Long‐Term Water Quality and Biological Responses to Multiple Best Management Practices in Rock Creek,Idaho1

Abstract: Water quality and macroinvertebrate assemblage data from 1981 to 2005 were assessed to evaluate the water quality and biological responses of a western trout stream to the implementation of multiple best management practices (BMPs) on irrigated cropland. Data from Rock Creek near Twin Falls, Idaho, a long‐term monitoring site, were assembled from state and federal sources to provide the evaluation. Seasonal loads of the nonpoint source pollutants suspended sediment (SS), total phosphorus (TP), and nitrate‐nitrite (NN) were estimated using a regression model with time‐series streamflow data and constituent concentrations. Trends in the macroinvertebrate assemblages were evaluated using a number of biological metrics and nonmetric multidimensional scaling ordination. Regression analysis found significant annual decreases in TP and SS flow‐adjusted concentrations during the BMP implementation period from 1983 to 1990 of about 7 and 10%, respectively. These results are coincident with the implementation of multiple BMPs on about 75% of the irrigated cropland in the watershed. Macroinvertebrate assemblages during this time also responded with a change in taxa composition resulting in improved biotic index scores. Taxon specific TP and SS optima, empirically derived from a large national dataset, predicted a decrease in SS concentrations of about 37% (52 to 33 mg/l) and a decrease in TP concentrations of about 50% (0.20 to 0.10 mg/l) from 1981 to 1987. Decreasing trends in TP, SS, and NN pollutant loads were primarily the result of naturally low streamflow conditions during the BMP post‐implementation period from 1993 to 2005. Trends in macroinvertebrate responses during 1993 to 2005 were confounded by the introduction of the New Zealand mudsnail (Potamopyrgus  antipodarum), which approached densities of 100,000 per m² in riffle habitat. The occurrence of this invasive species appears to have caused a major shift in composition and function of the macroinvertebrate assemblages.     

含硝氮废水的好氧反硝化处理及其系统微生物群落动态分析

利用好氧反硝化细菌强化生物陶粒反应器处理含硝氮废水,探讨了生物陶粒反应器中好氧反硝化生物脱氮的实现过程,并运用变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)对微生物菌群结构稳定性进行了分析.结果表明,在水力负荷0.75 m/h,气水比5∶1～10∶1,水温15～23℃,进水COD负荷1.92～5.98　kg/(m³·d),硝氮负荷0.60～1.34 kg/(m³·d)的条件下,生物陶粒反应器在稳定运行阶段可以基本实现对硝酸氮的完全去除,对总氮的去除率最高可达95.73％,出水中亚硝酸盐一直保持在较低水平.PCR-DGGE指纹图谱显示,微生物多样性与废水的处理效果出现协同变化的特征.在整个运行阶段,好氧反硝化菌群X31在反应器中稳定存在,并始终是优势菌群.     

固相反硝化反应器对含盐水体脱氮效率的预测模型

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)颗粒作为反硝化固体碳源和生物膜载体的填料床反应器处理含盐水体的脱氮效果表明,在温度在(29±1)℃的条件下,反应器对含盐水体中NO3--N具有良好的反硝化性能.以NO3--N去除率为响应值,利用响应曲面法考察进水硝酸盐浓度和水力停留时间对脱氮效率的影响.因素分析表明,进水NO3--N和HRT...     

基于RZWQM模型模拟太行山低山丘陵区农田土壤硝态氮迁移及淋溶规律

太行山低山丘陵区是华北平原地下水补给区,近年来山区农田面积增加,农田过量氮肥投入造成地下水硝酸盐浓度逐年升高,因此,研究典型农田土壤氮淋溶过程对保护补给区地下水具有重要意义.本文以位于太行山低山丘陵区的中国科学院太行山生态试验站冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,应用根区水质模型（root zone water quality model,RZWQM）对太行山低山丘陵区2015~2016年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内1m土壤剖面水分和硝态氮运移进行模拟.结果表明,土壤硝态氮淋溶主要发生在夏玉米季（雨季）,当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,夏玉米季硝态氮淋失量达到59.9 kg·hm^-2,而冬小麦生长季硝态氮淋失量仅为2.12 kg·hm^-2.不同施氮量和不同降水年型下玉米季土壤硝态氮淋溶模拟结果表明,当施氮量为0、300和450 kg·hm^-2时,2016年（丰水年）极端降水后,玉米季土壤硝态氮潜在淋失量分别为10.5、59.9和136.5 kg·hm^-2;当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占轮作周期总施氮量的9%、10%和20%;当全年施氮量为450 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占总施氮量的11%、17%和30%,表明大降水事件不仅对地下水形成大量补给,很大程度上也增加了累积在农田土壤中的硝态氮淋溶损失,增加了对区域地下水硝酸盐潜在污染威胁.     

