九龙江流域氮的源汇时空模式与机理初探

综合运用定位监测、野外试验、模型模拟与GIS技术等手段和方法,定量研究了南亚热带地区九龙江流域和五川小流域氮的大气沉降、河流输送(地表径流)、淋失、反硝化和氨挥发等输入输出(源汇)时空模式与机理.结果表明,九龙江流域氮"源"以化肥与饲料输入为主(占总输入125.6kg·hm-2的86%).氮"汇"以氨挥发和河流输送为主(占总输出72.9kg·hm-2的82%).氮输入后50%以上进入大气和水环境,14.5%通过河流输送至河口与近海.大气氮沉降通量为14.9kg·hm-2,其中干沉降占34%,湿沉降占66%,形成1:2的干湿沉降结构;源于化肥施用与畜禽养殖引起的强烈氨挥发,氮沉降集中在春夏两季(占全年80%),且以铵态氮为主(39%以上).氮的径流输出及河流输送受人为氮输入与水文条件的双重控制,2004年九龙江向厦门海域输送无机氮11.5kg·hm-2,其中90%发生在春夏秋季(同期流量占全年89%);五川小流域总氯径流输出负荷为67.1kg·hm-2,其中85%发生在施肥量大、降雨集中的春夏两季(作物生长期);基流与降雨径流分别贡献25%和75%.总氮淋失负荷为27.5kg·hm-2,占总输入的9%;pH<5的酸性土壤带正电荷导致氮淋失以铵态氮为主(约占40%).九龙江流域反硝化通量为7.7 kg.hm-2,而氮挥发高达42.1kg·hm-2,氨挥发主要来自化肥施用与畜禽养殖(分别贡献50%和39%).减少春夏时期肥料氮的输入(养分管理),有效截留雨季的降雨径流(水文控制)是该流域氮素管理的关键.     

活化铁锰结核的除氟性能研究

通过批实验研究接触反应时间、温度、共存阴离子对除氟效果的影响.结果表明,接触反应时间为48 h时,吸附都将近平衡.温度越高,越有利于氟离子的吸附.Langmuir和Freundlich吸附等温模式都可以较好地描述氟离子的吸附特性.热力学分析发现活化铁锰结核对氟的吸附为自发的吸热反应.当其他阴离子存在时,会对吸附造成不利影响.柱实验结果表明,活化铁锰结核动态除氟效果很好,性能稳定,机械强度高,易洗脱再生,且洗脱再生后饱和吸附量明显增大.出水中铁、锰含量不超过我国生活饮用水卫生标准.用Thomas模型分析,得到的平均饱和吸附量可达1.340 mg/g.X射线衍射和扫描电镜分析表明,经FeCl3活化的铁锰结核表面附着大量铁的氧化物或氢氧化物.这些铁的氢氧化物或氧化物对水中氟离子的去除起重要作用.     

我国主要蔬菜和粮油作物的砷含量与砷富集能力比较

根据国内外文献报道,对蔬菜和粮油作物中砷的累积特点和富集能力进行总结和分析.结果表明.清洁区和污染区蔬菜的砷含量变幅分别为0.001-1.07 mg·kg-1和0.001-8.51 mg·kg-1(鲜重),均值分别为0.035 mg·kg-1和0.068 mg·kg-1不同种类蔬菜的砷含量由大到小,依次为:叶菜类>根茎类>茄果类>鲜豆类;清洁区和污染区粮油作物的砷含量变幅分别为0.001-2.20 mg·kg-1和0.007-6.83 mg·kg-1(干重),均值分别为0.081 mg·kg-1和0.294 mg·kg-1,其中水稻的砷含量显著高于小麦和玉米.从富集系数来看,叶莱类蔬菜的砷富集系数最高,芹菜、蕹菜、茼蒿、芥菜等蔬菜的抗砷污染能力较弱.粮食作物玉米的抗砷污染能力较强.与蔬菜砷限量标准(GB4810-1994)相比,我国砷污染区的蔬菜中有32.2%的样本砷含量超标,其中叶菜类和根茎类的超标率分别为47.9%和12.8%.与粮食砷限量标准(GB4810-1994)比较,我国污染区粮油作物的样本砷超标率为34.8%,其中水稻的超标率高达42.9%.玉米和小麦的超标率均高于20%.     

