岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

基于环境税的两部门政策与农业面源污染规制

在面源污染经济规制方面,现有文献对于环境税、财政补贴、环保罚款等政策的研究取得了丰富的理论成果,但对于多种经济规制工具的结合研究,特别是对基于环境税的两部门规制政策(two-part instruments)的研究仍有较大的空间.两部门规制政策既具备最优庇古税(first-best Pigouvian tax)的特征,同时对于监管和执行的信息需求可以实现最小化.该文在一个局部均衡框架下,比较研究了5种不同情境下,基于环境税的两部门政策对农业面源污染的规制效应.结果表明:基于环境税的两部门规制政策会诱导道德风险,因为面源污染不仅与污染性要素投入本身有关,而且与要素投入的使用方式关联.实现社会最优面源污染排放的政策组合至少有2种:①对污染性要素投入征税,对耕地的使用进行补贴的政策组合;②对农业产出和高污染、低成本的粪肥使用行为征税,而对非污染性要素投入和低污染、高成本的粪肥使用行为进行补贴的政策组合.     

无机碳源对零价铁介导的自养脱氮序批式反应器处理高氨氮废水的影响

无机碳源作为自养微生物的能量来源,是影响自养脱氮细菌富集的重要因素。文章通过添加不同量的KHCO3作为ZVI介导的自养脱氮体系中无机碳源,研究反应体系的脱氮效果影响趋势以及适宜的无机碳源添加量。结果如下:1)KHCO3作为无机碳源可以显著提高NH^+4-N去除率,KHCO3添加量越多,其NH^+4-N去除率越高。KHCO3添加量分别为2 g,1 g,0.5 g的SBR反应器R2,R1,R0.5的NH^+4-N去除率分别为98.39%,65.18%,44.56%,相较不添加KHCO3的R0分别提高86.5%,53.29%,32.67%。ZVI的添加会降低KHCO3对NH^+4-N氧化的促进作用。2)KHCO3可明显提高TIN去除效果,促进总氮脱除的高低顺序是R1>R0.5>R2,SBR反应器R2,R1,R0.5的平均TIN去除率分别为19.01%,32.04%,27.62%,相较于空白组R0分别提高了10.60%,23.63%,19.21%。3)KHCO3可中和硝化反应产生的H^+,对反应体系具有缓冲作用,可使微生物处于较适宜的酸碱环境中,更有利于反应器的稳定运行。4)适量的无机碳源KHCO3可以促进氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的活性。该研究探讨了无机碳源在零价铁脱氮体系中的影响趋势,为铁型脱氮技术提供了理论支撑。     

不同光源对4种蔬菜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响

为了解不同光源或光源组合对茄子、辣椒、番茄、黄瓜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响,在4种基本光源的基础上,比较了不同光源处理下不同蔬菜植株叶片的叶绿素荧光参数、可溶性蛋白和可溶性糖含量。结果表明:红蓝光源不利于4种蔬菜幼苗叶片光合色素的形成,茄子、辣椒、番茄和黄瓜叶片中的光合色素含量分别在2白4红2黄、3白3红2黄、8黄或8红、8白光源下最高;茄子和番茄幼苗叶片在红蓝光源下,辣椒和黄瓜在3白3红2黄光源下,最大光化学效率和实际光化学效率都最大;茄子和辣椒幼苗在红蓝光源下所受非生物胁迫最小,叶片中可溶性蛋白含量最低,而番茄和黄瓜分别在3白3红2黄和8白光源下的可溶性蛋白含量最低;红蓝光源可明显增加4种蔬菜幼苗叶片的可溶性糖含量,对幼苗的形态建成有积极的影响。在冬春季蔬菜育苗生产中,可根据不同光源优势为不同种类蔬菜组配光源,以促进幼苗生长发育。     

贮运条件对草莓主要色素成分稳定性的影响

草莓在贮藏和运输期间会产生褪色现象,花青素含量逐渐减少。为研究光照时间、温度、pH、金属离子对草莓花青素的影响,探索合适的加工与贮运条件,在花青素含量保持一致的情况下设置4种反应条件,探讨光照时间、温度、pH、金属离子对草莓花青素的影响。草莓花青素在自然光下照射8 h,吸光度值下降25%,温度高于60℃后,吸光度值下降67%。当pH>7时,吸光度值下降85%,添加Na⁺、Mg²⁺后的色素提取液反应2 h后所测吸光度值分别保持在0.070和0.050左右,而添加Fe³⁺后测得的吸光度值下降87%。实验结果表明,草莓在贮运过程中应避光、低温、保持酸性条件,且避免与铁制品接触。     

深圳茅洲河下游沉积物中多环芳烃来源分析与生态风险

为研究茅洲河沉积物中多环芳烃的来源与生态风险,于2016年8月采集茅洲河柱状沉积物9根,使用GC-MS分析了16种多环芳烃(PAHs)。结果表明,沉积物中ΣPAHs范围为:453.7～998.1 ng·g-1,平均含量为708.3 ng·g-1,呈入海口与上游浓度较高、中下游浓度相对较低的分布特征。0～0.5 m层、0.5～1.0 m层和1.0～1.5 m层16种多环芳烃浓度分别为(855.4±81.3)、(739.7±70.3)ng·g-1和(570.3±54.2)ng·g-1。多环芳烃环数呈4环5环6环3环2环变化趋势。茅洲河0～0.5 m沉积物中多环芳烃主要来自于草、木和煤等燃烧源的不完全燃烧,0.5～1.0 m层主要来源于不完全燃烧和混合来源,1.0～1.5 m层主要来源于混合源,其次为燃烧源,且出现了石油源。研究区内沉积物中苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(BkF)、茚并(1,2,3～cd)芘(IcdP)和苯并(g,h,i)芘(BghiP)在各点位均有检出,因而可能会对生物产生毒害作用,其余组分在各采样点的含量均低于有效应区间低值(ERL),对生物几乎无毒副作用或毒副作用不明显,生物有害效应概率10%。     

