秸秆还田条件下稻田田面水不同形态氮动态变化特征研究

为探索巢湖流域稻麦(油)轮作区水稻季减少农田氮素流失的有效耕作措施,降低其对湖区水质的威胁,采用野外定位观测试验并结合室内实验分析,研究了连续两年秸秆还田条件下稻田田面水总氮(TN)、溶解态氮(DN)、溶解态有机氮(DON)、铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)浓度的动态变化特征。结果表明,稻田施用尿素后第2天或第4天田面水的TN、DN、DON和NH4+-N浓度达到峰值,然后随着时间的推移迅速降低,至8~10 d后趋于稳定;在整个水稻生育期内,NO3--N浓度普遍较低;尿素施用后8~10 d之内是控制稻田氮素流失的关键时期,秸秆还田降低这一时期TN、DN、NH4+-N浓度的效果显著,而DON浓度差异未达显著水平。DN是稻田田面水氮素存在的主要形态,所占TN比例达63.2%~88.8%,尿素施用后6 d内DN又以NH4+-N为主,NH4+-N所占TN的比例为33.8%~69.9%。DON是稻田田面水氮素的重要组成部分,其生态环境效应不容忽视。秸秆还田还有利于水稻产量的提高,增产幅度分别为12.25%和7.68%,平均为9.96%。在保证水稻产量的前提下,秸秆还田可以作为控制稻田氮素流失的措施在巢湖流域使用。     

控灌中蓄及减量施肥对稻田氮素动态的影响

为寻求高效生态的水-肥管理模式以减轻稻田施肥所引起的面源污染,在浙江省余姚试验区采用对比试验观测田面水与各土层土壤水中氮素形态及其质量浓度,对不同水肥管理模式下稻田氮素的变化规律进行分析。结果表明:施基肥7 d后减量施肥,田面水的NH+4-N质量浓度均值为常规施肥的46.14%,NO-3-N质量浓度均值为常规施肥的83.62%;控灌中蓄节水灌溉模式与减量施肥耦合能延长田间水的滞蓄时间,使稻田氮素肥料快速入渗并较多地保留在作物耕层,提高氮肥的有效利用率,降低田面排水的氮素浓度,减少氮素的深层渗漏;施肥后4 d内田面水的氮素浓度较高,应控制排水以避免氮肥流失,减轻稻田氮肥施用所引起的农业面源污染。     

稻麦轮作条件下氮素流失特性及控制对策研究

通过测坑定位试验,研究了稻麦轮作大田氮素的流失特征。结果表明:稻作期氮素径流流失以NH4+-N为主,占TN的90%以上,渗漏流失以NO3--N为主,占TN的85%以上;麦作期氮素渗漏流失以NO3--N为主,占TN的90%以上;整个稻麦轮作期TN的流失量达78.96 kg/hm2;在减少化肥用量20%～30%并补施有机肥料的情况下,TN的流失量可减少23.66%～28.53%。     

稻田沟渠施肥后降雨径流中氮素迁移规律研究

农田养分的大量流失已成为农业非点源污染的主要来源之一,针对施肥后降雨作用下农田沟渠氮素迁移规律的研究对农业非点源污染的防治具有重要意义。由于水稻生育后期施肥量大大减少,故以宜兴市何家浜上游的水稻耕作区为研究对象,重点对比分析了施肥后降雨作用下水稻生长前期沟渠水的氮素浓度分布特征,以及降雨径流过程中沟渠氮素的迁移规律。研究结果表明:(1)降雨量≤15 mm的限制型降雨事件中,处于施肥中期、末期的沟渠系统整个降雨过程中TN浓度波动范围较小;(2)水稻生长前期沟渠系统氮素输出的主要形态为NH4+-N和NO3--N,且降雨初期径流以颗粒态氮为主;(3)沟渠对氮素具有截留效应,沿沟渠水流方向氮素含量总体上沿程下降。     

