上海郊区水稻田氮素渗漏流失特性及控制对策

通过2002年测坑定位试验,对上海郊区黄浦江上游水稻田氮素渗漏流失特性及其污染控制对策进行了系统研究.结果表明,稻田氮素渗漏流失以NO₃^--N为主,渗漏水中NH₄⁺-N浓度一般为0.19～2.83mg/L;受稻前旱作(草莓)的影响,水稻生长前期渗漏水中NO₃^--N的含量高达30～50mg/L,到了稻作后半期,NO₃^---N的含量下降到较低水平,约为2～3mg/L;整个稻作期(截止到9月20日)TN的渗漏流失量为22.65～30.57kg/hm²,其中NO₃^--N为18.59～24.90kg/hm²,平均为总流失量的82.64%;使用有机肥替代化肥可减少稻田氮素渗漏流失量,在化肥用量减少20%～30%的情况下,氮素渗漏流失量可以减少19.43%～25.91%.     

贵州兴仁煤矿开采旧址重金属Cd、 Hg和As在常见蕨类及其根际土壤中的含量与积累特征研究

本文对贵州兴仁某处煤矿区旧址自然定居的优势蕨类7科10属(分别为蕨菜、华中介蕨、栗蕨、狗脊、芒萁、顶芽狗脊、耳羽岩蕨、光里白、蜈蚣草和岭南铁角蕨)及其根际土壤重金属(Cd、Hg和As)含量进行了调查分析。结果表明,植物根际土壤Cd含量为0. 03～1. 9 mg/kg,超过了国家土壤二级标准; Hg和As含量分别为0. 5～15 mg/kg和537～5 330 mg/kg,均超过了国家土壤三级标准,其中As超标严重。蕨类植物中蜈蚣草富集As效果最佳,地上部分As含量达1 710 mg/kg,转运系数为1. 4。岭南铁角蕨地上部分Cd含量可高达1 490μg/kg,转运系数达56,具有极强的Cd富集能力。通过相关性分析发现,蕨类吸收Cd和As的量与根际土p H呈显著正相关关系(P0. 05),吸Hg量则与p H呈显著负相关(P0. 05)。土壤中重金属的可交换态与蕨类对重金属的吸收总量均呈显著正相关关系(P0. 05)。单因子污染指数法计算结果显示,废渣堆附近土壤Hg和As污染十分严重,其中As污染已扩散到下游区域。潜在生态风险程度评估表明,该煤矿区重金属Cd、Hg和As复合污染严重,其高风险程度应引起相关部门重视。     

土地利用/覆被变化对小流域地表温度的影响

遥感和GIS技术被用于检测白家湾河流域土地利用/覆被变化,并评估土地利用/覆被变化对白家湾河流域地表温度的影响。不同时期的Landsat TM和ETM+影像被用于确定土地利用/覆被变化格局,并对矿点增长及相关的植被覆盖减少情况进行量化。采用Landsat数据的热红外波段进行地表温度的反演。结果表明:(1)小流域内不同土地利用/覆被类型上地表温度具有差异;(2)由于不同时期不同人为干扰造成的影响不同,不同时期土地利用/覆被类型间的地表温度差异不同。(3)在整个研究区域内,平均地表温度和NDVI之间呈负相关关系,各种土地利用/覆被类型上的平均地表温度和NDVI都呈现负相关性,但一些土地利用/覆被类型与NDVI的相关性高于平均水平。(4)植被覆盖情况越好,对稳定地表温度所起的作用越大。     