沂河4条支流浮游植物多样性季节动态与水质评价

2006年11月—2007年8月对沂河4条支流水体浮游植物展开调查. 结果表明:东汶河、蒙河、涑河和柳青河内检测到的浮游植物分别为75,67,70和80种,浮游植物种类组成和细胞密度季节变化明显. 东汶河、蒙河、涑河和柳青河水体浮游植物Shannon-Wiener指数分别为2.97～3.96,3.05～3.35,2.86～4.02和1.74～2.89;Margalef指数分别为2.92～4.42,2.44～4.03,3.07～5.38和1.23～2.76;Pielou指数分别为0.78～0.92,0.71～0.94,0.73～0.89和0.48～0.90. 4条支流的细胞密度分别为1.54×107～5.69×107,0.28×107～12.64×107,0.97×107～3.19×107和4.17×107～9.96×107 L-1. 综合水质评价结果:东汶河和蒙河为β-中污型—寡污型,涑河为β-中污型—清洁型,柳青河为α-中污型—β-中污型. 水质从优至劣排序为涑河＞东汶河＞蒙河＞柳青河. 东汶河和涑河为温度制约型,蒙河和柳青河为温度和营养盐制约型.      

城郊农业生态系统中茎菜类蔬菜对重金属镉的累积特征及品质表现

为探索城郊区农业土壤重金属镉(Cd)的生态阻控技术,结合田间试验、盆栽试验和室内分析测定等手段,以蔬菜茎叶部分Cd含量、富集系数、转移系数、单株生物量、茎叶维生素C含量、还原糖含量等因子为考察指标,分析13个红菜薹品种、5个莴笋品种和4个芹菜品种的Cd积累特征和品质表现.结果显示,两种Cd水平下(土壤总Cd分别为0.43 mg/kg和3.00 mg/kg),供试蔬菜茎叶部Cd含量不论是种间还是种内均差异显著(P<0.05).三大类供试蔬菜茎叶Cd含量与富集系数的大小均为芹菜>莴笋>菜薹,且在低Cd水平下,菜薹的生产性能及品质指标也为最优.在13个菜薹品种中,低、高Cd水平下茎叶平均Cd含量分别为0.021 0 mg/kg和0.302 1 mg/kg.13个菜薹品种的聚类分析结果显示,金秋红3号、钟声红和二早子属于弱吸收低积累Cd品种.且金秋红3号在低Cd条件下还有较高的品质表现,其可食部位维生素C含量和还原糖含量分别达到77.2 mg/100 g和19.44%.在本研究设置的高、低Cd条件下,供试蔬菜品种的Cd积累特性、品质特征以及生物量指标都具有较强的一致性,集合这些指标应用于筛选弱吸收低积累Cd的茎菜类蔬菜品种是可行的.因此,挖掘作物自身潜力,基于植物不同种及品种吸收积累重金属Cd的基因型差异,利用弱吸收低积累重金属的作物品种,在轻度或中度重金属污染农田中进行作物生产,可以降低Cd等重金属元素经农产品进入人类食物链的风险.     

天津地区鱼塘水、悬浮物、沉积物和鱼体中的DDT

采样测定了天津地区2典型鱼塘鲫鱼、鲢鱼、水、悬浮物、沉积物和鱼塘周边表土中的DDT及其代谢产物含量。结果发现,2鱼塘各主要介质以及鱼体肌肉和器官中都富集了较高浓度的DDT。鲫鱼和鲢鱼肌肉中DDT的含量分别为(66.4±2.7)ng·g-1和(24.3±23.4)ng·g-1。肝胰脏、肠和鱼鳃中DDT含量一般高于肌肉,其中肠的富集量最大,是肌肉的3倍以上。生物富集系数(lgBCF)分别为3.7和3.3。2鱼塘鱼体和各相含量有较大差别,鱼塘介质中悬浮物富集浓度最高。表土污染相对严重地区的鱼塘中各介质和鱼体DDT含量均高于另一污染较轻的鱼塘。污染严重鱼塘的DDE/ΣDDT含量比值也相对较高,反映早期污染残留的重要特征。尽管如此,仍然较高的DDT含量以及悬浮物中很低的DDE/ΣDDT含量比值说明很可能还有污染源存在。     

土壤优先流的理论研究和试验分析

在活动流场模型的基础上建立了新的溶质运移控制方程,研究了流场分形特征参数的计算方法;采用4组染色示踪试验资料,分析了活动流场模型模拟土壤水流运动和溶质运移宏观非均匀特征的适用性.模拟分析表明,活动流场模型能较准确地捕捉到土壤中的优先流特别是不稳定流的宏观运动特征;土壤存在大孔隙结构的情况下,水流和溶质将更快的迁移到深层土壤,活动流场模型模拟计算的入渗深度偏小,但大于连续性模型的模拟计算结果;当土壤中的大孔隙结构较少时,活动流场模型模拟预测的土壤含水率分布和溶质浓度分布与实测结果比较一致.     

