灌排系统对黄河上游灌区稻田氮素分布的影响

灌区排水系统是输出化肥、农药等农业非点源污染物的主要通道。了解排水系统布置与管理对农田氮素运移的影响,对提高作物产量与保护农业生态环境具有重要意义。根据一组灌区排水稻田地下水氮素浓度变化的实测资料,应用经典统计学和地统计学方法,研究田间不同深度地下水中氮素浓度受灌排水系统布置以及水位调控的影响,分析排水稻田地下水中氮素的分布规律。结果显示:两种排水条件下,生长季内田间0.3 m和1.4 m深处地下水中NO-3-N浓度的平均值均随着水稻生长而逐渐减小;常规排水稻田中,0.3 m深处的NO-3-N空间相关性比1.4 m深处强;控制排水使得随机因素对1.4 m深处NO-3-N的空间变异性影响减小;NO-3-N和NH+4-N浓度分布并没有随灌排系统布置呈现出有规律的变化。     

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。     

沙颍河表层沉积物中氮与重金属的分布特征及污染评价

为揭示沙颍河沉积物中氮及重金属的分布和污染特征,于2015年6—9月采集了沙颍河干支流主要站点的表层沉积物及上覆水样品,分析了其中氮的赋存形态和重金属的分布,探讨了水体-沉积物氮的转化机制及重金属的来源。结果表明:沙颍河表层沉积物中NO-3-N、NH+4-N、ON(有机氮)和TN的质量比分别为21.47~53.60 mg/kg、1.702 3~3.066 1 mg/kg、1 050~2 390 mg/kg和1 071~2 488 mg/kg,ON占TN的97.17%以上;表层沉积物中Cd、Cu、Zn和As质量比分别为1.583~3.533 mg/kg、21.98~64.60 mg/kg、148.5~165.5 mg/kg和1.527~2.416 mg/kg。Pearson相关性分析表明:表层沉积物中氮主要存在于有机物中,表层沉积物释放NH+4-N已经成为影响沙颍河水体NH+4-N浓度的一个重要因素;沙颍河大部分站点的表层沉积物有机指数和ON分别处于Ⅱ、Ⅳ级,有机碳污染较轻,ON污染严重;潜在生态评价中重金属Cd已经达到了很强-极强的污染程度,其余重金属则处于轻微污染水平;重金属潜在生态风险指数IR显示沙颍河表层沉积物重金属潜在风险已经到了很强-极强的水平,其中Cd对IR的贡献达97.22%。     

再生水滴灌作物生育期内土壤中氮素 动态变化规律研究

采用大田试验方法,以地下水滴灌为对照,分析研究了再生水滴灌条件下土壤中氮素随作物生育期的动态变化规律。结果表明：再生水滴灌条件下,表层土壤中NH+4-N浓度的峰值变化情况为：再生水滴灌>50%再生水滴灌>地下水滴灌。NH+4-N在0~40 cm处浓度较高,40 cm以下深度处,NH+4-N积累量极少。在整个生育期内,NO-3-N在土壤中呈逐渐增加的趋势,但增加幅度不明显。     

城市浅水湖泊水质模拟研究——以昆承湖为例

采用环境流体动力学模型(EFDC)对苏州市浅水湖泊昆承湖丰水期和枯水期水质进行模拟。结果表明,昆承湖COD高浓度带位于湖西部,东南部较低,主要受张家港河和莫城河2条入湖河道水体影响。湖西南部TP浓度较高;莫城河河道是导致昆承湖TP浓度较高的主要污染源。丰水期,NH4+-N高浓度区分布在湖西南部,莫城河河道水体对昆承湖NH4+-N浓度影响较大;枯水期,全湖西北部NH4+-N浓度较高,主要受张家港河河道水体影响。研究结果对昆承湖的水环境管理和环境综合整治有一定的参考价值。     

