杨湾村、枣林村.整个庄墓镇土壤氮、磷指数平均值分别为2.11和2.13.10个行政村氮、磷总指数大小排序为:杨湾村>庄墓村>薛桥村>刘浅村>李庄村>金桥村>枣林村>张圩村>侯集村>徐岗村.总体上,庄墓镇土壤氮流失以中、低风险为主,高风险区仅零星出现在杨湾村局部地方;磷流失风险也以低风险为主,中等以上风险也主要集中在杨湾村.     

降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响

以浙江嘉兴双桥农场为研究对象,分析降水对农田沟渠中氮、磷流失的影响,揭示氮、磷在降水径流中流失的一般规律. 在单晚稻生长期间,同步监测了施肥后的2次降水量和沟渠径流量,并对2次降水径流的全过程进行污染物含量的测定,对农田排水沟渠径流量与污染物含量随2次降水变化过程进行监测.结果表明:污染物含量变化呈现出大致相同的趋势,且污染物含量峰值比流量峰值提前2～3 h;在降水初期,污染物含量随径流量的增大而升高;随着流量的继续增大,含量呈下降趋势. 施肥后4 d内降水的农田沟渠中氮、磷随径流的流失量比4 d后大. 影响氮、磷流失的因素主要有降水量、降水时间间隔、径流量、施肥的种类和数量、土壤前期含水量以及沟渠中的沉积物等. 氮流失的主要形态为氨氮和硝氮;磷流失的主要形态为磷酸盐. 通过回归分析发现,径流量与氮、磷排放负荷间符合多项式关系.      

成都城市降雨径流水体中氮磷含量及分布特征

成都地处川西平原,总面积约40km~2。该市属亚热带季风气候。夏秋两季多雨,街道地表物随降雨径流排入市区的南河、府河和沙河。河水水质受到短期污染影响。本文对成都市径流水体中三氮、总磷含量及分布特征进行了探讨。一、样品来源与研究方法 (一)样品来源 1.随机采样在成都市街道地表水出口处随机采样。 2.定点采样在成都市人民南路,省环保所门外大街,径流水流出口处,按时段采样。 (二)研究方法对采集的样品,以平行样及标准参比物进行质量控制,按《环境监测分析方法》所规定的标准分析方法测定NO_3~--N,NO_2~--N及总磷含量。以回收率控制准确度;重复样品的相对标准偏差控制精密度,水准小于10％。     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

三峡库区典型小流域氮磷流失特征

为揭示三峡库区农业非点源物氮、磷流失的一般规律,以三峡库区秭归县的张家冲小流域为研究对象,自2005年1月至2006年4月,在自然降雨条件下,同步观测降雨、地表径流量,并对2次降雨径流的全过程进行了氮、磷浓度的测定,对降雨过程中径流量及污染物浓度随降雨-径流变化过程进行了监测研究.结果表明,长期干旱后的初期降雨径流中的氮、磷浓度明显高于雨季径流中的浓度,且氮、磷浓度变化与流量变化呈现出大致相同的趋势.降雨初期,氮、磷浓度随径流量的增大而升高;随着流量的继续增大,浓度呈现出下降趋势.对浓度随流量变化过程的监测表明,与基流中的浓度相比,总氮和硝态氮的浓度变化幅度较小,而氨氮和总磷浓度变化的幅度较大,其最大值分别是其最小值的10和67.5倍.溶解性的氨氮排放主要受降雨条件的制约,而径流中的磷主要是以颗粒态存在通过对径流量和氮、磷排放负荷的多项式回归分析表明,TN、TP、NH4 -N和NO3--N的排放负荷和径流量之间存在着多项式关系,R2分别为0.9545、0.9740、0.9677和0.9504.     

巢湖流域农田生态系统磷代谢分析

采用物质流分析方法,建立巢湖流域农业种植系统的静态磷代谢分析模型,结合统计数据和文献参数,估算了2008年巢湖流域农田生态系统排水含磷来源分配以及流域各县(市)农田生态系统排水的磷含量.结果表明,巢湖流域整个农田生态系统的排向水体的含磷总量为14125.1158t,其中化肥和还田畜禽粪便是巢湖流域农田生态系统磷输入的主要来源,其排入水体的含磷总量分别为37172.0944t和26230.2336t;而肥西县与合肥市辖区是农田种植对水环境影响最大的区域,其农田生态系统排水含磷总量分别为4077.6575t和2849.133t.     

涪陵地区农田径流污染输出负荷定量化研究

本文将降雨-径流-污染物输出视为一个系统,研究了山区地表径流污染物流失规律.在实现小区污染物输出模型化和定量化的基础上,外推建立了涪陵地区五种污染物的各次降雨冲刷预测方程.定量计算结果表明:涪陵地区年污染物流失模数为:BOD,1666kg/km~2;SS 188810kg/km~2;COD 3216kg/km~2;总氮1145kg/km~2;总磷117kg/km~2.     

