华北典型超采区浅层地下水“三氮”时空变异及驱动因素分析

山东省临清市浅层地下水已成为当地水资源的重要组成部分,当地地下水超采严重,且极易受到生活、农业生产等活动的污染。本研究采用反距离权重法(IDW)对研究区地下水中“三氮”(硝态氮、亚硝态氮和氨氮)浓度进行空间插值分析,运用聚类分析法对“三氮”浓度的时空变异性特征进行分析,在分析研究区“三氮”污染现状的基础上,进一步探究其驱动因素。结果表明,研究区地下水氮污染以“NH₄⁺-N”为主,其质量浓度变化范围为0.239~2.304 mg/L,超标率100%。受降水量影响,呈现出“三氮”质量浓度在丰水期高于平水期的时间变异特征;受土地利用与地形的影响,呈现出“三氮”质量浓度在研究区中部地形低处的旱地与农村居民用地不同的空间变异特征。生活污染和人畜排泄物是研究区地下水“NH₄⁺-N”污染的主要来源,是研究区地下水氮污染控制的重要措施;土地利用类型、地下水埋深、pH、DO、Mn²⁺和Fe²⁺等均是影响研究区地下水中“三氮”迁移转化的要素,是地下水氮污染治理不可忽略的影响因素。研究结果对了解研究区地下水“三氮”污染状况与控制治理等具有重要的意义。     

地表覆被对岩溶区鲜土无机三氮累积的影响

通过对毕节市七星关区地表覆被差异明显的3个样地逐月采样,文章检测了土壤的铵态氮、亚硝态氮、硝态氮及有机质含量等指标,研究表明:(1)3个样地无机三氮季节差异明显,总体上表层土壤变异程度强于深层。凉亭样地为乔灌草地,植被覆盖良好,整个剖面年均有机质含量为最高,微生物底物充足导致铵态氮含量最大。3样地土壤有机质与铵态氮相关分析表征两者存在显著性相关(r2=0.549,p0.05)。(2)对雨量充沛的中国南方区域新鲜土壤,其铵态氮均在夏季出现全年最低值,这主要是夏季强淋溶作用所致。而在北方非(弱)季风区,全年淋溶有限且夏季氨化作用强,铵态氮恰与南方相反,为全年高浓度时段。其他学者使用风干土此规律则被掩盖,这是因为矿质化作用会导致氮素出现流转。为精准评价原位土壤氮素含量应使用鲜土检测。(3)亚硝态氮全年最大的为农地鲜土,剖面均值达到2.39 mg/kg,最小的为撂荒疏草地。这与肥料施加和地表生物返还差异有关。3样地均在夏季出现了峰值,这除了与该季节腐殖质矿质化作用加强导致土壤转为弱碱性,进而为氨氧化细菌提供了游离氨基质有关,还受夏季土壤毛管孔隙长期被水充斥形成的微域缺氧环境,反硝化作用被激发、硝酸还原酶活性增大而亚硝酸还原酶活性被抑制等因素所制约。(4)3样地硝态氮含量曲线4月以后即表现显著下降态势,最低值出现在7月。这与硝态氮自身不易被土壤胶体吸附、春季以来逐步增强的淋溶和硝酸还原酶活性增大等因素有关。     

高原深水型湖库水体重金属及营养盐耦合关系探究——以乌江构皮滩水库为例

水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的营养盐、溶解态重金属及相关水化学参数。通过不同组分间的Pearson相关分析及重金属聚类分析,发现As、Ni、Co与Mn可能主要来自于矿山废水,而Zn、Pb、Cd、Cr主要与生活、农业废水排放有关。Fe、DSi可作为指示重金属与营养盐耦合机制的代表元素,Fe用于表征外源及氧化还原条件的贡献,DSi可指示生物作用(包括吸收、分解等)的参与程度。结合DSi/TDN、As/Fe、Zn/As分析,表明该地区重金属及营养盐间的耦合关系主要受径流、硫酸盐还原作用及颗粒态污染物吸附/解吸等综合作用的影响。该研究为重金属及营养盐耦合机制探究提供一定的理论依据,同时对喀斯特深水型湖库复合污染治理具有重要指导意义。     

