石油污染对土壤氮素矿化和硝化作用的影响

在实验室中用同位素示踪法,研究了土壤中不同石油污染量对氮矿化及硝化速率的影响。结果表明,石油对土壤中有机氮的矿化没有显著影响,但减缓了硝化反应的进程。土壤经过１０ｄ的培养,在未污染的土壤中硝化细菌数量由１．６×１０３增加到１．６×１０６,而在受石油污染的土壤上,硝化细菌数量仅增加到６．３×１０４;增加试验前土壤硝化菌数量为２．６×１０６,加油培养１０ｄ后,硝化细菌数量下降了近９０％。     

丹江口水库流域氮素时空分布特征

为全面了解丹江口水库流域氮素污染状况,对库区26个点位及10条主要入库河流入库口处的表层水样进行了丰水期、平水期、枯水期采样与监测,探讨了氮素时空分布特征。入库口总氮检出范围为1.31~10.96 mg/L,其中泗河和神定河入库口总氮最高。总氮为库区水质主要限制因子,年均总氮质量浓度为1.13~2.71 mg/L;汉江库区整体上总氮污染水平略高于丹江库区,且与丹江库区相比,汉江库区受点源排放的影响较大。10条入库河流总氮的总年均输入量为63 347.31 t/a,其中汉江的总氮输入量最大;入库河流总氮控制的关键在于溶解性有机氮和硝酸盐氮的控制。     

基于物质流分析的区域食物链氮素流动规律与调控研究

以食物链物质流调控为核心的区域生态共生系统研究是当今可持续发展领域的重要研究内容。基于物质流分析方法和系统动力学建模平台,构建了区域食物链氮素流动效应评估框架,以上海市青浦区为例,对区域食物链氮素流动进行分析与情景模拟。研究结果表明:(1)2000～2014年青浦区食物链氮输入和输出量经历了急剧下降到逐渐稳定的过程,区域内农业生产无法自给自足;(2)基准情景下,食物链氮素流动对环境的负面效应总体影响较小,但2020年农业生产能力已不能满足当地人口对肉类及水产品氮的需求;(3)优化情景下,区域化肥氮投入减少了53.75%,且农业生产满足了当地常住人口的消费需要,减少区外氮产品调入量2 245.16 t,氮综合循环效率提高至25.54%,农业生产对水环境的影响降低。该优化方案在保证粮食安全的同时,较好地保护了环境免受集约农业生产的冲击。研究成果可为区域食物链氮素养分管理提供方法和思路借鉴。     

接种菌剂对城市污泥生物干化过程中干化效果和氮素转化的影响

以广州某污水处理厂压滤污泥为原料,木屑为调理剂,添加接种菌剂和碳源,采用间歇强制通风方式进行了周期8 d的生物干化实验,研究了不同接种菌剂量对生物干化过程中温度、含水率、pH、挥发分以及氮素形态转变的影响。实验共设4组,接种菌剂添加量分别为0、2‰、4‰和6‰,其他条件相同。实验结果表明,在接种菌剂添加量为4‰时,综合生物干化效果最好。堆体温度和pH在初期升高最快,含水率降低到51.73%,挥发分降低到42.04%。在氮素转化方面,污泥中的氮素在初期最容易向氨氮转化,而后期则较多的向硝氮转化。污泥的总氮含量从40.3 g/kg降低到27.6 g/kg,氮损失率为31.51%。     

复合型人工湿地脱氮效能及其水力负荷影响规律

复合型人工湿地越来越多地被应用在面源污染管理中。不同类型的人工湿地对氮素的去除机理和去除性能是不同的。氮素在湿地生态系统中的去除受多种因素的影响和制约,不同的研究中氮素的去除效率变化较大。通过对韩国西部一复合型人工湿地中氮素的去除能力研究,分析了氮素的去除效率以及水力负荷对去除性能的影响,进而分析了人工湿地去除氮素的主要机理。结果表明,氨氮（NH＋4-N）、硝酸盐氮（NO-3-N）、凯式氮（TKN）和总氮（TN）的平均去除效率分别为13%、29%、35.3和26%。其中有机氮的去除是该复合型人工湿地中氮素去除的主要原因。水力负荷和先行干期天数对氮素的去除能力有一定影响。较长的先行干期天数和较低水力负荷可以提高氮素的去除效率。     