会仙湿地氮磷排放时空差异性分析

针对漓江流域青狮潭灌区会仙湿地农业面源污染严峻的问题,在湿地的主要水系相思江、会仙河、睦洞河、古桂柳运河进行氮磷排放野外监测试验,研究会仙湿地氮磷排放的时空差异,为面源污染防控和治理提供参考。利用ArcGIS软件和SWAT模型,对研究区域进行子流域划分,布设了15个监测点;利用SPSS软件的重复测量方差分析法,对区域的氮磷排放负荷和浓度进行时空显著性差异分析。结果表明:总氮(TN)受时空因素影响较小,在排放负荷及浓度方面均无显著性差异;受土地利用类型影响,睦洞河段不同监测点的总磷(TP)、氨氮(NH_3-N)排放负荷差异显著;受工业废水、养殖污水及生活污水影响,相思江灌期总磷排放负荷上游与中游有显著差异;古桂柳运河非灌期氨氮中游与下游有显著差异。     

基于人工神经网络的泾河陕西段氮组分模拟

应用BP人工神经网络模型模拟泾河陕西段氮营养物质NH+4-N、NO-3-N、TN的浓度变化,通过模拟水质参数相关性分析和河流机理性水质模型分析,确定模型的输入因子,从而构建不同结构的BP人工神经网络模型。以实测的月水文、水质、降水量资料进行模型的训练和检验,结果表明:对NO-3-N和TN的模拟结果精度较高,不同结构的模拟结果相对误差在18%以内;对NH+4-N的模拟结果相对误差大,NH+4-N主要来源于点源排放,年内不稳定排放是模型模拟误差大的主要原因;单参数输出结构的网络模拟结果优于三参数输出结构的,单隐含层结构的BP网络模拟结果要比多隐含层结构的模拟结果更精确。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

渭河中下游及主要支流氮素沿程变化与来源

渭河作为黄河的第一大支流正面临日益严重的人类活动的影响。本研究以渭河中下游为研究区,探讨干流和主要支流水化学特征及硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)污染状况、沿程变化和可能影响因子。研究结果表明:渭河中下游及其支流水质以铵态氮超标为主。人类活动的影响已经广泛波及流域内干流和支流,部分采样点结果已经接近饮用水标准临界值。对NH4+-N而言,中游和支流流域应以防止点源污染为主,而下游则需全面加强环境保护工作,特别是污水排放的管理。对NO3--N而言,宝鸡和渭南的下游方向将是重点防范区,而支流的水肥合理利用应全面推广。     

土壤—植物系统净化地表径流非点源 污染物实验研究

利用自行设计的6 m土槽构建土壤—植物系统,以无植被土槽为空白对照,设置不同的污染物进水浓度,采用模拟径流方式进行非点源污染净化实验。结果表明：（1）植被的存在能有效滞缓径流和提高污染物去除率,其中土壤—高羊茅系统的净化效果略优于土壤—紫花苜蓿系统,其SS、NO-3-N、NH3-N、TDP、PP去除率分别达到86.61%、25.83%、52.03%、26.53%及76.59%;（2）在本研究的进水浓度范围内,浓度变化对处理系统净化效果的影响与污染物存在状态有关,进水浓度增加后颗粒态污染物去除率无显著变化而溶解态氮去除率均出现明显下降;（3）以污染物出水浓度随径流长度的变化表征污染物截留特征,SS和PP出水浓度均随径流长度增加而呈指数降低,NO-3-N、NH3-N和TDP出水浓度随径流长度增加而呈线性降低,植被及进水浓度条件对污染物截留特征无明显影响。     

中水湿地去氮效果研究

以山东省平阴中水湿地为研究对象,通过对湿地水体、底泥的氨态氮(NH3-N)、硝态氮(NO3--N)沿程变化的分析,研究湿地对中水中氮(N)的去除效果。结果表明:湿地对水体中NH3-N的去除效果较好,而作为水体中N主要存在形式的NO3--N沿水流方向却呈增加趋势,微生物硝化作用强烈。底泥中总氮(TN)沿水流方向也呈增加趋势,累计效应比较明显。研究结果为湿地设计的进一步改进提供理论支持。     