青岛春节期间大气污染特征及烟花燃放一、二次贡献分析

我国北方地区冬季采暖期大气污染事件频发,期间硝酸盐成为促进PM_2.5增加的主要因素.然而在烟花燃放期间,硫酸盐的累积却强于硝酸盐,形成不同的污染特征.对春节期间（2019年2月2~10日）青岛近郊在线离子色谱观测数据,结合国控自动监测站数据进行综合分析.结果表明,研究期间观测到大气颗粒物累积事件、沙尘过境事件和烟花燃放事件.烟花燃放高峰期,其对PM_2.5和PM₁₀的一次贡献率分别为69.8%和63.8%.相比颗粒物累积期间硝酸盐有更明显的累积,硫酸盐在烟花燃放期间先于硝酸盐生成,并存在更强的累积.分离得到烟花燃放的一次贡献因子n（SO₄^2-）/n（K⁺）和n（NO₃^-）/n（K⁺）特征摩尔比分别为1.2和1.3;利用该比值估算得到对SO₄^2-和NO₃^-二次贡献因子,在较稳定的气象条件下分别为一次贡献因子的2.1倍和1.6倍;但在强的干冷空气过境时,二次贡献因子大幅降低,与一次贡献因子相当.     

电解产氢自养反硝化去除地下水中硝酸盐氮的研究

研究一种用于去除地下水中硝酸盐的电化学反硝化方法及其反应器特性.以活性炭纤维作电极进行电化学反应,通过在阴极产生的氢气作为自养反硝化的电子供体,对水中No₃^--N有良好的去除效果,并无NO₃^--N积累.研究结果证明,当原水中的NO₃^--N浓度为28.8mg/L,反应器的最佳电流强度为9mA,最大水力负荷为35ml/h,反应器对水的pH变化具有较好的缓冲能力.在通电1h后,反应器内的氧化还原电位降至-200mV以下,因而可以很快在反应器内造成缺氧环境,保证反硝化过程的顺利进行.     

利用稳定同位素追踪石家庄市地下水中的硝酸盐来源

采用硝酸盐δ ⁵N和δ ¹⁸O相结合的方法对石家庄市地下水中的NO^-₃来源、反硝化作用的发生进行了识别,并结合氚分布特征对其污染深度进行了讨论.结果表明,该区地下水中硝酸盐的δ ⁵N/δ ¹⁸O比值大约是2∶1,说明发生了一定程度的反硝化作用;反硝化作用后硝酸盐的δ ⁵N和δ ¹⁸O值的范围分别为4.6‰～13.9‰和1.9‰～7.8‰,通过校正分析,判定其NO^-₃主要来源于当地的化肥和动物粪肥;同时NO^-₃随深度的分布关系表明该区的污染范围仅局限于浅部,污染深度<150 m,这与氚含量所反映的现代水循环深度相对应.     

An improved ion-exchange/diffusion method for ～(15)N isotope tracing analysis of nitrate in surface waters from watersheds

An improved method,suitable for collecting nitrate from surface waters in the watershed for 15 N isotope tracing analysis,was developed on the basis of the anion exchange coupled with diffusion through systematic simulation and comparison experiments.The results showed that the nitrate could be separated and enriched from the waters efficiently by using the improved method.Being simple and practical in operation principle and procedures,cost-economic,and highly efficient in nitrate separation/enrichment,the method met the requirements of δ 15 N mass spectrum analysis and would lay a foundation for the application of 15 N isotope tracing approach to the research on non-point source pollution in watershed.     

石棉表面改性对石棉所致人胚肺细胞内游离钙离子浓度改变的抑制作用

为了探讨研究温石棉及用柠檬酸铝、混合稀土或亚硒酸钠预处理的温石棉对人胚肺（HEL）细胞内游离钙离子（[Ca^2＋]i）浓度的影响。用Flou3／AM标记体外培养的HEL细胞内Ca^2＋后，将不同浓度的温石棉及用柠檬酸铝、混合稀土或亚硒酸钠溶液浸泡过的温石棉与HEL细胞作用1h，荧光分光光度计测定细胞内[Ca^2＋]i。结果显示，20、40、80μg／ml温石棉单独作用于HEL细胞1h，可使HEL细胞内[Ca^2＋]i浓度分别升高3．0％、53．1％和116．7％，且具有明显的剂量-效应关系（r=0．976，P=0．024）。经三种化合物预处理的温石棉组HEL细胞内[Ca^2＋]i浓度均明显低于未处理温石棉组。得出结论，温石棉可致人胚肺细胞内游离钙离子浓度升高，但用三种化合物预处理温石棉，均可抑制温石棉所致人胚肺细胞内游离钙离子浓度的升高。     

改性沸石对水体中硝酸盐的吸附机理及其残渣的资源化利用

利用HDTMA改性沸石制成吸附剂,研究对水体中硝酸盐的吸附能力和机理及吸附剂残渣的资源化应用前景。结果表明:HDTMA改性沸石可增强其对硝酸盐的吸附能力。通过红外光谱和差热分析它的吸附机理,表明:改性沸石HZ4吸附有十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)分子;吸附剂残渣NHZ4吸附有十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)分子和硝酸盐。盆栽实验结果表明:吸附剂残渣NHZ4能提高玉米生物量,最大增幅为30.4%。