废弃物基水热炭改良对水稻产量及氮素吸收的影响

生物炭农田回用是实现农林废弃物资源化利用和碳封存的有效手段.近年来,水热碳化技术由于在炭产率、能耗及生产过程中的烟气排放等方面显著优于常规热解碳化技术而受到关注.为实现农林废弃物的资源化利用,明确水热炭农田应用对作物生产力的影响,本研究通过原状土柱模拟试验和表征分析,研究了4种不同类型改良水热炭对两种典型土壤的水稻产量和氮素吸收的影响及可能的驱动因素.结果表明,锯末水热炭和秸秆水热炭经物理或生物改良后,在两种类型土壤上均能够增加水稻产量和氮素吸收,减少氮素损失,且其效应不受水热炭添加量影响(5‰,15‰;质量分数).与对照相比,水热炭添加处理的产量和氮素吸收量分别提高9.2%～20.7%和7.7%～17.0%.高C/N比的锯末水热炭更有利于高肥力土壤水稻氮素吸收量的增加;而低肥力土壤由于限制性因子较多,受水热炭类型的影响较小.通过对水热炭的表征分析发现,其表面养分元素丰富;水洗或生物改良后其表面孔隙结构有较大改善,C元素相对含量明显降低,N和O元素相对含量明显增加,这对养分的固持/供应可能产生影响.因此,水热炭改良后孔隙结构的改变和N、O元素含量的增加可能是其施用后水稻产量和氮素吸收增...     

北京市道路雨水径流溶解性有机物化学组分特性

为探究北京市道路雨水径流溶解性有机物(DOM)的化学特性,采用三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱及红外光谱技术,对北京市不同交通密度道路雨水径流溶解性有机物的化学组分进行分析.结果表明,北京市道路雨水径流DOM以疏水性组分为主,且主要为疏水中性组分.道路雨水径流DOM亲水性组分主要由类芳香蛋白物质组成,疏水性组分除含大量类芳香蛋白物质外,还含有大量类富里酸物质.道路雨水径流DOM疏水性组分的芳香化程度较高、腐殖化程度较低,亲水性组分与之相反.道路雨水径流DOM酸性组分中含异构化的羧基和苯环等官能团,碱性组分和中性组分中多含醚键、酯基、酚类和醇类等官能团.交通密度对道路雨水径流DOM化学组分的物质组成、特性等无明显影响,仅影响各化学组分中的物质含量;交通密度越大,各化学组分中物质的含量越多和芳香化程度越高,腐殖化程度越低.     

重庆市主要农耕区土壤Cd生物有效性及影响因素

选择在重庆南川区采集大宗农作物水稻及根系土样品155件,另采集部分玉米、土豆、番茄、油菜、李子和猕猴桃及根系土样品进行测试分析,以生物富集系数表征元素的生物有效性,分析土壤理化性质、土壤组分、地质背景及作物种类等因素对Cd生物有效性的影响.结果表明,南川区水稻及根系土中均存在一定程度的Cd超标现象,且Cd生物有效性相对较低;土壤酸碱度为Cd生物有效性的主要控制因素,酸性条件下生物有效性更高;番茄、李子和猕猴桃对Cd的富集能力较弱.因此,可通过人工调控田块酸碱度或调整种植结构等手段预防土壤重金属污染、提高农产品质量.该方法亦可用于其它土壤重金属或Se等健康元素的相关研究,为土地安全利用、高品质农产品的生产提供科学依据.     

太湖流域果园种植面源氮磷输出强度及其定量评估方法

以太湖流域上游地区无锡阳山地区果园种植典型区域为研究对象,通过现场试验,调查了果园种植面源氮磷输出动态变化过程,计算并分析了氮磷输出强度,构建了果园种植面源氮磷输出强度定量评估模型。结果表明:取样监测期间,果园种植径流及淋溶氮磷指标变化幅度均超过200%;果园种植面源氮磷径流输出强度与其淋溶输出的变化一致,径流总氮的输出强度最高(13.201 kg/hm²),淋溶硝酸盐输出强度最大(4.077 kg/hm²);所建立的评估方程能较好地反映降雨量等环境因素对果园种植面源氮磷径流及淋溶输出强度的影响情况,模拟方程的复相关系数均在0.9左右。     

模拟生态种植槽对雨水径流的净化

为减少环湖公路路面径流对洱海水质的影响,该研究选用土壤、锯末、沙子、砾石分层装填的生态型的路面径流收集、净化和输送系统-生态种植槽(其中混合填料层锯末与沙子的配比设置3种比例1:3、1:4、1:5),研究该装置对模拟雨水的净化效果,并寻求最佳填充方式.结果表明,3组种植槽适合植物移栽、自然挂膜、低污染负荷启动方式;能稳定有效地去除COD、SS.运行期COD的平均出水水质优于地表水Ⅴ类水质,SS的平均去除率均高于80%.不同混合填料比种植槽对污水中COD的净化效果从高到低排序依次为: 1:5(锯末:沙子)> 1:4(锯末:沙子)> 1:3(锯末:沙子),方差分析显示,3组种植槽系统间COD、SS去除率无差异(P> 0.05),考虑到锯末:沙子为1:5时的渗透效果差,故推荐锯末:沙子为1:4的种植槽供后续示范工程选用.     