洱海表层水体中氮素空间变异分析

基于地理信息系统与地统计学技术,对洱海表层水体中不同形态氮素空间变异特征进行了分析。结果表明:洱海表层水体中不同形态氮呈现自南向北逐步增高的空间变化特征;NO3--N质量浓度高值出现在洱海南部区域;溶解性氮和TN质量浓度在洱海中部地区出现高值区;NH4+-N在弥苴河江口及万花溪入洱海处出现两处高值区。TN质量浓度数值差异较大,变异系数为34.84%;NH4+-N、溶解性氮和TN在空间分布上除了受湖水流速、水文情势、水动力学性质、水文气象等结构性因素的控制以外,还受到外来污染、水利工程控制、用排水等人类活动的随机性因素影响。     

水文过程对农业小流域氮素迁移的影响

以江西低丘红壤区农业小流域为研究对象,在自然降雨条件下对小流域内试验小区、上游灌渠和小流域出口径流中的氮素浓度进行监测,旨在从小区尺度和小流域尺度阐明农业小流域氮素流失与降雨和径流的关系。结果表明:在小区坡面流中,硝态氮浓度随降雨径流的变化趋势不明显,铵态氮和全氮浓度随降雨径流的增加呈先增加后降低的趋势;壤中流对硝态氮的流失有主要影响,而坡面流对全氮的流失作用不可忽视。小流域的氮素流失主要发生在4~6月,其间氮素NH4 -N、NO3--N和TN的流失量在上游干旱地灌渠分别占年流失量的74%、61%和62%;在小流域出口分别占年流失量的82%、70%和79%。年全氮流失量达43.8kg/hm2,占氮素施用量的22.6%。     

氨氮与亚硝酸盐比对推流式ANAMMOX反应器影响研究

进水基质中NH3-N与NO2--N比例是影响推流式ANAMMOX反应器性能的重要参数。该比例与NH3-N、NO2--N、TN的去除率以及NH3-N与NO2--N的反应比例等参数呈良好的相关性。在同一进水TN负荷条件下,存在一个最佳的进水比例,使TN去除率达到最大。NH3-N和NO2--N的反应比例随着进水基质比例的变化而变化。在反应器中发生的ANAMMOX反应可能有多种含氮的产物形式(不仅是N2一种)。进水基质比例的变化可能会导致ANAMMOX反应复杂化,多种反应途径同时并存。     

DRAINMOD-NⅡ模拟暴雨后稻田排水及氮素变化

为探究暴雨后稻田排水与氮素流失规律,在宿迁市运南灌区试验基地开展了常规与控制灌排模式下暴雨后排水量及其NO-3-N和NH+4-N浓度的观测试验,并利用DRAINMOD-NⅡ模型模拟排水量及其NO-3-N和NH+4-N浓度。实测结果表明:控制模式与常规模式相比,排水量减少4.2%~54.9%,NO-3-N负荷减少39.9%~62.9%,NH+4-N负荷减少30.0%~63.3%,表现为次降雨量越大,减排量越大。模拟结果表明:2种模式各次暴雨排水量模拟值的误差均在10.0%以内,4次暴雨排水总量模拟值的误差在5.0%以内;4次暴雨排出的NH+4-N与NO-3-N负荷模拟值常规模式最大误差为6.0%左右,控制模式误差均在5.0%以内,2种模式的相关系数R与效率系数NS指标均较好。采用控制灌排模式能够有效减少排水量,提高雨水利用效率,减少NO-3-N和NH+4-N流失;DRAINMOD-NⅡ模型能够有效地描述暴雨后稻田排水及氮素运移过程。     

滁州花山水文实验流域氮流失特征分析

以滁州花山水文实验流域为研究对象,研究不同土地利用类型中各种形态的氮随径流流失的特征。基于2012年10月—2013年9月滁州花山水文实验流域氮素实验观测数据,对流域的氮随径流流失的特征进行了分析。结果表明:林地比重较大的集水区域径流中的TN质量浓度和NO-3-N质量浓度较高,农田比重较大的集水区域径流中的NH3-N质量浓度较高;在林地面积比例较大集水区域,TN质量浓度与NO-3-N质量浓度有较好的相关性;而在耕地面积比例较大的集水区域,TN质量浓度与NH3-N质量浓度表现出较好的相关性。对于嵌套子流域,NO-3-N质量浓度沿河道往下游随集水区域的增大和森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势;在农田非施肥季节,各个月的TN质量浓度空间上自上而下随森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势,而NH3-N质量浓度变化较小;在施肥季节,TN质量浓度随NH3-N质量浓度的上升而上升。研究还发现:研究区域汪郢左支断面和军事牌断面的集水区域林地比重高达99.92%以上,虽然人类活动较少,但TN质量浓度较高,分别为2.830 mg/L和4.028 mg/L,高于集水区域农田比重较大的竹园沟断面和新坝断面(两断面农田比重分别为39.59%和35.63%),分别是竹园沟断面和新坝断面的1.42~2.51倍、2.02~3.57倍;这一事实与人们通常的认识不一致,值得进一步深入研究。     

