宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月—2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO4^3--P的扩散通量进行了估算。结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·m^-2·d-^1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源。     

向海洪泛湿地土壤对氮和磷的滤过截留作用及影响因素分析

通过野外采集土壤样品,利用自行设计的有机玻璃柱对向海国家级自然保护区内霍林河典型洪泛湿地土壤对配制溶液中的N和P的滤过截留作用进行了实验模拟研究。结果表明向海洪泛湿地土壤在垂直方向上对N和P具有很强的滤过截留作用,经过60cm厚土层的滤过截留后,配制溶液中的总N(TN)、总P(TP)、NO3--N、NH4 -N、PO43--P的浓度均减少90%以上。对遴选的洪泛土壤对N和P滤过截留作用的影响因子进行了灰色关联分析,得出了洪泛湿地土壤对N和P滤过截留作用的影响因子的强弱排序。     

基于固着藻类反应器的生态沟渠构建

为使池塘循环水养殖系统中人工湿地出水更加满足养殖水质要求,在长×宽×深为150 m×0.5 m×0.6 m的养殖池塘排水沟内借助固着藻类反应器原理设计构建了生态沟渠,研究了生态沟渠对人工湿地出水溶氧恢复状况及深度净化效果。研究结果显示,人工湿地出水溶氧经过生态沟渠后显著提高至4.41～7.91 mg/L,pH值显著提高（P﹤0.05）。在150?m长度范围内,生态沟渠水中溶氧量随着沟渠长度的增加呈线性增加的趋势（P﹤0.05）。生态沟渠对人工湿地出水中NH4+-N、IMn和PO43--P等具有进一步去除效果,去除率分别达19.46%、13.38%和31.09%,对总大肠菌群的去除率范围在12.5%～78.13%。上述结果表明基于固着藻类反应器的生态沟渠能使人工湿地出水溶氧低的状况得到改善,N、P等物质得到进一步去除,可以作为与人工湿地配套的水回用系统。     

添加造纸白泥对猪场废水厌氧消化液中氮磷回收的影响

以造纸废弃物白泥作为pH调节剂,利用MAP沉淀法回收厌氧消化液中的氮磷,并采用曝气的方式提高消化液pH值和造纸白泥的溶解性,研究了造纸白泥的添加量和曝气时间对厌氧消化液中氮、磷回收效果的影响,并考察了曝气过程中pH、COD、PO34--P、NH3-N、Mg2＋、Ca2＋的变化规律。结果表明造纸白泥的添加量为8g.L-1,曝气时间为120min时,PO34--P和NH3-N的回收率分别达到98和59,出水的PO34--P和NH3-N浓度分别为0.98mg.L-1和60.66mg.L-1,均达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596—2001）的要求,同时,COD的去除率为45;如果仅用曝气方式处理,120min后PO34--P和NH3-N的回收率仅分别为66和41,均未达到排放标准要求。可见,与仅用曝气方式处理相比,添加造纸白泥协同曝气对厌氧消化液中氮磷的回收有明显的效果。     

灌排调控的稻田排水中氮素浓度变化规律

基于农田排水氮素浓度及湿地进出口断面总氮（TN）、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）浓度的监测,研究了灌溉排水措施以及沟塘湿地对农田排水中氮素浓度变化的影响。结果表明,控制灌溉的水稻全生育期稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规灌溉处理低12.08%、20.33%和13.51%;控制排水处理下稻田排水中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别较常规排水处理低2.21%、7.08%和20.92%;湿地出口水体中TN、NH4+-N和NO3--N浓度分别比入口降低了16.8%、14.4%和50.9%,湿地水体中TN、NH4+-N、NO3--N浓度随时间近似服从指数函数衰减趋势。控制灌溉、控制排水及沟渠塘湿地系统的调控措施对农田排水中氮素的净化效果比较显著。     

湖滨林草复合缓冲带对泥沙和氮磷的拦截效果

通过田间试验设置3种林分密度的杨树-草复合缓冲带,即杨树株行距分别为:2 m×5 m(T1)、4m×5m(T2)、6m×5m(T3),研究了不同林分密度杨树-草复合缓冲带在自然降雨条件下对地表径流中泥沙和氮磷的拦截效果。结果表明,杨树-草复合缓冲带能显著减少地表径流量以及泥沙和氮磷的径流流失通量,且流失通量随林分密度的增加而减少;林冠截留量随林分密度的增加而增大;缓冲带减少了47.1%~58.7%的地表径流量,拦截了径流中74.4%~86.3%的泥沙,54.5%~68.1%的总氮和62.3%~77.5%的总磷;缓冲带T1对径流中泥沙和颗粒态氮磷的截留效率明显高于缓冲带T2和T3,而对径流中NH4+-N、NO3--N和PO43--P的截留效率与缓冲带T2相比差异不显著;降雨强度对缓冲带截留效率的影响要比降雨量大。这表明缓冲带植被栽植密度对其截留效率的影响与污染物的类型和形态有关,即对泥沙和颗粒态氮磷的影响要大于对可溶态氮磷的影响,且林分密度对缓冲带截留效率的影响主要归因于林冠的截留作用。     