滨岸缓冲带控制农田氮磷流失的作用和机理研究

农田面源氮磷的流失是导致河流湖泊等水体产生富营养化的主要原因之一,其带来的环境、经济及社会问题已引起国内外广泛关注。近年来,关于滨岸缓冲带截留污染物的效率和机理已成为研究热点。文章介绍了滨岸缓冲带在农业面源污染防治上的功能和作用,论述了滨岸缓冲带对氮磷养分的截留转化机理以及稳定同位素技术在机理研究中的应用,讨论了影响滨岸缓冲带截留转化氮磷养分的调控因子,在此基础上就目前滨岸缓冲带控制农田氮磷流失研究中存在的问题提出了未来的研究展望。     

古蔺河流域径流特性分析与研究

为能充分掌握宜宾市古蔺河流域径流量的演变规律,基于1960—2009年古蔺河流域径流量统计资料,采用线性趋势法、滑动平均法、改进的Mann-Kendall(M-K)趋势法分析古蔺河径流量的年季变化趋势,运用Mann-Kendall(M-K)突变检验法、改进的Mann-Kendall(M-K)突变检验法、滑动t检验法对古蔺河径流量的年季突变特征进行综合分析。结果表明:古蔺河径流量序列的年季变化趋势均不显著,年均径流量总体呈上升趋势;春、夏两季呈上升趋势,秋、冬两季呈下降趋势;古蔺河年季径流时间序列均有突变出现,年均径流量的突变点发生在1985年附近;春季径流量的突变点发生在1982年;夏季径流量的突变点发生在1988,2001年;秋季径流量的突变点发生在1983,1993年;冬季径流量的突变点发生在2004年。     

北方寒区水库氮、磷营养盐的时空变异特征

为揭示北方寒区水库氮、磷营养盐浓度时空分布特征和变化规律,有代表性地选择了锡林郭勒盟多伦县大河口水库18个水质监测点进行采样检测,并以2014年5,7,10,12月水库各采样点水质参数指标为基础,应用ArcGIS9.2统计模块分析不同期水库氮、磷营养盐浓度的时空变异性。结果表明:大河口水库NH_4~+-N、NO_3~--N、TN和TP等主要营养盐因子既有明显的季节变化特征,也存在显著的空间分布差异。水库TN、TP浓度由高到低呈现出秋、夏、春、冬季节性变异特征,且冬季与春、夏、秋3季差异显著;秋、冬季NH_4~+-N浓度明显高于春、夏季;夏季NO_3~--N浓度明显高于其他季节。在空间分布上,水库NH_4~+-N、NO_3~-N、TN、TP浓度分布呈现春季由库中心水域向周边逐渐降低,其他季节由滦河、吐力根河入库水域向出口处逐渐降低的显著空间变异特征。大河口水库氮、磷营养盐浓度时空变异特征受季节、水动力学特征、冰封和冻融等自然因素和人类生产、生活排污的人为影响均较为显著。     

黄铁矿生物滤池氮磷同步深度处理特性及微生物群落结构

以黄铁矿为生物滤池的主要填料,对含低浓度NO₃--N和PO₄3--P废水进行同步脱氮除磷处理,探讨其启动过程中污染物转化特性及其功能微生物变化。结果表明:经过30 d的运行可实现生物滤池同步脱氮除磷,TN最大去除速率可达到70 g/(m3·d)。HRT控制在6 h以内,可避免NO₂--N的大量产生。出水ρ(TP)可降至0.2~0.4 mg/L,HRT对滤池中磷的去除几乎未产生影响。SEM-EDX和磷形态分析表明,废水中磷主要是以铁磷化合物的形式去除。功能微生物群落分析表明,硫自反硝化过程的主要功能微生物为Thiobacillus(27.6%)、Sulfurimonas(11.8%)、Thiohalobacter(10.9%)。在有机碳源缺少条件下,该系统是同时从废水去除NO₃--N和PO₄3--P的有效途径。     

怀柔山地油松林氮、磷、硫生物--地球化学循环的研究

海河流域怀柔山地油松林生态系统N,P,S元素生物地球化学循环研究结果表明,生态系统氮素输入输出基本平衡。氮素、磷素在未来一段时间内将在植物凋落层中累积,硫则在凋落物层、土壤中累积。这种情况形成了城市郊区森林生态系统元素循环的独特特性。     