高速公路雨水径流重金属污染初期效应

通过对8场降雨高速公路路面雨水径流中溶解态和颗粒态Cd、Cu、Pb和Zn 4种重金属进行现场取样检测,在定性分析径流重金属污染初期效应存现的基础上,定量分析了重金属污染初期效应的显著程度,并探讨了降雨特征对径流重金属污染初期效应的影响.无因次累积负荷分数-累积体积分数曲线分析结果表明,大多数降雨事件中总重金属存在较显著的初期效应,除溶解态Pb不具有初期效应外,其余溶解态与颗粒态重金属均存在较显著的初期效应.少数降雨事件的径流在中后期存在二次冲刷效应.初期冲刷比值分析结果表明,拦截并处理径流初期25%流量(径流的体积分数,下同)可去除整个降雨事件中所排放的35%～39%(质量分数,下同)的重金属污染负荷.总重金属初期效应的显著程度顺序如下:Cd>Cu>Zn>Pb;溶解态重金属初期效应的显著程度顺序如下:Cd>Zn>Cu>Pb;颗粒态重金属初期效应的显著程度顺序为:Cu>Cd>Pb>Zn.重金属初期冲刷比值与降雨特征相关性分析表明,平均降雨强度对径流重金属污染负荷初期效应的影响显著,降雨历时、降雨量、前期晴天数和产流时间对径流重金属污染负荷初期效应的影响较小.     

低温条件下絮体破碎再絮凝去除水中颗粒的研究

为了了解低温条件下絮体的形成/破碎/再絮凝过程在适当条件下对絮凝去除水中颗粒物的强化效果,采用PDA2000透光率脉动检测仪对絮凝破碎再絮凝过程进行了在线监测.研究结果表明,当电中和机理占主导作用时(混凝剂投加量小于0.1 mmol·L-1),絮体破碎后能重新絮凝,絮体大小能恢复到破碎之前;而当网捕卷扫机理占主导作用时(混凝剂投加量大于0.2 mmol·L-1),絮体的恢复情况不如电中和条件,再絮凝能力降低.投加适量的腐殖酸会增加絮体破碎前后的分形维数,但过量的腐殖酸则会降低破碎前后絮体的分形维数.絮体破碎再絮凝后其分形维数比破碎前高.腐殖酸的投加量并不会明显影响絮凝和破碎后再絮凝的FI指数.电中和絮体破碎前初始絮凝时间越长破碎后沉后水浊度越低,破碎后其浊度会比破碎前显著减小.较低投量的铝盐就能使得沉后水浊度降到很低,因此可以降低混凝剂投量而达到更好的水处理效果.     

鞍山大气颗粒物浓度的变化特征

利用鞍山大气成分监测站Grimm180观测的2007年颗粒物数浓度,ρ(PM₁₀₎,ρ(PM_2.5)和ρ(PM_1.0)以及台站的常规气象观测资料,分析了该地区颗粒物数浓度的谱分布、质量浓度的变化特征及与气象条件的相关性. 结果表明:颗粒物数浓度谱分布符合Junge分布;参数υ与能见度呈负相关,υ值越大且PM0.45占PM₁₀的数浓度比例小于90%,能见度较差;颗粒物质量浓度日变化呈双峰特征,ρ(PM₁₀₎,ρ(PM_2.5)和ρ(PM_1.0)之间有很好的相关性,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀₎平均值为0.654,ρ(PM_1.0)/ρ(PM_2.5)的平均值为0.832,ρ(PM_1.0)/ρ(PM₁₀₎平均值为0.545;鞍山地区年主导风向为SE,颗粒物质量浓度变化受辽宁沙尘移动路径的影响较小,主要受排放累积型污染影响,其中大雾天气条件下颗粒物质量浓度较高,大雾期间的回归方程截距较年平均回归方程的大,这对研究颗粒物质量浓度的突变特性具有指示作用.