华北平原不同农田管理措施对于土壤碳库的影响

华北平原是我国重要的粮食生产基地,土壤碳氮水平直接作用于区域的土壤肥力和粮食生产.通过长期定位实验,研究了包括自然恢复(F)、清茬翻耕(N)、秸秆还田免耕(S)和秸秆还田翻耕(TS)这4个处理下土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、全碳(TS)、全氮(TN)含量和储量以及13C和15N分布状况.结果表明,与F相比,在0~20 cm土层,N、S和TS的土壤有机碳储量分别降低21.6%、12.3%和3.4%,土壤无机碳储量变化不显著.在20~40 cm土层,土壤有机碳储量变化不显著,而3个农田耕作处理的土壤无机碳储量较F分别增加4.1%(N)、7.3%(S)和5.0%(TS),无机碳增加主要是次生碳酸盐的贡献,农田土壤PIC增加了97%~261%.与自然恢复地相比,农田土壤表层δ15N、δ13CSIC、δ13CSOC偏高且δ13CSOC达显著差异,20~40 cm土层δ15N、δ13CSIC偏低而δ13CSOC偏高.该地区农田土壤中原生碳酸盐以分解作用为主,土壤-作物系统通过增加CO_2含量促进次生碳酸盐的形成,秸秆还田是恢复农田耕作引起土壤碳库储存下降的有效措施.对于华北平原,今后应加强关于秸秆还田和耕作措施对土壤有机碳和无机碳影响的综合研究,对于表层以下层次土壤的碳转化和变化规律需要更多的长期观测.     

两种水体铜配合容量测试方法的适用性比较及应用

配合(络合)容量是影响重金属在水体中环境行为的重要指标.为比较两种测量方法测量值的差异及人为污染物对配合容量的影响,以乙二胺四乙酸(EDTA)和安赛蜜分别作为强、弱配体,对水体铜配合容量(Cu CC)的双硫腙萃取动力学测试法(萃取法)和离子选择电极测试法(电极法)进行验证和比较.研究发现,萃取法更适合用于测定水体中强配体对Cu CC的贡献,而电极法的测试结果与水溶液中强、弱配体的存在均有关联.两种方法对实际水体的测定结果显示,电极法对水库、排污河等地表水体Cu CC的测定值(86.9~227.0μmol·L~(-1))比萃取法(9.9~14.6μmol·L~(-1))高约1个数量级,而对于垃圾渗沥液,电极法的测定值(6 998.4~31 005.8μmol·L~(-1))比萃取法(89.6~109.1μmol·L~(-1))高2个数量级.结果表明,污染受纳水体重金属络合容量的升高主要是由弱配体化合物增加导致,且弱配体的含量与水体氨氮和有机氮的总和具有显著的相关性(R=0.975,P0.01).     

天然气管路导气球阀失效分析

目的分析西部某气田天然气管路球阀发生开裂泄漏事故的原因。方法对球阀的化学成分、断口、金相组织等进行检测分析。结果球阀裂纹起源于阀体内表面,裂纹沿晶界扩展,晶界未发现贫铬现象,不存在晶间腐蚀;阀体材料存在沿晶铸造缺陷和枝晶露头,水淬激冷过程中形成沿晶微裂纹,承压状态下裂纹沿晶扩展;球阀螺纹根部最薄且应力集中,裂纹由内向外扩展,最终沿螺纹根部环向断裂,断口形貌为沿晶断裂。结论导气球阀失效原因是螺纹根部存在应力集中和铸造阀体存在缺陷。在两者共同作用下,导致阀体承压状态下沿晶脆性断裂。     

