亚热带典型农林流域面源磷负荷估算与源解析

选取亚热带典型农林流域——金井河流域为研究对象,构建流域面源磷负荷估算模型,对流域面源磷负荷进行估算,并解析各形态磷负荷的空间分布特征。采用改进的输出系数模型和修订的通用土壤流失方程（RUSLE）分别建立模型的溶解态磷和吸附态磷模块,同时利用贝叶斯统计反演得到输出系数模型的参数后验分布以提高模型模拟精度。模型总磷负荷模拟值与观测值的误差绝对值为3.3%~27.1%,溶解态磷的决定系数（R²）和纳什效率系数（NSE）分别为0.84和0.82,吸附态磷的R²和NSE分别为0.68和0.65,模型对溶解态磷负荷的模拟效果优于吸附态磷。流域面源总磷负荷平均为64.3 kg·km^-2·a^-1,其中溶解态磷为29.6kg·km^-2·a^-1,其空间高值区主要集中在农田和村镇区域,林地、农田、居民地溶解态磷负荷分别为13.4、40.5、31.1 kg·km^-2·a^-1;流域吸附态磷负荷平均为34.7 kg·km^-2·a^-1,其空间高值区多分布在林坡地,林地、农田、居民地吸附态磷负荷分别为43.1、16.5、4.5 kg·km^-2·a^-1。研究表明,亚热带丘陵区面源磷负荷的治理需要根据不同形态磷负荷输出空间分布差异有针对性地开展管控措施。     

两种水旱轮作稻田一氧化氮排放及其主要影响因素

应用静态暗箱/化学发光氮氧化物分析法分别对成都平原水稻-小麦和水稻-油菜两种水旱轮作稻田进行了一个轮作周期的一氧化氮(NO)排放速率定位观测,分析了NO排放速率特征及施氮、土壤温度、土壤湿度对NO排放的影响。结果表明:成都平原水稻-小麦和水稻-油菜轮作稻田NO平均排放速率分别为(8.3±3.7)μg·m^-2·h^-1和(7.2±5.4)μg·m^-2·h^-1,而整个轮作周期NO排放总量分别为(58.1±29.2)kg·hm^-2和(37.4±14.0)kg·hm^-2。施氮既是NO排放峰出现的主要原因,也能显著增加NO排放量,并且其增加效应在水稻季更明显。整个轮作周期NO排放量超过一半来自水稻季,旱季和休闲期NO排放量较少,休闲期NO高排放主要是作物收获后翻地引起的,因此减少休闲期翻地次数可能会有效减少NO排放。土壤水热状况是影响NO排放的重要环境因素,土壤温度与NO排放速率呈线性关系,但土壤湿度对NO排放的影响较为复杂,在土壤湿度条件较差的作物季,土壤湿度的提高有利于NO排放,而当土壤湿度较好时,土壤湿度的提高会抑制NO排放;同时,土壤水热状况较差也是造成土壤NO负排放(吸收)的重要原因。     

猪粪施用对成都平原稻季氨挥发特征的影响

采用通气法开展田间小区原位监测试验,分别设置对照、常规化肥、猪粪和化肥配施、单施猪粪等7个处理,探讨不同比例猪粪施用对稻田氨挥发特征及环境、效益的影响.结果表明,氨挥发通量在施肥后的第2 d达到峰值,然后迅速下降,氨挥发主要集中在施肥后的1周左右.在整个监测期间,氨挥发平均通量为2.87~5.89 kg·hm^-2·d-1,氨挥发累积量为43.72~87.38 kg·hm^-2,占氮肥施用量的24.27%~29.17%;猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理能降低氨挥发累积量4.21%~16.74%,猪粪和化肥配施也有效降低了田面水铵态氮和硝态氮浓度,单施过量猪粪则促进了氨挥发;氨挥发通量与田面水铵态氮浓度呈明显线性正相关.猪粪和化肥配施处理较常规施肥处理稻谷增产196~779 kg·hm^-2,同时猪粪的施用也降低了稻田肥料投入成本,有效提高了农民纯收入.综合环境及经济效益,化肥+猪粪50%处理的猪粪投入量最佳,稻田猪粪消纳量为13 264.54 kg·hm^-2,生猪承载量为20.19头·hm^-2.     

