亚热带红壤丘陵区浅层地下水氮淋失特征研究

土壤养分累积引起的氮素(N)淋失是导致农区地下水污染的重要原因,也是农业面源污染的重要形式.本文以湖南省长沙县典型亚热带红壤丘陵流域为研究对象,通过连续定位观测,研究了林地、稻田、菜地和茶园4种代表性土地利用类型浅层(130~150 cm)地下水中N浓度的逐月动态变化特征.连续3年(2010—2013年)的观测结果表明:4种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)平均浓度差异显著(p0.05),其中,林地最低(0.85 mg·L-1),茶园最高(7.64 mg·L-1);从N的形态构成来看,林地、菜地和茶园浅层地下水中N形态以硝态氮(NO-3-N)为主,分别占TN的46.7%、70.2%和72.8%,而稻田浅层地下水N形态则以铵态氮(NH+4-N)为主,占TN 43.5%,表明土壤淹水条件是影响地下水N淋失形态的关键因子.地下水各形态N浓度的动态变化在不同土地利用下也迥然不同:林地地下水各形态N的含量低、变幅小,而稻田、菜地和茶园地下水N浓度变幅较大;采用单因子方法对不同土地利用下地下水的水质进行评价,结果表明:研究区浅层地下水中TN和NO-3-N无显著污染,NH+4-N污染较为严重,而综合指数法(F值法)进一步表明研究区浅层地下水污染主要出现在稻田和茶园,因此,控制稻田和茶园N肥的施用量是预防亚热带红壤丘陵区地下水N污染的关键.     

污染场地地下水中汞污染反应运移模拟

汞（Hg）是人们持续关注的全球环境污染物之一,其对地下水的污染严重威胁着与地下水相关的生态环境系统.汞在地下水系统中的物理与地球化学反应过程的准确刻画是研究汞迁移转化规律的重点和难点.基于某工业场地汞污染数据,首先采用PHREEQC研究地下水中无机二价汞的存在形态,然后利用PHT3D程序建立汞污染物反应性溶质运移二维剖面模型.该模型考虑了汞污染物在地下水系统中的对流、弥散过程及地球化学反应过程（包括水相络合作用、表面络合吸附作用及受动力学控制的氧化还原作用）.结果表明,无机二价汞的存在形态以HgCl₂和Hg（OH）Cl占主导地位,氧化还原作用是影响地下水中汞污染反应性运移的主要控制因素;另一方面,水合氧化铁HFO对汞迁移的阻滞影响较小,而溶解性有机质对汞较强的络合作用不能忽视.本文研究成果可为预测与评估特定污染场地地下水汞污染的变化趋势及制定相应的修复策略提供科学依据.     

我国北方的土地利用与沙漠化

沙漠化已成为我国北方地区一个重大的环境和社会经济问题。土地利用的方式和程度是沙漠化发展或逆转的主导因素。人类经济活动强度的增加和范围的扩大,造成北方地区农牧交错带的逐渐北移,大面积土地利用方式的改变和地表植被覆盖的减少,使得以风沙活动为主导外营力的沙漠化过程得以发展。我国北方地区近５０年来的土地沙漠化面积不断扩展,已达近３５万ｋｍ２,其蔓延的速率呈加快的趋势。据历史资料分析、野外调查和遥感动态监测与评价,对典型沙漠化地区的土地利用与沙漠化过程的发展及其防治开展了深入的研究。     

厌氧氨氧化启动过程细菌群落多样性及PICRUSt2功能预测分析

细菌群落是实现厌氧氨氧化系统高效脱氮的核心,而厌氧氨氧化启动过程细菌群落多样性及其功能特征仍未被充分阐明.本研究采用升流式厌氧污泥床（UASB）反应器进行厌氧氨氧化系统启动,利用16S rRNA基因高通量测序技术并结合PICRUSt2功能预测分析,研究启动过程不同时间（d0、d30、d60和d90）细菌群落多样性及功能动态变化特征.结果表明,启动过程共检测到48个门、111个纲、269个目、457个科、840个属和1497个种;Candidatus_Brocadia和Candidatus_Kuenenia为检测到的厌氧氨氧化菌,且它们的相对丰度在启动过程不同时间存在显著差异（P<0.05）.启动过程,细菌群落α多样性指数整体呈现显著的降低趋势（P<0.05）,细菌群落结构呈现出明显的空间分异特征,且差异显著（R=0.846,P<0.01）.PICRUSt2功能预测分析表明,启动过程,细菌群落具有丰富的功能多样性,一级功能层表现为有机系统和代谢方面较为活跃,二级功能层子功能基因丰度在厌氧氨氧化启动过程发生明显变化;细菌群落涉及49个参与氮素代谢的相关功能基因,且不同时间阶段参与硝化、反硝化、厌氧氨氧化、硝酸盐同化/异化还原和亚硝酸盐同化/异化还原过程的相关功能基因丰度发生明显变化.     