垃圾渗滤液中有机污染物对厌氧氨氧化的影响研究

采用好氧活性污泥和厌氧颗粒污泥混合接种启动UBF厌氧氨氧化反应器,共耗时165d。反应器启动成功后,容积负荷达到了0.17kg总氮/(m3·d),NO2--N与NH4+-N去除率分别为100%和93%。在此基础上进行垃圾渗滤液有机物浓度梯度实验,研究其在不同有机物浓度下对厌氧氨氧化反应的影响作用。实验结果表明:NH4+-N和NO2--N的去除率随有机物浓度的增加依次降低。当TOC浓度小于100mg/L时,厌氧氨氧化运行稳定,NH4+-N和NO2--N的去除率分别达80%和95%以上;当TOC浓度大于200mg/L时,厌氧氨氧化反应减弱,体系中出现了明显的异氧反硝化反应;当TOC浓度大于500mg/L时,厌氧氨氧化反应几乎完全停止。由于该垃圾渗滤液有机污染物多为难降解的大分子,具有毒性、易降解,有机物的含量较少,因此认为其对厌氧氨氧化的毒性抑制远比竞争性抑制大。     

五里湖水质现状与变化趋势

2007年8月—2008年7月对五里湖水体中的TN、TP、NO3--N、NO2--N、NH4+-N、PO43--P等氮磷营养盐和pH、透明度、温度、CODMn、Chl-a等理化指标进行了为期1年的监测,并将监测结果与2004—2005年的同期结果进行了比较。结果表明:五里湖自2003年实施生态恢复工程以来,水体水质得到了一定改善,TN和TP负荷分别下降47.25%和10.06%,水体营养状况由中度富营养化变为轻度富营养化,但仍还没有完全从根本上解决水体的富营养化问题。     

三峡库区乡镇生活污水人工快渗处理中的氮素转化

以三峡库区乡镇生活污水为水源,以三峡库区特有的滤料为介质,研究了三峡库区乡镇生活污水人工快渗处理中氮素的转化行为.结果表明:人工快渗技术用于三峡库区乡镇生活污水无害化处理极为有效,其出水总氮、氨氮及硝氮的平均质量浓度分别为10.18mg/L、6.26mg/L及3.08mg/L,TN、NH+4-N的平均去除率分别为75....     

周丛藻类对景观水体水质净化的效果研究

采用水体中自然生长的周丛藻类,在近自然条件下,研究周丛藻类对景观水体的净化能力。结果表明,周丛藻类对NH4+-N、TN、TP、TSS(总悬浮物)和Chla(叶绿素a)的平均去除率分别为45.2%、26.9%、25.9%、50%和41%;同时,周丛藻类系统的出水DO质量浓度平均增加5.0 mg/L,pH值平均提高0.5个单位,而空白系统的出水DO质量浓度和pH值没有明显变化。回归分析结果显示,周丛藻类对NH4+-N、TN的最高去除率出现在负荷率分别为0.87 mg/(g.d)(88.9%)和0.40 mg/(g.d)(53.3%)时。试验期间,周丛藻类的生物量增加了52.4%,藻类群落从颗粒态硅藻、绿藻为主的藻群演替为以丝状和颗粒态蓝藻和绿藻为主的群落。     

江苏省主要入海河口水质评价与分析

采集江苏省沿海30处主要入海河口断面水样,分析TN、NH3-N、TP、pH值等污染指标,分别利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对水质现状进行评价和分析,以确定污染程度和主要污染物。结果表明:江苏省90%的入海河口断面水质无法满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水标准,其中63%的断面为轻度污染,27%的断面为中度污染,主要污染物为TN和TP。     