巢湖流域厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准测算

为制定巢湖流域厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准,通过额外成本、生态服务价值增量和环境成本测算方法,确定肥东县牌坊乡中心社区应用土壤净化床的生态补偿标准。结果表明,应用土壤净化床系统处理该地区农村生活污水所需理论生态补偿量为123.24万元·hm^-2·a^-1,其中额外成本58.89万元·hm^-2·a^-1,生态服务价值增量68.11万元·hm^-2·a^-1,环境成本-3.76万元·hm^-2·a^-1。在土壤净化床运行过程中,农户可获得收益5.45万元·hm^-2·a^-1,无需得到额外补偿;水源涵养区政府自行承担额外成本投入的58.89万元·hm^-2·a^-1,下游地区政府需向水源涵养区政府补偿环境成本3.76万元·hm^-2·a^-1;土壤净化床工艺以47.78%额外成本补偿量在消纳废弃物上作出50.84%的补偿量贡献,同时对生态环境服务价值和环境改善作出贡献;根据生态补偿测算,尽管农村生活污水处理投入的额外建设成本较高,但通过消纳废弃物产生的生态服务价值远远大于额外成本。在水源涵养区,特别是流域保护中,厌氧-土壤净化床工艺处理农村生活污水生态补偿标准能起到较好的生态示范作用,在水源涵养等生态敏感区需要地方政府给予相关政策支持,加强生态型农村污水处理系统的推广。     

不同氮肥管理方式对华北粮田N2O排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析,明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N₂O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N₂O排放;添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N₂O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N₂O减排和作物产量,小麦季推荐合理施氮量167～174 kg·hm^-2,基追比1∶1,添加DCD,土壤N₂O总排放量为 0.31 kg·hm^-2,籽粒产量6200 kg·hm^-2以上;玉米季推荐合理施氮量177～181 kg·hm^-2,基追比2∶3～1∶2,添加DCD,土壤N₂O总排放量1.70 kg·hm^-2,籽粒产量9000 kg·hm^-2以上。     

不同饲养方式下的羊产排污系数对比研究

为了对比研究不同饲养方式下的羊产排污系数,在我国云贵高原牧区选择一家以半放牧半舍饲为饲养方式的规模化羊场,在长江中下游丘陵地区选择一家全舍饲的规模化羊场作为试验地点,对不同饲养阶段的贵州半细毛羊和湖羊的产污系数和排污系数进行了测定。结果表明：产污系数方面,贵州半细毛羊的平均粪便量、尿液量、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）、铵态氮（NH⁺₄-N）、硝态氮（NO^-₃-N）、铜（Cu）和锌（Zn）产污系数分别为0.97 kg·d^-1·只^-1、0.53 L·d^-1·只^-1、318.01 g·d^-1·只^-1、7.12 g·d^-1·只^-1、2.03 g·d^-1·只^-1、2.89 g·d^-1·只^-1、41.00 mg·d^-1·只^-1、0.76 mg·d^-1·只^-1、14.77 mg·d^-1·只^-1;湖羊的数值分别为0.99 kg·d^-1·只^-1、0.56 L·d^-1·只^-1、384.76 g·d^-1·只^-1、8.98 g·d^-1·只^-1、1.56 g·d^-1·只^-1、1.46 g·d^-1·只^-1、41.34 mg·d^-1·只^-1、0.38 mg·d^-1·只^-1、41.84 mg·d^-1·只^-1。粪便量与饲料量、尿液量与饮水量之间均呈显著正相关。排污系数方面,排污系数除受产污系数影响外,还与粪便量、粪尿中污染物浓度、饲养方式等有关。排污系数与产污系数的比值（排产比）与羊饲养方式和清粪方式有关,以全舍饲为饲养方式的羊场各污染物排产比均低于半放牧半舍饲羊场。因此,在不考虑成本和养殖规模的前提下,为了控制羊养殖业对环境造成的污染,应首选全舍饲的饲养方式。     

