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.     

复合养殖系统中浮游动物种类丰度及其影响因素

利用人工湿地和养殖塘构建了复合养殖系统,通过设置不同塘间水质差异,调查了斑点叉尾鮰鱼鱼种培育段和成鱼养殖段不同梯度下的浮游动物种类丰度,并探讨了种类丰度与环境因子的关系.结果表明,2养殖阶段的循环塘中,轮虫的种类丰度随养殖密度的增加而升高,浮游甲壳动物随养殖密度的增加而降低.成鱼养殖阶段对照塘中轮虫的种类丰度高于循环塘P1、P2;枝角类和桡足类的丰度则低于P1、P2;高养殖密度塘P3中,3种形态浮游动物种类丰度均低于对照塘.15种环境因子的主成分分析以及种类丰度与环境因子的冗余度分析结果表明,影响浮游动物种类丰度的主要环境因素为水体的营养状态,水体的物理特征对种类丰度的影响较小.     

水功能区划的问题识别及相应对策

总结和评价了现行水功能区划存在的3方面问题:尚未落实流域综合管理模式;以人类用水功能需求为区划基础,未考虑水生态系统的需水要求;管理目标体系不完整,忽视水资源、水环境与水生态之间的耦合关系与近中远期的动态调控.在此基础上,结合流域管理、综合水资源管理、水生态系统完整性评价、水生态服务功能和生态环境需水等理论或方法,提出补充现行水功能区划的3个协调对策:构建“源头控制”的流域综合管理模式;协调人类需求用水功能与水生态需求功能;形成“水资源-水环境-水生态”三位一体和近中远期动态调控相结合的综合管理目标体系.     

基于经济普查引入EGSS统计框架的可行性分析

环境货物和服务部门(EGSS)统计框架是由欧盟统计署研究制定的、用于收集和整理环境产品与服务相关统计数据的方法,已经被联合国统计署纳入"环境经济统计体系(SEEA)"中,成为一项国际统计标准。中国的经济普查工作在数据采集方式上与EGSS具有较好的一致性,本文主要对我国的经济普查与EGSS统计框架进行比较研究,探索从经济普查表核算EGSS数据的方法和思路。结果表明:经济普查可作为常规统计口径核算EGSS数据的一个切入点,但是需要在数据连续性、行业小类划分、统计的经济指标范围方面进行衔接融合;基于经济普查数据引进EGSS统计框架可采取分阶段推进方式。     

3种常规消毒方法对磺胺类抗性基因削减效果的比较

近年来,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)对人类和环境的潜在风险引起了广泛关注.本研究从1家城市污水处理厂二级出水中分离出两株磺胺类抗性细菌,控制浓度投加到灭菌后的出水中,分别进行氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒处理,采用菌落计数法、q PCR法对消毒后目标细菌及磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)进行分析比较.同时采用"消毒+DNase I酶"实验研究磺胺类抗性基因在各消毒过程中的行为特征.结果表明,3种消毒均有效削减细菌浓度,但对抗性基因削减程度不高.结合"消毒+DNase I酶"实验分析,氯消毒削减磺胺类抗性基因与微生物量的降低有关;紫外消毒能直接破坏抗性基因;而臭氧消毒在大量削减细菌量的同时,抗性基因进入到胞外环境中,其潜在环境风险不容忽视.     

渤海湾大型底栖生物群落结构变化及原因探讨

根据近6年来的渤海湾大型底栖生物群落的资料,以及2011年的现场调查数据,从渤海湾底栖生物群落结构的变化特征出发,分析了其变化的过程和规律.同时结合渤海湾水域近几年来的水动力条件以及营养盐、溶解氧等水质特征变化,探讨底栖生物群落变化的原因.结果表明,渤海湾大型底栖生物的物种数、生物量、丰度、丰富度指数、多样性指数的高值区皆集中分布在海河口北侧离岸较远的海域,而低值区则基本集中分布近岸海域,且呈现由近岸向外海逐渐增加的趋势.渤海湾大型底栖生物群落变化可大体分为3个明显的时间节点:第一个时间节点为2005年和2008年,底栖生物群落无论总物种数、生物量和丰度都较高;第二个时间节点为2009年和2010年,底栖生物群落的上述指标值最低,表明这两年渤海湾受自然变化和人为因素干扰的程度加剧;2011年,由于渤海湾水域的各项强有力的环保措施的实施,底栖生物群落的上述指标值最高,说明其得到一定程度的恢复.渤海湾水域底栖生物群落变化受到该区域的物理因素、化学因素和生物因素的共同影响,变化特征也与各环境因素的变化基本吻合.     

SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮特性研究

采用有效容积为1 200 m3的SBR反应器处理晚期垃圾渗滤液,进行生物脱氮特性研究.结果表明,通过投加粪水调节进水C/N,能显著提高SBR反应器对晚期垃圾渗滤液中氮素污染物的去除效果,其中第112~136 d的TN平均去除率高达82.62%,出水TN≤190 mg.L-1,COD≤400 mg.L-1;能在反应器内达到各种生物脱氮反应的平衡状态,BOD5与TN去除量的比值稳定在1.43左右.在稳定平衡阶段,通过对反应器内氮素污染物和SO24-的含量变化进行周期跟踪监测,发现在搅拌回流阶段存在NH4+-N和SO24-的同时等比例去除现象,去除率分别为27.06%和76.17%,反应器内存在同步硝化反硝化和同步脱氮除硫(SO24-)过程;量化分析了反应器内各种生物脱氮反应,得到异养反硝化、同步硝化反硝化、同化作用、同步脱氮除硫(SO24-)和内源呼吸反硝化对TN去除量的贡献率分别为62.6%、33.8%、7.0%、26.1%和2.7%.     

改性土-膨润土阻隔墙阻控离子型稀土矿氨氮污染

以土-膨润土为阻隔材料,使用硅灰及水泥对其进行固化改性,研究改性后阻隔墙对离子型稀土矿原地浸矿氨氮污染的阻控效果。通过了解阻隔墙材料的渗透性能、力学性能,并结合阻隔材料对氨氮的吸附效果、穿透效果和数值模拟结果,探讨改性土-膨润土阻隔材料对氨氮污染的阻控性能。结果表明：硅灰改性土-膨润土阻隔材料,最佳质量配比为硅灰∶土=1∶10,最佳含水率为67.80%;改性阻隔材料生成的铝硅酸盐提高了阻隔墙防渗性能,渗透系数为2.36×10⁻⁹ m·s⁻¹;CaCO₃提高了材料的力学性能,使抗压强度达到0.896 MPa;改性阻隔材料对氨氮的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温模型。这说明该吸附过程以化学吸附为主,并且该吸附是放热过程。在不同氨氮浓度的穿透下,渗透系数呈逐渐减小的趋势,实验期间并未达到穿透浓度。利用Visual MODFLOW数值模型对阻隔墙的阻控效果进行模拟发现,7 300 d后${rm{NH}}_4^ + $扩散范围小,未穿透阻隔墙。硅灰改性土-膨润土阻隔墙用于对离子型稀土矿氨氮污染阻控的效果较好。     

微生物营养剂浓度对生物沥浸法处理猪场沼液的影响

猪场沼液是规模化猪场沼气工程排出的具有高悬浮固体(SS)和高污染负荷的一类高浓度有机废水。采用生物沥浸法调理实现其深度固液分离,对该废水生化处理达标排放意义重大。通过摇瓶实验,研究了猪场沼液在不同浓度营养剂下的生物沥浸处理,并将获得的沥浸泥作为接种物回流,回流比为1∶1,共连续处理6批,测定pH、过滤比阻(SRF)、泥饼重金属含量及滤水水质等指标。结果表明：当营养剂浓度≥15 g·L⁻¹,其处理效果较好且稳定;pH降至3.5以下,SRF降至5.0×10¹¹ m·kg⁻¹左右,脱水速率提高86.1%,泥饼重金属的浸出率高,其中Cu≥49.5%、Zn≥72.7%。沼液经生物沥浸处理后体积减少40%~50%,抽滤水的化学需氧量(COD)、氨氮(NH₃)含量、总磷(TP)含量和SS分别从原稀释沼液的27 669.8、1 014.8、582.1 和27 857.1 mg·L⁻¹降至423.8~499.3、671.4~704.0、0.7~1.1和0 mg·L⁻¹,去除率最高可达98.5%、33.8%、99.9%和100%,大大降低了后续生化处理的难度。采用生物沥浸法处理猪场沼液具有良好的应用前景。     

滇重楼与丛枝菌根的共生对重金属元素吸收的影响

通过室温盆栽接种试验,研究在灭菌土壤中,不同丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌处理对滇重楼生长过程中根际土壤和药材中5种重金属（Cd、Hg、As、Cu、Pb）吸收累积的影响.结果表明,与对照组（CK组）相比,人工栽培条件下接种28种不同AM真菌,滇重楼根际土壤及其对应药材中5种重金属残留量差异显著,不同重金属在滇重楼生长不同时期含量变化的差异较大,具体影响效果不同.除Spe、Asc、Asp处理组果熟期的根际土壤Cd元素含量超标外,其余处理组根际土壤及其对应药材均低于国家限量标准.同时,28种AM真菌对滇重楼根茎5种重金属元素的富集能力存在显著差异,滇重楼对Cd、Hg、As、Cu具有较强的生物积累作用,但均显著低于超富集植物的临界含量标准（1000 mg·kg-1）.对不同AM真菌处理组滇重楼栽培土壤重金属残留量进行风险评估及分级发现,土壤尚处于\"无污染\"状态,但有个别处理组的Cd已接近轻微污染.实验结果表明,人工接种AM真菌能保证滇重楼根茎重金属残留量在安全范围内,为推动滇重楼绿色种植建设开辟一条新的途径,但在大田栽培时应根据实际情况,选择合适的AM真菌菌株与滇重楼进行共生栽培,应重视滇重楼自身特性对重金属吸收和累积的影响.