不同母质发育土壤团聚体分布对外源输入秸秆的响应及其与有机碳矿化的关系

土壤团聚体的形成和稳定对于有机碳的转化和积累具有重要意义,然而不同母质发育土壤团聚体对有机碳的物理保护作用及其与有机碳矿化之间的关系仍不清楚.本文以石灰岩、第四纪红土、花岗岩、玄武岩和红砂岩母质发育的典型土壤为对象,研究添加玉米秸秆7 d和184 d时土壤团聚体和各组分有机碳的变化规律,分析不同母质土壤有机碳矿化的主要影响因素.结果表明,不添加秸秆时,所有母质土壤以1.0～0.5、 0.5～0.25和0.25 mm粒级团聚体为主,添加玉米秸秆有效促进了2 mm和2～1 mm粒级团聚体的形成.石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤形成水稳性大团聚体并且保持其稳定的能力高于花岗岩和红砂岩土壤.添加玉米秸秆培养184 d,石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤有机碳的累积矿化率显著(P0.05)低于花岗岩和红砂岩土壤.相关性分析表明,土壤有机碳的累积矿化率与游离态有机碳的比例极显著(P0.01)正相关,而与0.25 mm团聚体有机碳的比例极显著(P0.01)负相关.利用~(13)C核磁共振(~(13)C-NMR)技术对土壤有机碳进行结构表征,结果显示团聚体内轻组有机碳的分解程度低于游离态轻组有机碳,且石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤这两个组分有机碳的分解程度都低于其他母质土壤,直接证实了团聚体对于有机碳的物理保护作用.成土母质通过控制土壤胶体的数量和性质致使团聚体及有机碳分布对输入外源有机物质的响应存在较大差异,进而影响有机碳的矿化.石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤中团聚体稳定性高且对有机碳的保护容量大,有利于有机碳的积累和稳定.     

半干旱区沙尘天气对0010～10 μm沙尘气溶胶分布的影响

利用WPS粒子谱仪对内蒙古朱日和背景天气及沙尘天气的气溶胶数浓度进行了观测,研究了不同天气背景下沙尘气溶胶数浓度及谱分布特征. 结果表明:在背景天气和沙尘天气下,0.010～0.020,0.021～0.100,0.101～1.000,1.001～2.500 μm等粒径段的气溶胶数浓度差别较大;沙尘天气对各粒径段,尤其是大于1.0 μm的气溶胶数浓度影响较大,沙尘暴过程中1.001～2.500 μm粒径段的气溶胶数浓度约为背景天气的35倍;各粒径段气溶胶数浓度在不同天气背景下的日变化规律有所不同,受气象要素的影响较大. 对沙尘气溶胶谱分布的分析可知,沙尘暴发生前后1 h的沙尘气溶胶谱型均符合Lorentz分布,背景天气下同时段的沙尘气溶胶谱型也符合Lorentz分布;沙尘天气下沙尘气溶胶谱型在沙尘暴发生前1 h的主峰值比背景天气高1个数量级,沙尘暴发生后1 h的峰值半径明显移向大粒子.      

生物膜CANON反应器性能的优化:从FBBR到MBBR

控制温度为30℃±1℃,在移动床式生物膜反应器(MBBR)采用以改性聚乙烯为填料的全程自养脱氮(CANON)工艺,以无机高NH_4~+-N(约400 mg·L~(-1))人工模拟废水为连续进水,研究MBBR对生物膜CANON工艺脱氮性能的优化.试验控制pH在7.8左右,HRT为6 h,填料填充率为35%,经过一个月调试与培养,NH_4~+-N及TN平均去除率达到74.28%和87.93%,最高分别可达84.68%和98.82%,此时ΔNO-3/ΔTN为0.12,接近理论值0.127,由此判断CANON污泥在MBBR工艺中逐渐适应并得以稳定运行.同时,对比采用相同进水基质及控制条件的固定床式生物膜反应器(FBBR),计算发现MBBR与FBBR工艺NH_4~+-N去除率、TN去除率及去除负荷3组均方差分别为:8.31%和14.06%,7.09%和11.79%,0.17kg·(m3·d)-1和0.27 kg·(m3·d)~(-1),前者均低于后者;并且,在MBBR与FBBR的DO平均浓度分别为1.96 mg·L~(-1)和3.09mg·L~(-1)的情况下,MBBR与FBBR中每升氮去除负荷分别为0.53 kg·(m~3·d)~(-1)和0.37 kg·(m~3·d)~(-1).因此,(1)相比FBBR,MBBR具有更加稳定的脱氮性能;(2)相比FBBR,MBBR中每升填料中的微生物具有更高的O2利用效率及总氮去除负荷.     