南方典型农田区浅层地下水污染特征

为分析我国南方农田生态系统浅层地下水污染特征及主要污染物的地球化学行为,以太湖流域典型农田区域为对象,联合常规水质分析方法、荧光光谱技术和多元统计分析手段,研究了浅层地下水的水化学特性、溶解性有机物和重金属分布特征及其成因.结果表明,研究区水体呈还原态,浅层地下水的水化学类型为HCO3-Ca·Na,三氮含量中硝态氮最高,氨氮、亚硝态氮次之.类腐殖酸、类色氨酸和类酪氨酸为浅层地下水中溶解性有机物的主要组分,由陆源与生物内源双重贡献.影响地下水中溶解性有机物分布的主要因素为地表水补给及地下水流方向.所检测的9种重金属元素,Fe和Cr平均浓度高于国家地下水环境质量Ⅲ类标准,且部分点位的Fe、Cr、Mn、Zn含量存在超标.相关性分析结果显示,荧光性有机物变化特征可较好反映浅层地下水的污染状况,其中类蛋白物质与氨氮密切相关;Cu、Ni分布与DOC相关,且主要络合于小分子荧光性有机物上.     

地下水污染风险评价中污染源荷载量化方法的对比分析

地下水污染风险评价是地下水资源保护和地下水污染防治区划的重要基础,其评价体系通常由污染源荷载、地下水脆弱性和地下水价值3个要素构成.由于污染源荷载量化方法的差异,必然存在对污染源基础信息的需求差异,以及对最终评价结果的影响未知等问题.为探讨污染源荷载量化方法对地下水污染风险评价的影响,本文选择具有代表性的评分指数法和定量指数法,以滹沱河冲洪积扇中尺度研究区为例,分别进行污染源荷载量化,耦合叠加相同的地下水脆弱性、地下水价值要素,进行地下水污染风险评价,并作对比分析.结果表明,两种方法得出的污染源荷载量化结果存在较大差异,风险评价的最终结果在风险数值特征及风险级别的空间分布上差异也比较显著,说明污染源荷载量化方法的选择对风险评价结果有重要影响;评分指数法适用于基础信息精度较低的大尺度评价区,方法简单,评价结果可靠性程度略低,定量指数法适用于基础信息精度高的中小尺度评价区,方法略复杂,但评价结果可靠性更高,反映出评价区的尺度效应对方法的选择有重要影响.     

网湖沉积物正构烷烃分布特征及其记录的环境变化

通过对网湖沉积岩芯中正构烷烃含量和组成特征的分析,探讨了网湖近百年来的湖泊环境变化.结果表明,网湖沉积岩芯中正构烷烃的碳数范围在n-C14~n-C33之间,其中以高碳数组分为主,并具有明显的奇偶优势,反映了沉积物有机质以大型水生植物和陆生植物贡献为主,较低的2n-C31/(n-C27+n-C29)比值指示陆源输入中以木本植物输入为主.根据正构烷烃参数指示的沉积物有机质来源变化特征,近百年来网湖水体环境变化具有如下3个阶段:20世纪50年代以前,网湖与长江水体交换频繁,湖泊水体处于低营养环境状态,沉积物正构烷烃高/低分子量正构烷烃比值(H/L)和陆/水生类脂物比值(TAR)较高,沉积物有机质主要来源于陆生植物和大型水生植物,湖泊浮游藻类贡献少;20世纪50~80年代,H/L和TAR值明显下降,中、短链正构烷烃的比例略有升高,表明陆源植被对沉积物有机质的贡献降低,水生植物和浮游藻类贡献的有机质增加,但较低的2n-C17/(n-C23+n-C25)值表明浮游藻类有机质较低,此时湖泊水体较为稳定,湖泊受长江水位影响减小,湖泊营养水平有所升高;1980s以来,总体上湖泊受流域人类活动影响明显,湖泊水体营养水平升高,沉积物正构烷烃表现为H/L和TAR值升高后下降,正构烷烃总量和2n-C17/(n-C23+n-C25)比值显著升高,2000年后尤其明显,表明湖泊沉积物有机质输入增加,其中湖泊浮游藻类贡献明显增加.     