华北农田小麦-玉米轮作体系下土壤重金属积累特征研究

通过文献查阅和采样分析,建立华北农田小麦-玉米轮作体系下土壤重金属输入、输出数据库,分析不同重金属输入源所占比例;通过模型计算不同情景下土壤中不同重金属元素累积速率和累积速率的频率分布,分析土壤不同重金属的积累特征。结果表明,本轮作体系和条件下,Cu、Zn、Cd、Ni、Pb、Cr 6种重金属元素的主要输入源为畜禽粪便有机肥,其占总输入量的比例分别是:86.1%、83.8%、76.6%、72.5%、64.3%和46.3%;Hg、As的主要输入源为磷肥,其分别占总输入量的比例是52.6%和49.5%;大气沉降也是农田土壤中Hg的重要输入源之一。华北农田小麦-玉米轮作体系秸秆还田和地下水灌溉条件下土壤重金属元素累积速率的中位值分别为:Cd0.00238mg·kg^-1·a^-1,As 0.0298mg·kg^-1·a^-1,Hg 0.001 09 mg·kg^-1·a^-1,Pb 0.050 7mg·kg^-1·a^-1,Cr0.0502 mg·kg^-1·a^-1,Cu 0.110 mg·kg^-1·a^-1,Zn0.348mg·kg^-1·a^-1,Ni0.0393 mg·kg^-1·a^-1。根据我国土壤环境质量II级标准(GB 15618-1995),本体系和条件下土壤中Cd、Cr、Ni最易超标,在农田土壤重金属污染防治中应重点关注。     

基于集约化农区种养结合的猪粪处理模式生命周期评价

以规模生猪养殖-无公害种植基地为研究对象,采用生命周期评价的方法,比较了基于种养结合的粪污直接还田、处理(堆肥、厌氧发酵)后还田以及非种养结合(肥料出售)3种情景模式的环境影响潜力。评价结果表明:通过种养结合将粪污进行农田利用,替代化学肥料的施用,对环境有积极的正效应;基于种养结合模式的养殖场粪污利用过程中,其处理后还田的环境影响潜力(2.03 kg 当量·人^-1·a^-1)显著低于直接还田模式(3.02 kg 当量·人^-1·a^-1),同时具有一定的经济效益;粪便处理环节的环境影响潜力占整体的比例最高(> 50%),其中液体粪污处理方式的选择和优化是难点和重点。建议规模化养殖场配套足够的农田以消纳养殖粪污,并发展以沼气工程为纽带的种养结合循环农业模式。     

巢湖典型农村流域面源氮磷污染模拟及来源解析

为探究巢湖典型农村流域面源氮磷污染特征及来源,以巢湖北岸烔炀河流域为对象,基于2018—2020年监测数据和流域污染源调查数据,采用改进的输出系数法,模拟了该典型流域氮磷污染输出时空变化。结果表明： 2018—2020年烔炀河流域面源污染氮、磷输出平均值分别为（261.33±173.87）t·a^-1和（11.03±9.98）t·a^-1,水雨情条件大幅改变造成污染输出的年际差异显著。源头子流域为流域面源污染总量的首要贡献者,炀河源头子流域的总氮年均输出（[32.76±21.80）t·a^-1]和烔河源头子流域总磷年均输出（[1.81±1.64）t·a^-1]最高;生活污水和土地利用的氮磷输出在炀河源头子流域最高,畜禽养殖的最高氮磷输出位于烔河源头子流域。农田对全流域面源总氮和总磷污染输出的贡献分别高达81%和52%,化肥施用强度高依然是农村流域面源污染的核心问题。流域污染组成结构的高度异质性表明农村流域面源污染防控应抓住重点,且分区、分类施策。     

CAST一体化设备处理农村生活污水工况研究

为获取CAST（循环式活性污泥法）一体化设备处理农村生活污水的适宜运行参数,分别在5种工况下研究CAST一体化设备处理农村生活污水的色度、浊度、COD、TN、氨氮、TP和磷酸盐的去除效果。结果表明,该CAST一体化设备在以下运行工况参数：（1）温度25℃、容积负荷0.20 kg·m^-3·d^-1、溶解氧2.00 mg·L^-1、曝气2 h;（2）温度25℃、容积负荷0.40 kg·m^-3·d^-1、溶解氧4.00 mg·L^-1、曝气2 h,出水COD、TN和TP能达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。在温度25℃、容积负荷0.60 kg·m^-3·d^-1、溶解氧4.00 mg·L^-1时,延长曝气时间至2.5 h,出水COD和TN可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准,同时出水TP也可得到极大改善。5种工况下,浊度和色度均能被很好去除,但氨氮均不能达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。根据农村污水处理对COD、TN和TP的排放要求,通过试验取得的运行参数能对小型CAST一体化设备在农村的应用提供指导。     