不同轮作模式下作物根际土壤养分及真菌群落组成特征

为研究宁夏中部干旱带不同轮作模式下土壤养分及真菌群落组成的特征,以谷子轮作大豆（MRG）、轮作籽粒苋（MRA）、轮作藜麦（MRQ）及谷子连作（CK）为对象,测定了土壤养分含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序平台测定了土壤真菌的ITS变异区序列.结果表明,不同轮作模式对土壤养分的影响存在差异.3种轮作模式下土壤pH和电导率均有所下降,土壤全氮、全钾、全磷和有机质含量均上升,OTUs数和α多样性指数均高于连作.真菌群落组成研究结果显示,子囊菌门（Ascomycota）为4种模式下的优势菌群.聚类分析显示MRA和MRG的真菌属组成最为相似,其次是MRQ,CK与3种轮作模式相差较大.相关性分析显示,土壤养分与几种优势真菌属呈显著相关性（P<0.05或P<0.01）,土壤全氮、全钾、硝态氮和有机质含量是影响土壤真菌群落最主要的因子.主成分分析（PCA）表明,MRG轮作模式优于MRA和MRQ模式.综上所述,轮作提高了真菌群落多样性指数,改变了土壤真菌群落结构,改善了土壤肥力状况,其中以谷子与大豆轮作效果最佳,建议将谷豆轮作作为中部干旱带杂粮产业中主要的轮作模式之一进行推广.     

成都城区蔬菜地土壤中农药残留及其分布特征

采用GC-ECD检测、GC/MS-MS确证的方法对成都城区14个区县蔬菜地土壤中23种有机氯农药（OCPs）进行分析,以揭示OCPs的残留现状及其分布特征。结果表明,OCPs残留水平在不同区县间差异很大,变化范围20.18～104.33μg.kg-1之间,近郊区县（双流、龙泉驿、郫县、新都、温江）远低于边缘区县。被检出的18种OCPs中,DDTs、HCHs检出率最高（100%）,残留水平为16.11～99.51、1.31～9.34μg.kg-1,分别占OCPs残留总量质量分数的87.68%、8.15%;六氯苯（HCB）次之（90%）;灭蚁灵、环氧七氯、硫丹Ⅰ和γ-氯丹也有不同程度的检出（44.29%～47.14%）,主要分布在近郊区县;艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、毒杀芬的检出率较低（32.86%～37.14%）,多分布于彭州、都江堰、大邑、崇州等地。土壤中OCPs的各种异构体、代谢物变化规律显示,DDTs、HCHs残留主要源于早期的使用或大气输入,但不排除金堂、青白江、新津地区近期可能有新的DDTs输入,崇州、彭州、都江堰、大邑地区可能有HCHs输入。     

对苯二甲酸(PTA)样品中多元素等离子体发射光谱(ICP-OES)法分析

本方法采用水平观测等离子体发射光谱仪(ICP-OES)同时测定对苯二甲酸(PTA)样品中Co、Cr、Fe、Mn、Mo、Ni、Ti、Zn等8种金属元素,建立了干灰化的样品处理与分析方法,本方法具有简便易操作、相对污染小、干扰少等优点,方法中各元素回收率在90%—111%之间,适用于PTA生产过程中的过程控制分析.     

五台山地区生态脆弱性评价及其时空变化

以五台山地区为研究区,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型,较为全面地选取11个指标构建五台山地区生态脆弱性评价指标体系,以GIS技术为支撑,应用空间主成分分析、重心迁移、差异性分析等方法,对五台山地区2000、2005、2010、2015年4期的生态脆弱性进行评价,并进一步分析其时空变化、重心迁移及差异性特征。结果表明:(1)五台山地区2000—2015年生态脆弱性指数的均值为4.83,整体处于中度脆弱状态,各等级所占的面积虽处于波动状态,但仍以轻度和中度脆弱性为主,重度脆弱区域分布在北部和东北部地区;(2)2000—2015年生态脆弱指数的重心均落在繁峙县境内,且变化幅度较小;(3)2000—2015年3个县级行政区均属于中度脆弱性状态,从高到低依次为繁峙县、五台县和代县;(4)不同土地利用类型的生态脆弱性差异显著。耕地、未利用地和城乡建设用地的生态脆弱性总体水平偏高,处于中度脆弱状态;而林地和草地的生态脆弱性较低,处于轻度脆弱状态。对该地区的生态脆弱性进行定量研究,不仅能正确认识该地区生态脆弱的程度,而且能掌握其空间分布差异,从而进一步对生态脆弱区进行治理,促进资源的有效利用和生态系统的可持续发展。     

亲水性多孔载体在流化床中的生物膜形成过程分析

采用实验制备的一种新型亲水性多孔聚合物作为流化床反应器中生物膜附着生长的载体,实现流态化水力条件下的生物挂膜过程.在3个结构尺寸相同的流化床反应器中考察了接种污泥浓度、进水有机负荷及载体粒径对亲水性多孔载体生物挂膜量的影响,试验结果表明,接种污泥浓度为30 g VSS/L、进水TOC值为350 mg/L、载体粒径为5～8 mm时载体表面的附着生物量最大,反应器运行12 d的载体附着生物量达到4.45 g VSS/L,膜结构稳定,表现出较活性污泥法更高的活性.在进水TOC、氨氮浓度分别为350 ms/L、50 mg/L,HRT为6 h的情况下,两者的去除率分别达到了97.1%和64.3%,表明载体上的生物膜对污水中TOC及氨氮的去除表现出高效率.挂膜后载体表面上的微生物以丝状菌为主,孔壁上的微生物以球菌和杆菌为主要生物相,证明载体内外表面皆适宜微生物的生长,并且形成合理的生物相分布.     

垃圾渗滤液尾水氮的深度处理技术研究进展

根据垃圾渗滤液尾水特点,系统分析了现有工艺的优缺点,认为物化处理技术不能实现垃圾渗滤液尾水的完全脱氮,但可作为前处理或辅助手段,而生物法是实现氮脱除的经济有效方法,但需要结合填埋场特点考虑电子供体来源。同时,提出了一种脱氮工艺——硫铁自养反硝化工艺,并进行了可行性分析。