The effect of long-term freeze-thaw cycles on the stabilization of lead in compound solidified/stabilized lead-contaminated soil

Environmental Science and Pollution Research - The solidification/stabilization (S/S) method is a common technique for the remediation of soils polluted by heavy metal. This study, thus, evaluated...     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

城市道路下垫面粗糙度对街尘累积分布与污染特征的影响

道路下垫面是街尘累积-冲刷这一城市地表径流发生核心过程的重要场所,研究道路下垫面粗糙度对街尘及其负载污染物的持留分布与污染特征将对估算地表径流负荷及控制策略提供重要科学依据.本文以典型沥青和混凝土路面的街尘为研究对象,采样配对法试验设计并结合分形理论,对比分析粗糙度对街尘单位面积含量、颗粒物粒径组成、负载的氮磷及重金属污染的影响.结果表明,相比沥青路面,粗糙度较小的水泥路面所持留的颗粒物单位面积含量较少,颗粒物粒径较细,分选性较好.氮、磷含量与2种下垫面的粗糙度并无显著的相关关系,主要受环境因素影响较大,各粒径的氮、磷含量负荷比与其质量比一致,细粒径颗粒物对氮、磷的吸附作用并不明显.而重金属污染则受2种下垫面的粗糙度影响较大,水泥路面重金属含量高于沥青路面,且细粒径颗粒物的重金属污染负荷比较大,高于其质量比2.4%~24.1%.不同下垫面街尘样品各粒径段颗粒物微观形态相似.破损路面对街尘累积过程的单位面积含量及粒径组成有着较大的影响,可能对街尘累积冲刷过程及污染物富集存在不同程度的影响.     

城镇街尘污染与平原河网水体的源-汇效应研究

太湖流域是我国经济发展最为快速的区域之一,迅速的城市化进程使该地区面源污染问题日益突出.通过对嘉兴市新塍镇的地表街尘、地表径流、受纳河网水体和沉积物样品的分析,揭示了面源污染在平原河网景观格局中和水文条件下的发生及迁移规律.结果表明,街尘作为城镇各种污染物的载体和降雨径流污染的主要来源,其5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的含量分别是122.5、152.6、90.2、172.1和319.0mg·kg-1,高于城镇土壤和农业土壤.在城镇地表径流过程中,污染物的形态主要为颗粒态.城镇地表径流使街尘发生运移并造成受纳水体的污染物浓度较降雨前有大幅提升,其中,重金属和TSS总浓度分别增加了43%～166%和270%～510%.平原河网的水文条件和景观空间格局特征使地表径流颗粒物在进入水体后发生原位沉积,城镇段河道表层沉积物重金属含量比其他河段高.在平原河网地区地表径流的运移过程中,城镇地表是面源污染物的"源",地表街尘是面源污染物的"载体",河道是面源污染物的"汇".     

入库河流输入对密云水库磷滞留过程的影响分析

上游河流输入是密云水库磷最主要的来源,目前多数研究集中在对输入负荷的估算上,但分析其对库区总磷负荷影响的研究并不多见.本文估算了2002—2011年间总磷的出、入库质量负荷,并分析了其对库区磷滞留量、滞留率和内源释放的影响.结果表明,密云水库TP入库浓度和负荷都呈现逐年降低趋势,并主要受流量的影响.出库和库区内TP负荷基本稳定,而滞留量的变化趋势与河流入库输入一致.库区TP年均滞留率达到61.4%.与许多研究结果不同的是,因密云水库大集水面积、高水位和低流量的库区特征,总磷滞留率受水力负荷和水力滞留时间的影响不大,主要决定于河流入库负荷.另外,入库负荷的降低也可能促进底泥磷的释放.因此,控制上游TP负荷输入是降低库区TP滞留量最根本的措施,但因底泥释放补给,在短时间内库区内磷含量不会出现明显降低.     

20年来密云水库主要入库河流总氮变化趋势和影响因素

密云水库是北京市最主要的饮用水源地,但近年来,密云水库遭遇了氮类污染物浓度逐渐增加的问题.因此,本文分析了密云水库主要入库河流潮河和白河在1990—2010年的总氮变化趋势和影响因素.结果表明,1990—2010年期间,潮河、白河的总氮浓度呈明显增加的趋势,且TN浓度随流量的增加呈减小趋势,经流量校正后,潮河在非汛期和白河的TN浓度显著增加,2000年后汛期潮河的TN浓度减小;总氮主要以硝态氮存在,与总硬度的相关系数最大;20年来,区域人类活动逐渐增强,水利水保措施并未改变总氮浓度增加的趋势.农业非点源污染物和畜禽养殖污染物的增加是入库河流总氮增加的主要原因,径流量减少又放大了这一效应,污染物主要通过淋溶作用补给到地下水,再补给到河流水体中.研究表明,要有效控制河流的总氮浓度,应把重点放在减小地下水的过度利用和控制区域内的非点源污染上.     