柳江流域饮用水源地重金属污染与健康风险评价

为说明柳江流域饮用水源地的重金属元素含量特征及饮用水水质对人体健康的潜在危害,于2016年1~12月对柳江干流及主要支流的水体进行常规水质指标和Cd、As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn等金属元素进行分析检测,并采用美国EPA推荐使用的健康风险评价模型对饮用水源地的健康风险进行评价.结果表明,Cd、As、Cr、Zn、Cu、Pb、Fe、Mn含量未超过我国地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的限值,Hg含量存在超标.对重金属含量进行Pearson相关性分析,其中Cd、Pb、As与Fe可能具有相似的来源,Cu、Cr、Hg、Zn之间污染具有多源性,9种重金属含量与pH值间均不存在显著相关性.柳江流域饮用水源地致癌重金属元素健康风险成人和儿童分别为4.52E-04 a^-1和5.91E-04 a^-1,非致癌健康风险成人和儿童分别为8.96E-09 a^-1和1.14E-08 a^-1.致癌重金属Cr、As、Cd通过饮水途径所造成的人均年健康风险分别表现为Cr > As > Cd,风险值范围为3.58E-06~1.21E-04 a^-1,Cr和As的风险值大于ICRP所推荐的风险水平5.0×10^-5 a^-1.该研究区内重金属元素非致癌健康风险值范围为3.53E-12~2.87E-09 a^-1,均在EPA推荐的可接受水平内,初步认为不会对人体健康产生明显危害.流域主要健康风险来源于致癌物.Cr和As是柳江流域水环境产生健康风险的主要污染物,应当优先列为柳江流域水环境风险管理的主要对象.     

分段进水对改良A2/O-BAF双污泥系统反硝化除磷脱氮的影响

采用改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比生活污水,为提高碳源利用率,研究了两段进水（预缺氧段和缺氧段）对反硝化除磷脱氮的影响,同时根据COD的物料衡算公式,分析评价了不同进水比下,碳源的利用情况.结果表明当分段进水比为7：3时,平均进水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为174.99、58.19、59.10、5.15 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为29.48、4.07、14.10、0.44 mg·L^-1,去除率分别为82.12%、92.76%、75.45%、91.20%;系统中反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例（DPAOs/PAOs）为98.81%,此时系统反硝化除磷脱氮最佳,同时碳源的有效利用率达85.77%,平衡百分比为92.33%.通过优化分段进水,碳源被有效利用,提高了同步脱氮除磷效率,为改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比污水提供理论依据.     

廊道与源地协调的国土空间生态安全格局构建

构建生态联系紧密且生态干扰更小的生态安全格局,是平衡国土空间规划中生态保护与经济社会发展的重要手段。在国土空间中,为形成廊道与源地的协调与保护兼顾的生态安全格局,以环洞庭湖区域33个县（区）为例,针对核心生态源地与自然廊道、经济社会源地与人工廊道分别形成的生态格局、城镇格局,揭示两者之间生态关键点及生态干扰点的分布特征,并差异化应对。结果表明：（1）为促进生态要素的空间联系,1537条生态廊道应纳入生态安全格局中,908处生态关键点需要保护,而0.48%的经济社会源地面积应退让给自然廊道。（2）受干扰的核心生态源地面积占比和自然廊道长度占比分别为1.36%、12.95%,8800处生态干扰点可采取缓冲、预警等主要应对策略,以协同发展自然—人工系统。（3）为满足生态保护用地应持续增加的需求,非核心生态源地内,面积分别为203.22 km²、125.67 km²、35.59 km²的一、二、三级自然廊道可分批作为生态安全格局未来发展的储备用地。研究结果可为协调国土空间规划体系中生态用地与城镇建设用地提供参考。     

地下水有机污染源识别技术体系研究与示范

地下水有机污染点多面广、污染源不清、治理难度大,如何从源头上控制污染源,减少污染源对地下水的威胁,是地下水污染控制和治理的关键.以典型污染场地为例开展有机污染源辨识研究,建立地下水有机污染源识别技术体系,并应用于典型污染场地地下水有机污染源的识别.在掌握污染场地地质、水文地质条件的基础上,从大量地下水分析化验数据中,确定污染场地特征污染物为四氯化碳,建立污染场地溶质运移模型,并结合单体同位素技术,通过模型反演和同位素溯源,确定了典型场地有机污染源的分布、污染现状,并对识别出的潜在污染源进行调查和土壤取样分析,结果表明,辨识出的两个历史污染源位置、污染物浓度分布结果可靠,为地下水污染治理提供了依据.