氨排放清单编制的初步研究

介绍了欧洲和美国氨排放清单研究历程、编制方法和氨排放源构成,以及中国氨排放清单研究现状,汇总并分析了氨排放清单编制方法,提出了中国进一步完善氨排放清单的建议。     

森林燃烧主要排放物研究进展

林火是森林生态系统重要的干扰因子,森林燃烧时产生大量排放物,严重影响生态环境,危害人体健康。开展森林燃烧主要排放物及其影响因素研究,对科学制定林火管理措施具有重要意义。本文基于国内外森林燃烧主要排放物方面的研究文献,针对4种森林燃烧主要排放物(含碳气体、含氮气体、PM_2.5和气溶胶等)的研究内容、排放影响因素、排放量估算参数(火灾面积、可燃物载量、可燃物含碳率、燃烧效率、排放比和排放因子等)等方面进行综述。旨在介绍该领域的研究现状,存在的问题及发展趋势,以期为我国开展森林火灾排放物的定量研究提供参考。      

安徽省农田生态系统氨排放研究

农田生态系统氨排放分人为源和自然源2种,以农田生态系统为研究对象,以氮肥施用、土壤本底、固氮植物和秸秆堆肥为统计单元,利用排放系数模型算了安徽省农田生态系统氨排放现状。2014年全省农田生态系统氨排放量为50974.0 t,其中,氮肥施用氨排放量最大,占总排放量的80.4%。在此基础上提出大气氨污染防治措施,旨在减少农田生态系统大气氨排放,提高空气质量,为科学施肥、合理综合利用秸秆等提供依据。     

我国不同林区典型乔木树种枝叶燃烧碳排放特性

[目的]对我国不同林区典型乔木树种燃烧释放含碳物质排放特性的研究,可为了解含碳气体和颗粒物对大气环境和全球碳循环的影响提供科学依据.[方法]本研究运用自主设计的生物质燃烧系统,模拟东北林区、南方林区和西南林区共19种典型乔木树种枝、叶燃烧,分析不同树种、不同树种类型及不同林区的含碳气体(CO2、CO和CxHy)、颗粒物...     

全国多环芳烃年排放量估算

根据排放因子和相关排放活动的统计资料,估算了USEPA优先污染物清单中16种PAHs的全国年排放量。结果表明,1999年16种PAHs排放总量约为9799t,其中7种致癌性PAHs排放总量约2000t。主要排放源为家庭燃煤和炼焦,两者分别占总排放量的66.6%和30.6%。在75%置信区间上,估算结果的不确定性大致为正负一个数量级。PAHs排放谱中荧蒽、蒽、芘以及高环化合物比例显著高于北美大湖地区。     

氮肥施用水平及种类对生菜产量及菜地N2O排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了氮肥施用水平及种类对生菜产量和土壤N_2O排放的影响。试验设7个处理:不施氮肥(N0),施氮112.5 kg N·hm~(-2)(N1),施氮225 kg N·hm~(-2)(N2),施氮337.5 kg N·hm~(-2)(N3),控释氮肥(CRU-N2),稳定性氮肥(SN-N2),有机无机氮肥配施(MN-N2)。对比研究了不同施氮水平和等氮量不同氮种类处理对N_2O排放特征和生菜产量的影响。结果表明,随着氮肥用量的增加N_2O排放通量增加。在试验条件下,生菜获得最高产量时的施氮量为125 kg N·hm~(-2),适量降低生菜施氮水平能有效降低N_2O气体累积排放量。相同氮水平下,SN-N2与MN-N2处理较N2处理分别增产达13.3%和17.2%,但差异未达显著水平。SN-N2处理N_2O排放总量和N_2O排放系数仅为0.80 kg N·hm~(-2)和0.36%,较常规施肥处理分别降低了84.8%和1.97个百分点。综上,在不降低生菜产量的前提下,优化氮肥施用水平并采用稳定性氮肥技术是菜地N_2O减排和减少蔬菜种植氮素损失的重要途径。     