大亚湾颗粒态氮磷的时空分布、关键影响因素及潜在生态意义

颗粒态营养盐是海洋营养盐的重要组成部分。本文通过2015年8月（夏）、12月（冬）,2016年3月（春）、10月（秋）4个季节的采样分析,探讨了大亚湾海域颗粒态氮（PN）、颗粒态磷（PP）的组成分布及其关键控制因素。结果表明,大亚湾水体中PN、PP含量范围分别为2.63~26.24 μmol/L、0.11~3.71 μmol/L,平均含量分别为8.20±4.75 μmol/L、0.39±0.37 μmol/L。PN以颗粒有机氮（PON）为主,占65.0%;PP则以颗粒无机磷（PIP）为主,占63.4%。PN和PP分别约占总氮（TN）、总磷（TP）的24.8%和37.0%。大亚湾PN、PP呈现湾顶至湾口浓度下降的趋势,仅冬季部分形态分布趋势较不明显。二者的含量和分布主要受浮游植物生长与径流输入影响。此外,大亚湾PIN/PIP年均值为13.2±11.1,接近16的Redfield比值,无明显失衡现象,而湾内DIN/DIP年均值高达49.1±39.7,远大于16,说明颗粒态营养盐在维持大亚湾水体中营养盐比例平衡中起到了重要缓冲作用。     

生物炭与氮肥复施对镉污染水稻土修复效应及机制

重金属镉(Cd)污染已严重影响土壤健康,威胁农产品生产安全利用.因此采用盆栽试验,以Cd污染水稻土为供试土壤,研究生物炭(BC)、不同氮肥施用水平2.6 g·pot^-1(N1)、 3.5 g·pot^-1(N2)、 4.4 g·pot^-1(N3)和生物炭配施氮肥(BCN1、 BCN2、 BCN3)对土壤Cd形态、水稻体内Cd富集和转运以及土壤酶活性的影响,并通过高通量测序分析土壤微生物菌群变化和微生物间复杂的相互作用关系.结果表明,生物炭配施氮肥处理下土壤Cd由活性较高的可交换态向活性低的残渣态转化,可交换态Cd含量较对照降低了6.2%～14.7%,残渣态Cd含量提高了18.6%～26.4%.单一氮肥处理增强了水稻根部Cd的富集能力,提高了22%～33.5%,单一生物炭和配施氮肥处理下水稻根部Cd的富集能力、 Cd从茎叶向稻壳和稻壳向稻米的转运系数均下降.BCN处理总体上促进了土壤酶活性(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶),MiSeq测序显示生物炭配施氮肥提高了土壤细菌主要物种相对丰度(如Acidobacteriale...     

磁性氮掺杂碳材料活化过硫酸盐降解酸性橙7

采用一步水热碳化法制备出微米级磁性氮掺杂碳材料（Magnetic N-doped Carbonaceous Materials,MNC）作为过硫酸盐（Persulfate,PDS）活化剂,以生成的活性氧化物质降解偶氮类染料酸性橙7（Acid Orange 7,AO7）.同时,利用扫描电镜（SEM）、比表面积与孔径测定仪（BET）、振动样品磁强计（VSM）等对MNC进行表征,考察了MNC投加量、PDS浓度、初始p H值和无机阴离子对活化PDS降解AO7的影响,并采用紫外-可见光谱分析、淬灭实验和电子顺磁性共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）初步探讨了AO7的降解机理.结果表明,MNC呈微米级球状,表面富含含氧基团和氨基等活性点位;饱和磁化强度为12.7 emu·g^-1,能在外加磁场条件下实现固液分离.AO7去除率随MNC投加量、PDS浓度的增加而增加,但初始p H对AO7降解的影响呈相反规律,随p H升高而降低.3种无机阴离子对AO7降解抑制程度大小顺序为HCO₃^->SO     