生物质炭-沼液联合施用对调控氮循环功能基因促进氮素增效的影响

为探讨生物质炭-沼液配施条件下氮循环功能基因调控农田土壤氮素转化并影响农作物氮素吸收利用机制.本试验以浙江省杭州市红黄壤作为研究对象,设置生物质炭和沼液两个因素,探究生物质炭-沼液配施条件下土壤基本理化性质和氮循环功能基因丰度变化情况,刻画功能基因与农田氮素利用率间的耦合关系.结果表明,生物质炭-沼液配施可以显著降低土壤容重,提升土壤pH和土壤氮素含量,其中,高剂量生物质炭-沼液配施(C3B2)处理较单施化肥(COBO)处理铵态氮、硝态氮、全氮含量增幅均达到显著水平(P<0.05).与空白处理(CK)相比,生物质炭-沼液配施(C3B2)处理则显著提高了反硝化功能基因丰度,较单施化肥(C0B0)处理增幅30.98%和44.99%.冗余分析结果显示,铵态氮、硝态氮和有机碳含量对土壤氮循环功能基因影响较为显著,结构方程模型则表明硝化作用功能基因丰度的提升对包菜氮素农学利用率呈现负相关趋势.研究结果表明,在相同养分施用量的条件下,生物质炭-沼液配施可显著提高土壤肥力.氮素和有机碳含量是影响功能基因丰度的关键因素,硝化作用功能基因丰度的降低可以提高农田氮素利用率.本研究结果可以为促进农业废...     

基于DPSIR模型的曲周县氮素资源可持续利用评价与预测

我国北方地区由于氮素利用效率低导致的环境问题日益凸显。以驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型为基础,选取38项指标构建河北省曲周县氮素资源可持续利用评价指标体系,结合1997—2017年曲周县统计资料,对研究区氮素资源可持续利用进行评价,并利用灰色预测模型分析研究区氮素资源可持续发展趋势。结果表明,1997—2017年曲周县氮素利用驱动力、状态、影响因素评价值均呈上升趋势,而压力因素评价值呈下降趋势,响应因素评价值呈先下降后上升趋势。曲周县氮素资源在多重因素共同影响下由弱可持续水平向基本可持续水平发展。灰色预测模型预测结果显示2018—2030年研究区氮素资源可持续利用呈上升趋势。情景模拟结果表明研究区城镇化率、人均GDP、农民人均纯收入和城镇人均可支配收入提高10%,均可以使曲周县氮素资源可持续利用综合评价值提高。在曲周县经济发展和城市化进程中,增加经济作物种植面积,加大废弃物处理设施的投入以促进家庭消费系统中氮的资源化,可以提高曲周县氮素资源可持续利用水平。     

紫外老化前后聚氯乙烯微塑料对氮元素的吸附研究

氮素是农业面源污染的主要污染源之一,而水环境中的微塑料和氮素间存在相互作用,从而会对环境造成影响甚至产生扩大农业面源污染的环境风险,为探究自然环境中微塑料与氮素的相互作用行为,本文进行了聚氯乙烯(PVC)微塑料紫外老化前后对氮素的模拟吸附实验。所得结论如下：PVC微塑料对氮素存在吸附作用,且紫外老化作用明显增强PVC微塑料对氮素的吸附能力,同时老化时间越长吸附能力越强。聚氯乙烯微塑料颗粒对氮素的吸附可用准二级动力学方程很好的拟合,且在24h左右时接近吸附饱和。此外,Langmuir和Freundlich吸附等温模型对该吸附过程均表现出较好的拟合度,表明微塑料对氮素的吸附过程包含多种方式,为单层物理吸附和多层化学吸附相结合的过程。     

基于生态足迹的生态经济评价方法研究——以江苏省阜宁县为例

一个国家或地区的作物生产是通过轮作进行的,某些地区存在耕地的弃耕现象。Wackernagel生态足迹方法没有考虑复种的影响,耕地类生态足迹核算结果实际是播种面积,而生态承载力核算得到的是耕地面积,因此,二者不具有可比性,生态足迹盈余核算存在逻辑性错误。从理论角度采用复种指数修正耕地类生态足迹,使核算结果为耕地面积,增强了生态足迹和生态承载力的可比性。用改进的生态足迹核算方法,分析了阜宁县区域生态经济系统1995~2003年的生态供需状况及发展能力变动趋势,采用生态足迹盈余强度评价区域可持续发展能力。1995~2003年,阜宁县人均生态足迹从1.120 7 hm2增加到2.434 0 hm2,人均生态承载力变化较小,人均生态赤字从0.815 3 hm2增加为2.017 2 hm2,发展能力由1.226 5增加为3.140 7,生态足迹盈余强度由-1.226 5增强为-0.495 7 hm2。基于改进的生态足迹核算方法得到的发展能力和人均GDP之间的相关系数大于Wackernagel方法所得结果,表明改进的生态足迹方法能更好地反映区域社会经济状况。