禹城市主要水体硝态氮监测及变化分析

地表水硝态氮(NO3--N)污染与人类健康以及水体生态环境密切相关。以潘庄灌区的禹城市主要水体为例,采集研究区内10个点进行长期监测,主要监测项目包括pH值及NO3--N等水质指标。结果表明,2004年-2009年,禹城市不同水体pH值变化在6.8～8.8之间,符合地下水环境质量标准(GB3838-2002)基本限值。地下水pH值有下降趋势。不同水体pH值最低值多在7月,高值多在10月或1月。2004年-2009年禹城市主要水体硝态氮变化总体呈逐年下降趋势,地下水中硝态氮各年份间变化不大。各采样点灌溉用地表水和地下水中硝态氮含量大多在7月及10月增高,主要原因是小麦或玉米播种前施基肥后随灌溉淋溶进入水体,而受降雨量的影响不大。本研究为该区域水质安全评价提供科学依据。     

Development of a new type of anaerobic digestion process equipped with the function of nitrogen removal.

In order to develop a new type of anaerobic digestion process equipped with a nitrogen removal function, denitrification of nitrate nitrogen (NO3-N) in anaerobic acidogenesis of organic fraction of municipal waste (OFMSW) was investigated by two semi-continuous reactors. Reactor 1 and Reactor 2 were fed by 3% and 7% of solids concentration of synthetic garbage, respectively. Generation of nitrogen gas (N2) and ammonium nitrogen (NH4-N) was simultaneously observed in the low load of nitrate (NO3-N) (below 0.68 g NO3-N/L). In Reactor 1, ammonium nitrogen generation decreased as the addition of nitrate increased. Finally, the increase of the addition of nitrate resulted in the increase of acetic acid production.     

汉江上游金水河流域水电工程对流域水环境的影响

通过监测和实地调查,分析了汉江上游金水河流域水电工程对流域水环境的影响。结果表明：①电导率（EC）、总溶解性固体（TDS）、五日生化需氧量（BOD5）、重碳酸盐（HCO-3）、硫酸盐（SO42-）、总硬度（T-Hard）、溶解性金属元素Si、正磷酸盐（PO43--P）、总溶解性磷（TDP）的监测值季节性变化不显著;②化学需氧量（CODMn）、溶解性重金属元素Cr和As、营养物质PO43--P和TDP的含量在不同采样时期均不同程度的超标;③作为控制河流水化学特征的重要因素,水温（Temp）、pH值与溶解氧（DO）分别与水环境中EC、TDS、CODMn、HCO-3、氯化物（Cl-）、硝酸盐（NO-3）、氟化物（F-）、As、Cr、Si、氨氮（NH＋4-N）、硝酸盐氮（NO-3-N）和PO43--P的监测值呈显著的线性相关。已建成的水电工程在一定程度上破坏了流域的连续性,减少了水体纳污能力,降低了河流水质。因此,在研究的基础上,提出解决水电开发与环境保护之间矛盾的合理建议,为汉江上游的流域生态系统管理提供依据。     

零价铁去除地下水硝酸盐的影响因素

通过静态试验考察零价铁去除地下水硝酸盐的影响因素。结果表明：酸洗预处理可有效提高铁屑对NO-3-N的去除效果;NO-3-N初始质量浓度增加,NO-3-N去除率下降,平均去除速率升高;铁碳比为1∶2时,反应结束时NO-3-N质量浓度最低,且活性炭可吸附反应产物NH＋4-N,降低反应产生的碱度;实际地下水去除NO-3-N效果显著,试验结束时pH维持在10以下,其共存离子对pH值的变化有一定缓冲作用。     