曝气在沉淀法回收沼气发酵液氮磷中的作用

以畜禽养殖废水经厌氧消化处理后的沼气发酵液为研究对象,采用曝气吹脱的处理方式。研究了进水方式,曝气强度,水力停留时间（HRT）对发酵液pH值提升效果的影响。并考察了曝气过程中PO43--P、NH4+-N、Mg2+、Ca2+、化学需氧量（COD）的变化规律。结果表明：发酵液pH值在曝气2 h内提升明显,可迅速从7.27达到8.5,之后则变化较缓慢,12 h后可基本达到最高值9.3,为沉淀法回收氮磷提供了有利的pH值条件。间歇式进水pH值提升效果优于连续式进水,增大曝气强度和HRT可加快pH值提升速度,HRT越大pH值提升幅度越大。曝气过程中发酵液的PO43--P、NH4+-N、Mg2+、Ca2+、COD均呈规律性下降趋势,磷回收率可达65%左右,氮回收率为20%～40%,同时发酵液COD可下降20%～30%。曝气方式亦可以起到搅拌的作用。试验证实了采用化学沉淀法对厌氧发酵液进行氮磷回收时采用曝气处理可提升pH值。     

潜流人工湿地中3种基质对氮磷净化的影响

通过潜流人工湿地装置,采用间歇运行方式考察不同停留时间下土壤、砾石、炉渣基质在以NO3--N、NH4+-N和PO4--P为主要氮组分的模拟污水对污水中氮的净化效能,并研究湿地系统基质与pH变化、NO3--N和NH4+-N净化效率的关系。结果表明,当水力停留时间为10d时,土壤-炉渣湿地的N,P净化效能高于以其他基质构建的湿地。在试验周期内,各基质的人工湿地系统NH4+-N的净化效率均高于NO3--N的净化效率,氮素的净化效能上层大于下层,湿地系统中pH值先降低后升高的拐点可作为NH4+-N氧化反应结束的指示参数。     

废弃韭菜在垄沟水中的腐解特征及其水环境效应

废弃韭菜垄沟原位腐解是滇池北岸韭黄生产过程中废弃物处置的普遍方式,这种粗放的废弃韭菜处置方式是引起滇池水富营养化的主要原因之一.通过田间调查和室内培养试验,探讨了废弃韭菜在垄沟水中腐解特征及其对周边水净化植物生长的影响.结果表明,有废弃韭菜腐解的垄间沟渠水体TN,NO-3-N,NH+4-N,TP,CODCr浓度分别是无韭菜腐解的垄间沟渠水的15.5,4.4,24.1,5.5,8.3倍,表明韭菜腐解导致垄沟水质严重恶化.室内培养实验表明.随着培养时间延长.水中TN,NO-3-N,NH+4-N,TP,H2PO4--P,CODCr浓度逐渐增加.第12 d水中TN,NO-3-N,NH+4-N浓度达最大,然后逐渐下降;而磷(TP,H2PO4--P)和CODCr浓度达到最大时间分别是6和15 d;韭菜腐解导致水pH明显下降.水体铵浓度过高导致垄间水体净化植物满江红、青萍中毒,12 d后满江红全部死亡,青萍也有中毒迹象,到第15 d死亡率也达到60%.     

稻田露水对水稻生长的影响研究

露水凝结是水田生态系统普遍发生的气象现象,露水作为水田生态系统重要的环境因子具有多方面的生态效应,露水易于被作物叶片吸收,在夜间调节补充叶片水分,保持冠层叶面湿度,减少作物蒸腾作用,也可补充必要的氮、磷等营养元素。为揭示露水在水稻生长中的作用及意义,于2013年水稻生长期对三江平原水田露水凝结量及有效态营养元素含量进行监测和分析。结果表明,试验区作物生长期露水凝结量为28 mm,试验期露水占同期降水量的8.3%,露水中NO3--N含量显著高于NH4+-N和PO43--P含量(P0.05),水田露水中氮、磷营养物质的浓度均高于雨水(P0.05)。试验区未出现酸露现象,水田露水呈偏酸性,p H均值为6.37,露水不会腐蚀作物叶片。经监测计算,7—10月水田露水中NH4+-N、NO3--N和PO43--P的输入量分别为0.11 kg-hm-2、0.22 kg-hm-2、0.04 kg-hm-2,生长期露水量明显高于叶面肥的喷施量,露水中NH4+-N、NO3--N和PO43--P的输入量是叶面肥的近百倍。露水可有效地被水稻吸收,促进作物生长,是高效潜在肥料来源。露水是水田生态系统水分循环和养分循环不可缺少的输入项。     

汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应

[目的]研究汉江水源区生态沟渠对径流氮、磷的生态拦截效应,为农业非点源污染的控制提供重要参考和依据。[方法]设置生态沟渠在不同时间对不同断面水体进行监测。[结果]同段沟渠内,侧面外来水对沟渠径流氮浓度变化影响比磷浓度变化明显;径流TN,NO3-N浓度在上游、中游和下游断面变异系数分别达到19.81%~31.88%,9.57%~16.73%和32.14%~42.81%;NH+4-N和TP在4个断面变异系数在33.33%~88.46%范围内变化;生态沟渠断面之间,水草拦截净化沟渠段氮、磷含量降低幅度在9.52%~31.11%。[结论]沟渠生态拦截对径流氮素净化效果较明显,同时适当布局拦沙工程可以削减磷素流失。     

干湿条件对沟渠沉积物净化水体氮素的影响研究

为了探讨干湿条件对沟渠沉积物净化氮能力的影响,通过模拟试验研究了不同干涸再水淹条件对沟渠沉积物净化水体氮能力的影响。结果表明,初始浓度约为4.5mg/L,随着干涸时间的增加,沟渠沉积物对NH4+-N的净化效率提高;水中NO3--N均呈先增加后减少趋势;连续水淹(CW)、干涸4d再水淹(DFW)及干涸8d再水淹(DEW)条件下,总氮去除率分别为84.5%,90.2%,93.3%。经干涸处理的沟渠沉积物对NH4+-N的去除效率明显高于连续水淹方式下的去除效率,也促进了反硝化作用的进行;当水中总氮浓度不高于10mg/L时,沟渠短期干涸(8d)再水淹,有利于沉积物对氮的去除。试验初期水中氮素减少主要是由于沉积物的吸附作用和微生物的利用。因此,在降雨季节三江平原干湿变化有利于沟渠沉积物对氮的去除。     

改进灰色模式识别模型评价洱海雨季灌排沟渠水质

为揭示洱海流域农田生产与农村生活单元交替分布对灌排沟渠水质的综合影响及污染物贡献率,选取流域典型灌排沟渠不同断面进行连续取样观测,在分析化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)及铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)浓度变化特征基础上,采用"中心化"灰色模式识别模型和综合平均污染指数对沟渠农田入口-农田出口-村落出口-农田出口-村落出口-农田出口断面水质进行综合评价。结果表明:沟渠断面TP和总可溶磷(totaldissolved phosphate,TDP)浓度沿水流方向持续增加,TN和硝态氮(nitrate nitrogen,NO_3~--N)浓度先增加随后稳定,沟渠农田出口段NH_4~+-N和COD浓度分别削减13.43%～57.88%和2.88%～19.33%,而流经村落段浓度相应增加。灰色模式识别模型分析发现沿水流方向沟渠断面水质类别分别为Ⅲ类、Ⅱ类、Ⅳ类、Ⅳ类、Ⅴ类和Ⅴ类,综合平均污染指数法表明沟渠中TN和COD是水体主要污染因子,而NO3--N是水体TN的最主要形态。该研究可揭示洱海流域氮磷污染来源与贡献,为明确面源污染防治的主要污染因子提供科技支撑。     

氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响

利用D饱和最优设计研究了氮磷肥对黑土浅层土壤氮素累积和移动的影响,结果表明,氮磷肥对NO-3 -N含量的影响随着土层的加深逐渐减弱,并且施用尿素的NO-3 -N累积大于施用硝铵。在降雨高峰期存在NH+4 -N向下层土壤的移动,其移动时间滞后于NO-3 -N。尿素施入土壤后对NH+4 -N的累积无明显影响,对NO-3 -N的累积有促进作用。而不同用量的NH+4 -N肥的施入则促进了NH+4 -N的移动和累积。因此黑土玉米农田生态系统氮素做追肥时尿素和硝铵相比尿素更易造成地下水的硝酸盐污染。黑土玉米农田生态系统在作物拔节前期向土壤中施入氮素,将造成这一时期NO-3 -N对地下水的短期污染。     