生物滞留土壤质地与汇流比对微生物硝化、反硝化过程的影响

生物滞留是工程设计的土壤-植物-微生物共同作用的系统,可有效收集和处理城市地表径流。但是,对城市地表径流氮污染去除变化范围大。由于缺乏直接定量生物滞留反硝化微生物丰度和活性以及工程设计的影响,限制了提高氮去除的工程设计优化。我们在海绵城市建设试点常德选择了15个土壤基质质地和汇流比设计不同的生物滞留设施 (湿式生物滞留和干式生物滞留) ,通过采集土壤基质,测定生物滞留土壤基质反硝化潜势 (DEA) 和硝化潜势 (PN) ,采用qPCR定量硝化基因 (amoA) 和反硝化基因 (narG、napA、nirS、nirK、norB和nosZ) 丰度,研究生物滞留土壤质地与汇流比对微生物硝化与反硝化过程的影响。结果表明,生物滞留土壤质地与汇流比对土壤基质微生物反硝化潜势与反硝化功能基因丰度具有重要的影响。土壤基质为粘壤土和高汇流比设计的湿式生物滞留微生物反硝化功能基因与反硝化潜势显著高于壤土基质与低汇流比的干式生物滞留。湿式和干式生物滞留DEA分别为2.47 mg·kg⁻¹·h⁻¹和0.17 mg·kg⁻¹·h⁻¹,总反硝化功能基因丰度分别为1.80×10⁹ copies·g⁻¹和5.70×10⁸ copies·g⁻¹。土壤基质反硝化菌群与反硝化潜势随基质粘粒含量和汇流比升高而增加。滞水设计或处于饱和淹水状况明显可提高微生物反硝化功能。另外,微生物反硝化功能基因丰度与反硝化潜势也与土壤基质中有机碳和TN呈明显正相关。通过改进生物滞留工程设计可增加反硝化作用并减少氮向受纳水体的输出。本研究结果可为提高城市地表径流氮污染去除效果提供工程案例参考。     

城市湿地景观水体富营养化评价、机理及治理

针对再生水回用的景观水体容易发生富营养化的问题,分别以再生水和径流雨水为主要补水水源的某城市湿地不同区域景观水体为研究对象,通过水体TN、TP、COD、SS、Chla、DO等水质指标检测分析,研究了污染物的空间变化和季节变化规律,评价了湿地水体富营养化程度并探讨其机理。结果表明,以再生水为主要补水水源的湿地水体全部呈现中度富营养,而以径流雨水为主要补水水源的湿地水体则整体呈现中营养。湿地生态系统对再生水输入的高浓度氮磷污染物有一定的净化效果,但净化效率有限且受季节因素影响明显,藻类的季节性增殖引起水体中TN、TP浓度降低、SS降低、透明度下降和COD浓度升高,高浓度氮磷营养盐输入是湿地水体藻类增殖并呈现富营养化的主要原因。提出了再生水补水的水质和水量控制、景观水体健康生态系统的构建和水体长期的维护管理是综合治理水体富营养化的有效对策。     

雨水斗截污装置对屋面初期雨水净化规律及关键参数设计

在西安市某文教区屋面排水立管设径流采样点,雨期采用人工时间间隔采样法采集径流水样,对2016年8月—2016年11月3场屋面径流SS、COD、TN、NH₃-N、TP、浊度、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr等污染指标进行监测,界定了初期雨水的概念并根据屋面初期雨水水质、水量特征、雨水斗构造设计屋面雨水截污装置,研究了该截污装置的透水性能、工作状态、截污效果和清洗更换周期。结果表明：将暴雨次降雨前30~40 min、大雨和小雨次降雨前40~50 min雨水定义为初期雨水;土工布单位面积质量越大,透水能力越小,且其过滤通量与过滤水头呈线性关系;在不发生溢流的情况下,500 g·m⁻²的土工布制成的截污装置过滤出水可满足《生活杂用水水质标准》(GB/T 18920-2002)要求;为避免5年一遇的暴雨下屋面积水,截污装置上部溢流孔孔口面积至少应为0.015 4 m²,须至少保证有效过滤区高度为568 mm。研究为缓解西安等干旱、半干旱地区用水紧张问题提供参考。     

2种改良土壤渗滤系统对降雨径流中氮的去除

为研究改良土壤渗滤系统对降雨径流中不同形态氮(NH4+-N,NO3--N,NO2--N,TN)的去除效果及径流中氮负荷对氮去除率的影响,实验分别以聚氨酯泡沫和人工草皮为改良材料,以降雨径流中的氮为处理对象进行室内模拟研究。结果表明,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统及草皮土壤渗滤系统对TN,NH4+-N均具有较好的净化效果,并表现出良好的耐冲击负荷能力。TN平均去除率分别为72.65%和71.07%,NH4+-N平均去除率分别为98.10%和99.09%。2种渗滤系统对NO3--N去除效果均较差,表现为-420.07%和-171.66%的负去除率。聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对NO2--N的平均去除率为87.29%,高于草皮土壤渗滤系统53.77%的平均去除率。总体上,聚氨酯泡沫土壤渗滤系统对径流中氮的去除效果优于草皮土壤渗滤系统,具有较好的应用前景。     

稻田种植对地表径流污染状况调查研究

以辽宁省营口市水稻种植区为研究区域,通过对监测地块实地调研、资料收集、监测分析,在稻田整个作物生长周期化肥、农药的施加等情况下开展氮、磷污染物对地表径流污染状况的调查研究.结果表明:化肥、农药的施加均会使受纳水体中总磷、总氮质量浓度升高,施肥后总氮质量浓度上升最显著,绿色种植在扣除总氮背景值后达到37.7 mg/L,有...