基于地理探测器的城市要素对街尘累积和磷污染空间分异影响特征分析

量化分析城市要素对街尘及其负载磷素空间分异的影响特征可帮助指导大尺度空间城市非点源磷污染管控.本研究结合地理大数据（兴趣点等）与实地采样数据,利用地理探测器定量探究武汉市汉阳区城市要素对街尘累积量及街尘负载多形态磷素含量空间分异的解释能力.结果表明：① 街尘累积量及街尘中磷素含量的空间分异程度随街尘粒径和磷形态变化.粒径<150 μm街尘累积量的空间分异程度相对较高;铝结合态磷（Al-P）、闭蓄态磷（Oc-P）和有机态磷（Or-P）的空间分异程度整体较高,而碎屑态磷（De-P）和总磷（TP）的空间分异程度则相对 较低;Oc-P和Or-P的空间分异程度随街尘粒径变化不大.② 单因子条件下,车站类（POI I）、住宅学校类（POI II）和工厂汽修类（POI III）要素对街尘累积量和多种形态磷含量空间分异的解释力较强;路网（ROAD）主要对粒径<150 μm街尘中部分磷素含量的空间分异有较强的解释力;餐饮商场类（POI IV）、娱乐休闲类（POI V）和医院类（POI VI）要素主要对>150 μm街尘中磷素含量的空间分异有明显的解释力;景点类（POI VII）要素则对街尘累积量和磷素含量空间分异的解释力较弱.③ 城市要素交互往往增强其对街尘累积量和街尘磷素含量空间分异的解释力,但路网（ROAD）、车站类（POI I）和景点类（POI VII）要素与部分城市要素交互容易对其解释力产生非线性减弱或单因子非线性减弱作用. ④ 基于城市要素布局对不同形态磷设置差异化的控制策略有利于街尘磷污染控制.     

太湖流域上游河网污染物降解系数研究

污染物在河流中物理、化学和生物过程的共同作用下浓度会发生衰减,衰减的速率可用表观降解系数表示,其中,仅有生物过程引起污染物浓度衰减的速率用生物降解系数表示.为了探究太湖流域上游河网污染物的降解规律,在20个采样点开展原位实验测算了高锰酸盐指数、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的表观降解系数和生物降解系数,并分析了生物降解系数占表观降解系数的比重.结果表明,太湖流域上游河网高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP的表观降解系数分别为0.0216~0.1974、0.0152~0.3123、0.0080~0.7870和0.0274~0.5914 d~(-1);生物降解系数分别为0.0083~0.1264、0.0021~0.2138、0.0021~0.0905和0.0110~0.1528 d~(-1).高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP生物降解系数与表观降解系数的比值分别为19.35%~91.30%、13.85%~99.12%、13.70%~97.78%和3.94%~98.39%.太湖流域上游河网不同河段的表观降解系数和生物降解系数存在较大差异.生物降解在TN和NH+4-N表观降解中发挥的作用较大,在高锰酸盐指数和TP表观降解中发挥的作用相对较小.     

Net anthropogenic nitrogen accumulation in the Beijing metropolitan region

Background, aim, and scope  

A rapid increase in anthropogenic nitrogen inputs has a strong impact on terrestrial and aquatic ecosystems. We have estimated net anthropogenic nitrogen accumulation (NANA) as an index of nitrogen (N) pollution potential in the Beijing metropolitan region, China. Our research provides a basis for understanding the potential impact of anthropogenic N inputs on environmental problems, such as nation-wide water quality degradation under the current rapid urban expansion in modern China.     

Variations in source apportionments of nutrient load among seasons and hydrological years in a semi-arid watershed: GWLF model results

Quantifying source apportionments of nutrient load and their variations among seasons and hydrological years can provide useful information for watershed nutrient load reduction programs. There are large seasonal and inter-annual variations in nutrient loads and their sources in semi-arid watersheds that have a monsoon climate. The Generalized Watershed Loading Function model was used to simulate monthly nutrient loads from 2004 to 2011 in the Liu River watershed, Northern China. Model results were used to investigate nutrient load contributions from different sources, temporal variations of source apportionments and the differences in the behavior of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP). Examination of source apportionments for different seasons showed that point sources were the main source of TN and TP in the non-flood season, whereas contributions from diffuse sources, such as rural runoff, soil erosion, and urban areas, were much higher in the flood season. Furthermore, results for three typical hydrological years showed that the contribution ratios of nutrient loads from point sources increased as streamflow decreased, while contribution ratios from rural runoff and urban area increased as streamflow increased. Further, there were significant differences between TN and TP sources on different time scales. Our findings suggest that priority actions and management measures should be changed for different time periods and hydrological conditions, and that different strategies should be used to reduce loads of nitrogen and phosphorus effectively.