国内民用燃煤烟气中多环芳烃排放因子研究

模拟国内民用燃煤过程.确定燃煤排放烟气中PAHs的排放因子、PAHs在烟气气相与颗粒相之间的分配、特征排放谱以及不同燃烧方式的影响.结果表明:以15种母体PAHs加和计,燃煤排放因子的变化范围为71～882 mg·k8-1,排放因子和有毒PAHs组份排放量由高至低依次为烟煤、蜂窝煤和无烟煤,主要毒性成份存在于颗粒相中.PAH组份的气-固相分配比例与其饱和蒸汽压存在显著的正相关关系.燃煤类型和燃煤中挥发组份对烟气PAHs排放因子、气-固相分配以及排放谱分布具有决定性作用.另外,不同燃烧方式对燃煤排放因子也有一定影响,缺氧条件会导致排放系数升高.     

上海市居民人发重金属含量及其空间分布特征研究

采集上海市15个区(不包括崇明县),年龄在0~80岁之间的84例居民人发样品作为研究对象,着重分析上海市居民头发中镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)和锌(Zn)4种重金属元素含量,探究其与年龄的关系及空间分布特征.结果显示,上海市居民头发中Cd、Cu、Pb和Zn 4种重金属平均含量均在正常范围内,Cd含量为(0.11±0.19)μg·g~(-1),Cu为(11.42±8.75)μg·g~(-1),Pb为(1.64±2.12)μg·g~(-1),Zn为(121.20±106.59)μg·g~(-1),与国内外其他地区相比,上海市居民这4种重金属的污染水平较低.单因素方差分析(one-way ANOVA)表明,Pb和Cd含量的高值集中于0~10岁儿童,且与其他年龄段有显著差异,说明儿童较容易受到Pb和Cd的污染;利用样本数据进行反距离加权插值(IDW),得到上海市居民头发中4种重金属含量的空间分布规律,其中发Pb和发Cd含量呈现出由市区向郊区递减的变化特征.     

北方干旱化和土地利用变化对泾河流域径流的影响

论文以在黄土高原上发育,流经中国北方干旱、半干旱地区的黄河二级支流--泾河为研究对象,基于20世纪八九十年代的土地利用影像资料,以及泾河流域1970~2002年的气候、水文资料,采用美国农业部开发的分布式流域水文模型SWAT,分析了20世纪80~90年代泾河流域的降雨量和径流量的变化。从80到90年代,流域年降雨量呈逐年递减趋势,80年代多年平均月降雨量明显大于90年代多年平均月降雨量,尤其在7~9月,平均降雨量明显减少。受气候干旱化和土地利用/覆被变化的共同作用,80~90年代,流域多年平均年径流减少了8.92m³s^-1。为了区分气候变化和土地利用变化对流域径流的影响,采取分别固定气候因子与土地利用/覆被变化因子的方法,将模拟情景输入模型,定量区分气候和土地利用/覆被变化对流域径流的影响方式和程度。结果表明,气候干旱化趋势使流域多年平均年径流减少28.08m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的314.80%;土地利用/覆被变化使流域多年平均年径流增加26.57m³s^-1,为气候、土地利用/覆被变化共同影响径流变化量的297.87%。     

土地利用方式对土壤有机质及其碳库管理指数的影响

采用野外调查和室内分析的方式对子午岭不同土地利用方式下,土壤有机质、3种活性有机质及其碳库管理指数(CMI)进行了研究,结果表明,土壤有机质、3种活性土壤有机质含量均随土层的加深逐渐降低,在土壤剖面基本表现为林地、撂荒未翻耕地>撂荒翻耕地>农用地.同一土层,3种土壤活性有机质含量及其有效率表现为低活性有机质>中活性有机质>高活性有机质.不同利用方式下,活性有机质有效率随有机质活性增强,呈现撂荒未翻耕地>林地>撂荒翻耕地>农用地的趋势.不同利用方式之间的CMI的差异随有机质活性的增强而增大,且影响深度也逐渐加深.在0~30cm土层内,林地3种活性有机质的CMI高于撂荒翻耕地和农用地;而在30cm之下土层,3种利用方式低活性有机质的CMI相差不大,但中活性有机质和高活性有机质的CMI表现为林地>撂荒翻耕地>农用地.3种活性土壤有机质与其他生物化学性质之间均表现为显著或极显著相关关系,表明活性有机质可以指示土地利用方式对土壤有机质和CMI的影响.