亚热带流域氮磷排放与养殖业环境承载力实例研究

畜禽养殖业粪便排放已经成为我国农村地区主要的农业面源污染源之一,也是制约养殖业良性发展的主要瓶颈.本文以湖南省长沙县典型亚热带流域为研究单元,基于流域水环境定位观测、耕地氮(N)磷(P)消纳能力以及养殖业调查和土壤分析资料,初步分析了亚热带丘陵区的面源污染现状及畜禽养殖业的环境承载力.结果表明,研究区金井河流域134.4 km2范围内N、P年负荷分别为N 2.72 t·km-2和P0.11t·km-2,其中养殖粪便对水体总氮(TN)、总磷(TP)负荷的贡献率分别约为42.2％和62.0％.区内平均畜禽养殖密度为3.46 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪24.39万头),显著高于现有化肥用量条件下流域的实际承载力1.13 AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪6.35万头),因此养殖密度过高是导致研究区水体NP负荷较高的主要原因.区内N、P盈余量分别为N 35.8 kg·hm-2、P 18.61 kg·hm-2.研究区基本不施用化肥条件下畜禽养殖业的最大环境承载力为7.26 AU·hm-2,在有机肥占合理施肥量30％条件下,当地畜禽养殖业的环境承载力为2.74AU·hm-2(相当于流域内年出栏生猪19.50万头).降低养殖密度、调整养殖业空间布局以及提高养殖废弃物的资源化利用率是防治当前面源污染的有效途径.     

沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤

通过稳定化实验、连续提取实验及植物毒性实验,研究了沼渣对硫酸亚铁稳定化Cr （Ⅵ）污染土壤的促进效果与机制.结果表明,沼渣协同硫酸亚铁对土壤中Cr （VI）有良好的稳定化效果.最佳的修复条件为：n（Fe）/n（Cr）=3∶1,含水率为35%,沼渣投加量为4.5%,反应时间为12 d,此时Cr （VI）稳定化效率为99.85%,残余六价铬含量为1.49 mg·kg^-1,满足《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》（GB 36600—2018）第二类用地筛选值5.7 mg·kg^-1的限值要求.由连续提取实验结果可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后酸溶态铬含量显著降低,而可还原态、可氧化态和残渣态铬含量明显增加.风险分析进一步表明,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后铬的风险等级由非常高风险降至低风险.植物毒性分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理植物毒性显著降低.微生物多样性和群落结构分析可知,沼渣+硫酸亚铁稳定化处理后土壤中细菌群落的丰度和多样性均明显增加.     

蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布的影响

以巢湖表层沉积物及上覆水体为对象,于蓝藻暴发前(4月)和蓝藻暴发期(7月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征,并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、NO3--N和Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P及AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱.     

多氯联苯污染土壤菌根真菌-紫花苜蓿-根瘤菌联合修复效应

选用紫花苜蓿（Medicago sativa L.）作为宿主植物,盆栽试验研究了丛枝菌根真菌（Glomus caledonium）和苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)单接种及双接种对PCBs复合污染土壤的联合修复效应.结果表明,在紫花苜蓿-菌根真菌-根瘤菌共生体系中,紫花苜蓿对土壤中PCBs的降低起到明显作用,使轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了15.8%、 23.5%,紫花苜蓿单接种菌根真菌和苜蓿根瘤菌后轻度污染和重度污染土壤中PCBs浓度分别下降了14.8％、 24.1%和20.6%、 25.5%,双接种后土壤PCBs分别降低了23.2％、26.9%,而且也改变了紫花苜蓿根际土壤微生物群落的碳源利用程度,改善了微生物群落功能多样性.可见,紫花苜蓿豆科植物-菌根真菌-根瘤菌特殊共生体对PCBs污染土壤显示了较好的修复潜力.     

鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属富集特征与潜在生态风险比较

为研究鸭绿江河口及毗邻浅海沉积物中重金属的污染状况,比较了鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属的富集系数、多金属污染度的沿程变化,分析了重金属的分布富集规律;讨论了采用不同的背景值在潜在生态风险指数、地累积指数、生物效应浓度3种评价方法中的差异及其对生态风险评价结果的影响. 结果表明:鸭绿江口及毗邻浅海的潜在生态风险总体属于低风险等级,其中毗邻浅海和潮滩的重金属污染较轻,西汊道的污染相对较重. 重金属的高值分布区与混浊带具有一定的对应关系,但受人类活动的影响更大,对鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属污染生态风险评价贡献率较高的重金属污染因子是Cu,Hg和Cd.      

城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究

从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/区域同化预报系统、城市小区尺度气象和污染扩散模式以及城市尺度污染扩散模式,对城市小区气象条件与污染扩散进行了精细预报试验,并进一步研究了城市小区尺度气象和污染扩散的精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响.初步建立了城市小区气象条件与污染扩散精细预报方法,即:气象部分由全球到小区逐级单向嵌套、污染部分由小区到城市逐级单向嵌套的方法.预报试验结果表明,这种方法是合理可行的.小区尺度精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响较大,但其模拟效果还有待利用观测资料进一步验证.     

淮南塌陷区煤矸石充填复垦的碳减排效益

煤矸石由于其堆积物的高含碳量和高自燃风险,是一类巨大的碳排放源,其温室气体排放问题不容忽视,但是很少有人研究煤矸石和碳排放的关系。本文以淮南矿区塌陷区煤矸石充填复垦为例,计算了煤矸石堆存带来的潜在碳排放量、矸石山侵占土地生态系统碳储量变化及塌陷区生态系统碳储量变化。结果表明,淮南矿区煤矸石山堆存碳密度远远超过了其覆盖的当地原本自然生态系统碳储存密度,二氧化碳排放潜在风险很高。煤矸石充填复垦,能固定煤矸石中的大量的碳,还可以增加塌陷区生态系统的碳储量,有着很好的碳减排效益。     

WPSTM-TEOMTM-MOUDITM的对比及大气气溶胶密度研究

通过对2005年夏季上海、北京地区大气气溶胶观测中3种不同原理气溶胶分析及采样仪的对比,考察了颗粒物个数浓度粒径分布仪（WPS^TM）、锥形元件振荡微量天平（TEOM^TMTM）在运行中所得数据的可比性.其中TEOM^TM测量PM_2.5质量浓度与WPS^TM计算PM_2.5质量浓度数据的相关系数分别为0.77和0.79,并发现在粗粒子颗粒物比例较高的时段二者相关性分别提高为0.91和0.84.MOUDI^TM分级质量浓度与WPS^TM计算分级质量浓度数据对比显示,除最小粒径分级外其他分级均有较好相关性（R分布在0.76～0.92）.应用2组不同对比数据推测了上海和北京观测点PM_2.5颗粒物密度,研究发现上海采样点颗粒物密度约为1.70 g·cm^-3,而北京采样点颗粒物密度约为1.50 g·cm^-3.     

大龙潭水电站扩建小机组释放生态流量

恩施大龙潭水利枢纽于1995年5月完成环境影响评价,2003年8月开工建设,2006年5月建成投入使用,2006年10月进行竣工环保验收,验收审查时专家组发现,大坝下游至清江与带水河汇入口约700 m清江江段出现脱水现象,环保主管部门提出通过技术改造使大龙潭水利枢纽直接释放生态流量至电站坝下游,通过技术经济论证,大龙潭水利枢纽工程实施在水库大坝左岸8#坝段,将一处原用于龙凤坝自来水供给的预留管道口管道上追加连接一根长107 m直径为1.4 m的管道,将大坝上游的水引至左岸导流洞,在导流洞出口处安装一台1 600 kW小机组发电将出水直接放坝下游清江,使该河段电站坝下游脱水状态得到了恢复,经济和环境效益明显。