苏北平原河网区典型农村中小河流水体氮磷赋存特征

以苏北平原河网区的盐城市射阳县某个典型圩区(面积12.73km2)为例,通过连续15个月对圩区内沟渠河流水体采样分析,研究苏北平原河网区中小河流地表水氮磷赋存特征。结果表明:研究区域中小河流水体氮磷超标严重,水体处于富营养化状态。所有水样品总氮质量浓度均超过GB 3838—2002《地表水Ⅲ类水质标准》(ρ=1.0 mg/L),79%的总氮质量浓度超过Ⅴ类水质标准(ρ=2.0 mg/L);73%的总磷质量浓度超过Ⅲ类水体标准(ρ=0.2 mg/L),39%的样品超过Ⅴ类水质标准。地表水氮素和磷素主要以溶解态形式存在;硝态氮是溶解态总氮主要赋存形态,相应的比例约为60%,铵态氮比例最少,约为10%;溶解态活性磷是溶解态磷素主要赋存形态,约为80%。畜禽养殖相对集中区域地表水氮素和磷素浓度高于其他区域;中沟、干渠等小型河流水体在夏季存在水质分层现象。     

沙颍河(河南段)水污染的时空分布规律

对沙颍河流域(河南段)的沙河、颍河、贾鲁河水质进行监测,分析沙颍河水污染的时空分布规律特征。结果显示:①流域内主要支流沙河、颍河、贾鲁河水体TN浓度均超过Ⅴ类地表水质量标准要求,为劣Ⅴ类。②流域水体CODMn、TP浓度从上游的Ⅳ类到下游的Ⅴ类逐步恶化,部分河段超过Ⅴ类水质要求。周口段贾鲁河和沙颍河NH3-N、TN、TP、CODMn浓度超过Ⅴ类水质标准;沙河、颍河TN、CODMn浓度为Ⅴ类或超Ⅴ类水质标准,NH3-N符合Ⅲ类水质标准,TP符合Ⅳ类水质标准。③沙颍河流域水体TN、TP、CODMn浓度随季节而变,枯水季节的TN、TP浓度明显高于丰水季节,CODMn浓度明显低于丰水期。④沙颍河流域主要污染因子为TN,其次为CODMn和TP。认为流域水污染最严重的河流为贾鲁河,其次为颍河和沙河,该流域水体不仅点源污染严重,还存在明显的面源污染。     

太湖流域省际边界地区入河污染物总量控制

通过评价太湖流域省际边界地区水环境状况,分析区域污染源情况。在此基础上,采用水量水质模型核算该地区水功能区纳污能力。结果表明:该区域现状COD、NH3-N污染负荷量分别为11.07万t/a7、124 t/a,而该区域COD和NH3-N的纳污能力分别为8.07万t/a和4 009 t/a,现状COD和NH3-N的污染负荷分别是水域纳污能力的1.4倍和1.8倍,超过该区域水环境的承载能力。最后确定了污染物限制排污总量,提出了水资源保护建议。     

垂直流人工湿地中污染物昼夜及沿程变化规律

利用垂直潜流人工湿地单元模型探讨COD、TN和NH4+-N质量浓度在一昼夜之中随时间及深度的变化规律。结果表明:垂直潜流人工湿地中污染物去除率的变化呈一定的周期性,昼夜差距较大。COD、NH4+-N和TN的去除率在15:00达到最大,夜间最小。COD和NH4+-N质量浓度在表层(距湿地底部60～90cm段)迅速降低,底部变化幅度较小。TN浓度沿程的降低趋势很明显。湿地中COD、NH4+-N和TN质量浓度的变化趋势与DO显著相关,DO质量浓度越高,越有利于有机物和氮的去除。     

SBR生物脱氮运行控制方式的优化

分析SBR系统处理城市污水的主要工艺参数及其对脱氮效果的影响。试验了多种运行控制方式,结果表明:①运行周期6 h,SBR即可较好地完成污水有机物氧化和同时脱氮;将闲置阶段设置在进水和曝气两阶段之间,可大幅度提高TN的去除率。②闲置时间会影响脱氮效果,最佳闲置时间为30 min;增加污泥负荷,可提高TN的去除率,但会降低NH3-N的硝化效果。