一个改进的土壤铵、磷和钾等温吸附新模型

土壤对养分的吸附特性是土壤化学和植物营养学的重要研究内容。9个供试土壤的NH4+、PO43-和K+吸附试验表明,Langmuir、Freundlish和Temkin等温吸附方程对其有较好的拟合效果,但亦有部分供试土壤的拟合精度不良。本文引进种群生态学的"形状因子d"概念,在Langmuir方程基础上构造了一个新的吸附模型。理论分析表明,新吸附模型综合反映了3个等温吸附方程所描述的吸附特征。模拟结果表明,等温吸附方程模拟不佳的供试土壤,用新模型模拟均能达到显著水平;新吸附模型的拟合精度(R2)高于3个等温吸附方程,且标准差最小。形状因子d的变化幅度在0.608 0～2.929 0,体现了土壤理化性质对NH4+、PO43-和K+等温吸附曲线形状的影响。新吸附模型和Langmuir方程的NH4+、PO43-和K+的qm值之间的线性相关系数分别为0.851 5**、0.825 8**和0.912 8**(n=9)。土壤理化性质分析表明,新吸附模型的PO43-和K+的qm值与土壤有机质之间、土壤NH4+和K+的qm值与CEC之间均有显著水平的线性正相关。NH4+的qm值与土壤碱解氮含量亦呈显著水平的线性正相关,而PO34-的qm值与土壤有效磷含量则呈显著水平的线性负相关。数学形式简洁的新等温吸附模型为采用统一模式定量处理土壤对NH4+、PO43-和K+的吸附特性提供了一条新途径。     

沟渠在控制农业面源污染中的作用

农业面源污染日益严重,其中的N、P是造成农田附近水体富营养化的重要成因。沟渠是农田系统中的重要组成部分,它具有重要的水文功能和生态功能。将沟渠改建为生态沟渠,发挥它的截留沉淀、植物吸收、沉积物吸附和微生物降解作用,对去除农业面源污染中的N、P具有重要意义。沟渠可以单独的沟渠形式或与水塘等其它处理方式组成复合系统,实现对农业面源污染的控制。     

人工湿地中氨氮反应与pH变化关系的研究

在三江平原气候条件下,配制以NO-3-N、NH+4-N和P(PO-4-P为主要成分的模拟进水,通过间歇运行方式,考察潜流人工湿地模拟系统中氨氮反应与pH变化的关系.结果表明,湿地系统对高pH值进水具有缓冲作用.在运行期间,土壤-炉渣湿地上层pH小于下层pH值,土壤湿地上层pH大于下层pH值.随着停留时间(HRT)的增加和NH+4-N浓度的降低,湿地系统中的pH值呈现规律性变化,土壤-炉渣湿地的氧化还原电位(ORP)与pH值呈负相关.湿地系统中pH值变化曲线的拐点可作为NH+4-N反应结束的指示参数.     

生态沟渠对小流域农田排水中氮磷的拦截效果研究

农田养分大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究自然降雨排水条件下生态沟渠对稻作区小流域农田排水中氮(N)、磷(P)的拦截效应具有重要意义。以流入湘北津市市毛里湖区的生态沟渠为研究对象,连续2年系统研究多级植物组合截留后N、P的沿程变化规律及拦截效率。结果表明:生态沟渠对稻作区小流域农田排水中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP均有一定的拦截净化作用。2016年和2017年生态沟渠对农田排水中TN平均拦截率分别为58.49%、47.61%,对NH_4~+-N平均拦截率分别为77.29%、69.72%,对NO_3~--N平均拦截率分别为58.77%、47.79%,对TP平均拦截率分别为67.07%、54.47%。总体认为,生态沟渠能有效拦截农田排水中N、P,减轻周围环境受纳水体的污染负荷。     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

辽河上游河岸植被过滤带对地下渗流中氮磷截留效果的影响

河岸植被过滤带可以有效地截留阻控农业非点源污染物向水体中迁移。选取辽河上游地区,构建杂草带T1(对照)、草木犀带(Melilotus suaveolens L.)T2和草木犀与枫杨(Pterocarya stenoptera C.DC.)混合带(T3林草带)3种类型人工河岸植被过滤带,通过野外试验区2年的实地观测,对寒冷地区不同类型及不同宽度植被过滤带截留地下渗流中氮磷的能力进行了初步的研究。结果表明:各类型河岸植被过滤带对地下渗流中不同形态氮磷中的铵态氮(NH4+-N)截留效果最好,平均截留效率为18.03%~62.20%。13m宽的林草带对NH4+-N截留效率最高可达77.45%。13 m宽的林草带对总磷(TP)和可溶性磷(DP)的最高截留效率分别为62.15%和80.01%。总体上林草带对各形态氮磷截留效果最好,其次是草木犀带。植被过滤带各植物对氮磷的累积能力大小依次是枫杨草木犀杂草,对草木犀地上部分进行收割,单次可去除氮的含量范围为15.21~26.78g/m~2,磷的含量范围为0.72~1.27g/m~2。