复杂DNAPL污染源区溶解相污染通量的升尺度计算

重非水相液体(DNAPL)污染场地中NAPL相污染物会持续溶解于地下水中,释放出溶解相污染羽,对人体健康产生威胁.准确评估DNAPL污染场地源区下游的溶解相污染通量至关重要.由于介质的非均质性常形成复杂DNAPL污染源区,其溶解相污染通量往往呈现出阶段性变化.目前溶解相污染通量计算普遍采用Christ等提出的双域升尺度模型,但该模型仅适用于弱非均质性的污染源区.本文基于大量强非均质性条件下的污染源区数值算例,修正了Christ双域模型中污染源区衰减指数的经验公式,将该模型的适用范围推广至强非均质性的复杂污染源区.通过蒙特卡罗数值算例及两个二维砂箱试验数据验证了修正模型的适用性和精度.对比结果表明:修正模型可广泛适用于不同结构的复杂DNAPL污染源区,与以往的计算方法相比,修正模型计算的溶解相污染通量精度提高了约35%.     

进水C/N对部分反硝化NO2-积累和微生物特性的影响

采用缺氧/好氧间歇运行模式,考察进水碳氮比（C/N=5.0,3.3,2.5,2.0）对部分反硝化过程亚硝态氮（NO₂^-）积累特性和污染物降解规律的影响,同时结合高通量测序,探究微生物多样性和功能菌群的演变规律.结果表明,C/N为2.5时,系统获得最佳处理效果,出水NO₂^-浓度为27.18mg/L,亚硝态氮转化率（NTR）高达67.96%;分析典型周期各污染物的降解规律发现,尽管4组工况均在缺氧30min时NO₂^-积累达到峰值（最高值分别为4.86（C/N=5.0）,16.52（C/N=3.3）,30.16（C/N=2.5）,20.28（C/N=2.0） mg/L）,但COD降解速率的不同直接影响了反硝化进程,且只有在低C/N条件（C/N=2.0~2.5）才能维持稳定的NO₂^-积累.高通量测序结果表明,除了Thauera（2.67%~24.04%）、Terrimonas（4.94%~21.19%）、Saprospiraceae（5.34%~13.50%）等常规功能菌属外,Flavobacterium（28.23%）是C/N为2.5时维持高NO₂^-积累的优势菌属.结合部分反硝化工艺的运行特点,探讨了NO₂^-作为中间产物的相关耦合工艺的应用可行性.     

改良剂对镉污染土壤团聚体稳定性和川芎镉积累的影响

为探究土壤改良剂的施用对团聚体稳定性及川芎镉积累的影响，本文基于川芎主产地种植园镉污染土壤设置田间试验，通过施加不同剂量改良剂1(轻质碳酸钙、石灰石、钙基膨润土、纳米磷酸二氢钾、生物炭、硅酸钠、凹凸棒)0.5 t·hm^-2(T1-低)、1.5 t·hm^-2(T1-中)、5.0 t·hm^-2(T1-高)和改良剂2(重质碳酸钙、钙基膨润土、纳米磷酸二氢钾、生物炭、硅酸钠、凹凸棒)0.5 t·hm^-2(T2-低)、1.5 t·hm^-2(T2-中)、5.0 t·hm^-2(T2-高)，研究其对土壤团聚体的稳定性、有效态Cd含量以及川芎根部Cd含量与其生物量的影响.结果表明，在添加两种不同改良剂之后，土壤团聚体稳定性得到提升；土壤有效态Cd以及川芎根部Cd含量都有显著降低.对比空白处理，T2-高和T2-低处理效果最好，使得土壤有效态Cd和川芎根部Cd分别降低了51.43%和56.13%；并且生物量有所提升，T2-低处理效果最好，增幅为53.50%.根据相关性分析，发现...     

蒸汽爆炸中熔融金属与冷却剂接触特性研究综述

蒸汽爆炸中,压力容器内熔融金属与冷却剂的相互作用被称为FCI(Fuel-Coolant Interaction)现象,过程中产生的巨大压力波会对压力容器造成严重破坏,威胁系统安全。结合FCI不同阶段现象的机理与应用,对金属液滴的水力特性、碎化机理、表面膜态沸腾及蒸汽爆炸等方面进行综合分析,总结压力容器内熔融金属与冷却剂相互作用机理及研究难点。