不同氮源对黄花鸢尾净化富营养化水体的影响

利用水生植物床系统研究了不同氮源(硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐)对黄花鸢尾(Iris pseudoacorus)去除水体氮磷营养盐效率的影响,同时对植物的生长量、水体中叶绿素a含量、黄花鸢尾对氮磷的吸收利用以及氮循环细菌的分布和氧化亚氮的通量进行了综合研究。结果表明:黄花鸢尾对硝酸盐氮具有优先选择性,而对氨氮的去除效果较差。从植物总氮、总磷吸收量来看,3种氮源中硝酸盐氮>亚硝酸盐氮>氨氮;从氮循环菌分布和N2O释放量来看,硝酸盐氮>氨氮>亚硝酸盐氮。一定范围内,植物对营养盐的吸收随营养盐浓度增加而增加,但水体中营养盐浓度过高则会抑制植物的生长,浓度为80 mg/L的硝酸盐氮,亚硝酸盐氮和氨氮都对黄花鸢尾生长有抑制作用,尤其是高浓度氨氮溶液中,植物的湿重明显减少,因此,黄花鸢尾更适宜治理硝酸盐污染的水体。     

生物有机肥与水分联合调控下稻田土壤氮素变化规律

为了探究生物有机肥和控制灌溉联合调控下稻田土壤氮素变化的特征和规律,开展了水稻小区种植试验。试验设置2种灌溉模式（常规淹灌（F）、控制灌溉（C））和3种施肥模式（全施化肥（A）、生物有机肥等氮替代15%化学氮肥（B）、生物有机肥等氮替代30%化学氮肥（C））,分析水稻生育期内土壤铵态氮与硝态氮含量的变化特征。试验表明：至水稻分蘖期时,相同灌溉模式下,配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮含量均值均低于全施化肥处理,降幅为19.85%~48.78%,土壤硝态氮含量均值是生物有机肥等氮替代30%化学氮肥的处理低于全施化肥处理,降幅为15.35%~33.08%;而从水稻拔节期起,相同灌溉模式下配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮平均含量比全施化肥处理增加了12.71%~56.26%,除FB处理硝态氮含量降低外其余配施生物有机肥处理的土壤硝态氮平均含量比全施化肥处理增加了19.21%~105.80%。控制灌溉的水稻全生育期土壤硝态氮含量显著高于常规淹灌（P＜0.05）,而土壤铵态氮含量则是常规淹灌高于控制灌溉。结果表明：生物有机肥配施化肥有利于水稻分蘖期后土壤铵态氮和硝态氮含量的积累,提升了稻田土壤氮素的养分累积,其中生物有机肥等氮替代15%化肥的效果较好。控制灌溉使得土壤硝态氮含量增加,同时也减少了土壤铵态氮的含量。综合考虑环境与经济效益,控制灌溉与生物有机肥等氮替代15%化肥的稻田水肥管理模式较好。     

活性炭+陶粒复合滤料的再生水深度处理试验研究

针对济南某水厂出水,采用混凝沉淀+臭氧+复合滤料生物滤池组合工艺,对城市再生水进行深度处理。在臭氧消耗量和反应时间分别为5 mg/L和10 min,空床停留时间(EBCT)为15 min的条件下,臭氧/复合填料生物滤池对浊度、CODMn、UV254、NH3-N、NO2--N的平均去除率分别为75.1%、48%、54.6%、83.1%、76.6%,出水水质分别降为:0.56NTU、3.1 mg/L、0.052 cm-1、0.37 mg/L、0.04 mg/L。     

天津某水库无机氮分布规律

以天津某水库为研究对象, 分析水库不同季节无机氮的分布规律和库水环境因子的相关性, 探讨无机氮的形态变化。研究结果表明: 库中位置的温度低于进水和出水。溶解氧质量浓度进水高于出水方向, 中间位置的溶解氧 质量浓度最高。夏季 ORP 低于秋季, 氧化性越强则硝化反应越强, 氨氮质量浓度低于夏季。TDS 随深度增加而降 低, 出水方向离海岸更近, 水体的 TDS 更高。秋季 pH 高于夏季。NH3-N 西岸高于东岸, 进水方向质量浓度高于出 水方向。NO2- N 多数站点随深度增加质量浓度减小, 盐度与 NO2-N 呈现出显著正相关性。氨氮和硝态氮质量浓度占比都是春季> 夏季> 秋季。溶解态无机氮( DIN) 以硝态氮为主, 平均占比 81. 97% 。