亚热带农业小流域水体氮素及其稳定同位素分布特征

为控制流域氮素养分流失、改善流域水体环境,以亚热带典型农业小流域脱甲河为研究对象,对表层水体铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3--N)浓度和水体硝态氮δ~(15)N(δ~(15)N-NO_3-)、沉积物有机质δ~(15)N(δ~(15)N-Org)浓度进行了连续试验观测,分析氮素浓度及其稳定同位素值的时空特征,探讨影响氮素分布的环境因子及水体NO_3-和沉积物有机质氮素的可能来源。结果表明:水体NO_3--N浓度明显高于NH_4~+-N,均值分别为1.62 mg·L~(-1)和0.90mg·L~(-1),并且分别在6月、8月及冬季较高;城镇区和农田区水体NH_4~+-N浓度与其他类型区差异显著(P0.05),并且显著高于其他水体;NO_3--N浓度在城镇区、农田区及山间林地区较高,水库区较低。支流NH_4~+-N浓度高于干流,均表现为冬季春季夏季秋季;干流、支流NO_3--N浓度分别表现为冬季夏季秋季春季、秋季冬季夏季春季。源头和出口处水体均表现为NO_3--N浓度高于NH_4~+-N,源头处氮素浓度低于出口处。水体δ~(15)N-NO_3-及底泥δ~(15)N-Org值分布范围分别为-19.87‰~8.11‰和-0.69‰~6.51‰,水体δ~(15)N-NO_3-最高值在Ⅲ级河段,最低值出现于Ⅳ级河段,各级河段间水体δ~(15)N-NO_3-11月差异较小,而1、2月差异明显;河流底泥δ~(15)N-Org最高值也位于Ⅲ级河段,而最低值则在Ⅰ级河段,Ⅲ、Ⅳ级河段δ~(15)N-Org值随时间变化趋势较为一致,Ⅰ、Ⅱ级河段δ~(15)N-Org最小值出现于1月。总之,脱甲河水体存在氮素污染现象且以外源输入为主,水体氮素来源主要为土壤有机质、人工合成肥料及陆源有机质,开展流域氮素分布及来源研究对认识流域尺度氮污染物的源解析具有一定科学意义。     

亚热带区域农业面源污染流域源头防控机理与技术示范

日益剧增的农业面源污染使得亚热带流域环境可持续管理面临巨大挑战。亚热带红壤丘陵地区的丰富降水、复杂多样土地利用方式和高强度氮磷投入,导致了该地区水文过程、氮磷元素生物地球化学过程、以及氮磷污染物迁移转化规律的复杂性。从"十一五"至今,我们以亚热带丘陵区典型金井小流域为对象,研究建立流域多尺度环境监测系统,准确定量流域氮磷平衡特征,精确解析流域氮磷迁移规律与输出通量;构建以水文和氮磷过程为主要对象的分布式栅格流域生源要素管理模型(CNMM),制定流域氮磷环境安全控制标准,开发流域环境安全评价和污染源头防控决策支持系统;研发针对农田养分流失、分散型农村生活污水和养殖业废水的绿狐尾藻生态湿地消纳技术,探索农业氮磷减控关键途径,构建流域面源污染源头防控技术体系,并进行了大规模的推广应用与示范。这些结果将巩固和加强亚热带区域农业面源污染流域源头防控的应用基础研究,为实现流域环境的生态管理、质量恢复和生态系统服务功能提升提供理论依据。     

连续光照及光质对水培生菜生长及营养品质的影响

以罗马生菜为材料,研究在不同LED光质下采前连续光照24、48、72 h对生物量和营养品质的影响。结果表明,连续光照24 h后,生菜叶片中硝酸盐含量大幅下降,随着连续光照时间的增加,硝酸盐含量趋于稳定。地上鲜重、可溶性糖、VC含量在连续光照48 h后增幅最大,之后趋于稳定。可溶性蛋白含量随连续光照时间的增长而轻微下降。R/B=4、连续光照48 h对生菜生物量及营养品质的提高效果最好。     

PMF模型的影响因素考察——以某铅锌矿周边农田土壤重金属源解析为例

正定矩阵因子分解模型(PMF)可用于污染源未知情况下的土壤中重金属来源解析,但对数据样本敏感,结果波动大。为探究PMF模型对土壤重金属源解析的适用性,本研究以湖南省水口山铅锌矿周边农田土壤为研究对象,考察成分谱元素种类和异常值剔除两个因素对PMF模型解析结果的影响。根据成分谱中有无地壳元素和是否剔除异常值,建立4种数据样本,对PMF模型结果进行比较分析。结果表明:根据散点图剔除2个异常样本后未改变分类结果,仅改变各源贡献率;引入6种地壳元素后PMF模型的源轮廓(源数量和贡献元素)均发生变化。在成分谱中增加地壳元素后,源解析结果受异常值影响小,结果更稳定且容易解释。因此,应将地壳元素引入成分谱并对数据进行预处理,可较好地保证源解析结果的稳定性和可信度。结合文献和该地区实际情况对模型结果进行解读,最终确定5个来源:Pb、Zn、Cd和Sb主要来自铅锌矿的采选及冶炼等工业活动源(26.81%),As和Hg主要来自污水灌溉和农药化肥施用等农业活动源(14.68%),Cr、Ni、Co和Mo主要来自土壤母质源(24.41%),Mn和Fe主要来自铁矿石开采和交通运输源(16.39%),Al和Ca主要来自矿石风化源(17.72%)。