我国河流N2O饱和度与释放系数变化及其与河流氮水平的关系研究

通过选择我国3个不同流域的河流,研究了河流N2O饱和度与释放量的时空变化及其与河流氮水平的关系,并评估了IPCC关于河流N2O的释放系数.结果显示,河流硝态氮和氨氮的浓度变化范围分别为0.023～5.24(均值1.29±0.822)mg N·L-1和0.020～40.3(均值2.54±5.47 )mg N·L-1;相应地,河流N2O饱和度和释放量的变化范围分别为90％～8213％(均值407％±1010％)及0.250～1960(均值58.3±221)μg N·m-2·h-1.不同河流N2O饱和度均呈现明显的季节变化特征,N2O饱和度几乎持续处于过饱和状态,表明河流N2O是大气N2O的源.不同类型的河流,其氮浓度水平、N2O饱和度与释放量均有显著差异,城市纳污型河流——南淝河,其氨氮浓度、N2O饱和度和释放量显著高于其他河流,均值分别达(12.5±6.10)mg N·L-1、1760％±2620％及(363±548)μg N m-2·h-1.研究发现,除南淝河外,所有径流主导型的河流,其N2O饱和度与NO3-含量存在显著线性正相关关系,说明高NO3-含量的河流能增加N2O的表观产量.除南淝河以外的河流N2O释放系数变化范围为0.05％～0.87％,均值为0.20％,较为接近IPCC的参考值0.25％.但我们的研究建议采用修正后的河流N2O释放系数(均值为0.10％),该系数更能体现河流释放N2O的实际情况.     

茶园生态系统的一氧化氮年排放特征

采用静态暗箱-化学发光法,对亚热带典型茶园不同施肥处理(常规施尿素、施有机肥和不施肥对照)条件下的一氧化氮(NO)排放通量进行了原位周年观测。结果显示:施肥茶园的NO排放量主要集中在3—9月(春夏季)的茶树生长期,占全年排放量的58%~73%;土壤铵态氮含量是茶园在春夏季NO排放通量变化的主要环境控制因素;对照、尿素、有机肥处理的NO年排放量分别为2.85、19.42、17.04 kg N·hm^-2,施肥显然大幅度增加了NO排放;与茶农常规施尿素处理相比,施有机肥处理显著降低了约12%的NO年排放量;在整个观测期内,常规施尿素和施有机肥处理的NO年直接排放系数分别为3.68%和3.15%。这些结果表明,我国亚热带茶园可能是一个不容忽视的NO强排放源,对此尚需多地点多年的长期研究进一步证实。     

农田甲烷排放研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,而农田是甲烷的重要排放源之一.因此,对农田甲烷排放进行研究具有重要的意义.该文从农业生态系统甲烷排放、土壤甲烷排放的影响因子,比如土壤含水量、土壤性质以及施用肥料的种类及肥料施用方法等方面综述了稻田甲烷的研究进展.探讨了缓解农田甲烷排放的管理措施,尤其是减缓稻田甲烷排放的措施.提出了未来开展稻田甲烷的研究方向,以期为进一步控制稻田甲烷排放提供一定参考.     

淡水养殖系统温室气体CH4和N2O排放量研究进展

2016年全球鱼类产量达到1.71亿t,对动物蛋白消费量的贡献率为17%。淡水养殖是鱼类产品的重要来源,贡献率为30%,大量投喂饲料强烈影响着水体CH4和N2O排放。本文综合分析了淡水养殖系统CH4和N2O排放的特征,稻田转变为具有曝气增氧系统的养殖塘降低了CH4排放,而转变为普通(粗放型)养殖塘则显著提高了CH4排放。稻鱼共作改变了稻田系统CH4和N2O排放,促进了深水层(>11.5 cm)稻田CH4和N2O排放,相反却降低了浅水层(<11.5 cm)稻田CH4和N2O排放;整合全球数据,稻鱼共作稻田在不同类型淡水养殖系统中具有较高的CH4和N2O排放系数,降低水层深度是减缓稻鱼共作稻田温室气体排放的重要途径。与粗放型养殖相比,集约化淡水养殖系统虽然N2O排放系数较高,但是CH4排放量和综合温室效应很低,是淡水养殖发展的方向。全球淡水养殖系统CH4排放量初步估计为6.04 Tg,N2O排放量为36.7 Gg。提升淡水养殖系统集约化水平是提高饲料转化系数、减缓温室气体排放和削减对水体环境负荷的重要途径,是实现可持续发展的关键。