巢湖典型地质富磷小流域表土磷分布特征

巢湖流域富磷地质层磷的流失对水体富营养的影响不可忽视,为了解富磷岩层裸露区域磷的分布特征,在巢湖东北部采集125个土样,采用改进的Hedley化学提取法测得各磷形态含量。结果表明:土壤TP平均含量为561.94 mg/kg,富磷矿地最高,达1 119.88 mg/kg,远超其他功能区的平均含量;各形态磷呈明显空间变异,北部含量较低,含量高的地区主要在东南部农业地区及西部山区,富磷岩层周边的土壤各形态磷与总磷的含量较高;生物有效磷含量平均可达135.44 mg/kg,各形态磷的空间分布受土地利用类型影响较大,对巢湖磷污染影响不能忽视。     

湿地植物对污水中氮、磷去除效果的试验研究

采用室内试验和现场试验考察了黄花鸢尾、水葱和梭鱼草3种挺水植物对类污水处理厂二级出水中氮、磷的吸收速率、吸收容量和吸收贡献。结果表明:短期内,各种湿地植物污水中氮、磷的吸收速率比较稳定,但在整个生长周期内,各种植物对氮、磷的吸收速率却有较大变化,4月份,水葱对氮、磷的吸收速率最大,8月份,梭鱼草对氮、磷的吸收速率最大。在整个生长期内,黄花鸢尾对氮、磷的吸收容量一直保持最大,在10月下旬分别达到21.5和4.16 g/m2,因此其对二级出水中氮、磷去除的吸收贡献也最大,分别为30%和73%。这表明湿地植物的选择不仅要考查其对污染物的吸收速率,更要关注其对污染物的吸收容量,并且湿地植物的吸收作用对类二级出水中氮、磷的去除具有更加重要的意义。     

淮南采煤沉陷区积水中氮、磷分布特征及变化趋势

以淮南矿区9个矿井开采形成的沉陷积水为研究对象,分为夏冬两季取样测试,分析氮、磷等水质指标含量、季节与空间分布特征及其影响因素;结合历史文献资料,对潘一矿、谢桥矿和顾桥矿3个矿井沉陷区积水多年来氮、磷变化趋势进行对比研究。结果表明:研究区氮、磷污染较严重,TN浓度夏季较冬季高出55. 33%,而TP浓度冬季较夏季高出21. 05%,人类活动的季节变化以及降水的季节分布差异是TN季节分布的主要影响因素,而温度和水体中动植物的吸收释放是TP季节分布的主要影响因素;刘庄矿、顾桥矿、潘三矿等沉陷区TN含量较高,而TP含量在研究区呈现出中部及东部较高,西部较低的特征;开放型沉陷区(潘一矿和谢桥矿)积水中TN含量无升高趋势,TP含量有所降低;封闭型沉陷区(顾桥矿沉陷区)积水中氮、磷含量均明显上升。     

海河流域土壤中氮的分布特征

对海河流域不同土壤类型中各形态氮的含量分布、水平及其垂直变化进行探讨,研究了在一定条件下土壤中氮的自然富集、增减途径、自然循环环境及分布特征,为研究该区氮的库存量、流通量以及自然循环奠定基础.     

沙河流域重污染支流表层沉积物中氮、磷和重金属的空间分布特征及污染评价

为探明东江支流沙河流域重污染支流表层沉积物氮、磷及重金属风险分布规律,采用不同风险等级评价法进行分析.综合污染指数分析显示,TN风险等级分为重度污染、中度污染、轻度污染、清洁,占比分别为57.1％、14.3％、16.1％、12.5％,TP 占比分别为62.5％、10.7％、21.4％、5.4％.重金属 Cr、Ni、Cu...     

官厅水库、密云水库上游流域地表水氮磷含量现状

于平水期和丰水期同点位采集官厅水库、密云水库上游流域的地表水样品共计222件,分别测试了原水、悬浮物中TN、NH₃-N、NO₃^--N和TP的含量,探讨氮、磷的分布规律及污染特征,并参照GB 3838—2002《地表水环境质量标准》进行评价。结果表明:1)研究区地表水处于富营养化状态,永定河水系氮、磷含量相对较高,高值点主要分布在洋河干流断面。2)主要河流的干流氮、磷高值点的出现均与上游的城市废水排放密切相关,应加大城市废水的治理力度,提高排污标准。3) TN 78.26%(丰水期)、91.59%(平水期)的样品劣于Ⅲ类,除洋河上流、桑干河上流和汤河水系外,其他水系大部分样点TN仅达劣Ⅴ类要求,但NO₃^--N和NH₃-N大部分样品符合标准限制,建议制定标准时应加强对NO₃^--N的管控。4) TN 33.04%(丰水期)、14.02%(平水期)的样品不符合Ⅲ类要求,主要分布在洋河中段、壶流河和潮河中段水域。