武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究

以武汉市及其周边区域的典型露天菜地为研究对象,对菜地土壤、土壤溶液及菜地附近井水中硝态氮（NO3--N）含量进行了周年监测分析。结果表明:菜地土壤100 cm内各土层NO3--N平均含量为11.2 mg/kg,其中0~20 cm土壤剖面NO3--N含量为21.1 mg/kg;60 cm深度处土壤溶液中NO3--N含量为27.5 mg/L;井水中NO3--N含量为19.6~39.8 mg/L,其含量达到了饮用水安全标准的2~4倍。由此说明:武汉城郊菜地土壤NO3--N淋失量较大,已造成地下水NO3--N污染;且硝酸盐淋失量随着氮肥施用量和水分输入量的增加而增大,同时与种植蔬菜的种类有一定相关关系;由于土壤理化性质不同,土壤硝酸盐含量在正常范围内并且尚能够安全种植作物时,地下水可能已受到严重的污染,这种情况在砂性土壤中表现更为明显。本文的研究为科学评价露天菜地土壤和地下水NO3--N污染提供了科学理论依据。     

密云水库流域地下水硝态氮的分布及其影响因素

2008年11月至12月,采集了密云水库流域305个井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,密云水库流域地下水的硝态氮含量的平均值、超标率(10 mg L-1≤NO3--N<20 mg L-1)和严重超标率(NO3--N≥20 mg L-1)分别为6.81 mg L-1、13.77%和2.30%。其中村庄和菜地的地下水硝酸盐污染最为严重,35个村庄井和13个菜地井的地下水硝态氮含量的平均值分别为9.52 mg L-1和9.55 mg L-1,已接近WHO饮用水硝态氮含量10 mg L-1的限定标准,超标率分别为20%和15.38%,严重超标率分别为8.57%和7.69%。219个粮田井水的硝态氮水平位居中间,其硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为6.59mg L-1、14.61%和1.37%。10个林地井的地下水硝态氮含量是最低的,其平均值为2.66 mg L-1,无超标现象。潮河流域农田地下水的硝酸盐污染比白河流域严重。潮河流域农田(124个井)的地下水硝态氮含量的平均值、超标率和严重超标率分别为8.42 mg L-1、21.77%和3.23%,而白河流域(122个井)则分别为5.03mg L-1、6.56%和0,即无严重超标现象。密云水库流域农田地下水的硝态氮含量呈现出上游低而下游高的趋势。玉米田地下水硝态氮含量在接近河道的地方有所降低,与地下水水位呈负相关,与化肥氮的施用量呈正相关,当地下水位小于7m时或当一年的化肥氮的施用量超过200 kg hm-2,存在地下水硝态氮含量超标的潜在危险。     

紫色土坡耕地硝酸盐流失过程与特征研究

通过对紫色土坡耕地地表径流、壤中流径流过程及其硝酸盐含量的长期监测,研究紫色土坡耕地硝酸盐流失特征。结果表明,径流过程对紫色土坡耕地硝酸盐流失过程影响明显。地表径流过程中硝酸盐含量随降雨历时表现为先升后降的趋势,而壤中流过程则表现为不断上升、趋于稳定的趋势。紫色土坡耕地硝酸盐流失潜在的环境风险极大,历次降雨产流事件中地表径流和壤中流NO3--N平均含量分别为0.73±0.17 mg L-1、21.72±2.05 mg L-1,其中,75%的地表径流NO3--N含量超过0.5 mg L-1,85%的壤中流NO3--N含量超过10 mg L-1。紫色土坡耕地地表径流NO3--N年流失负荷为0.93±0.05 kg hm-2,壤中流NO3--N年流失负荷为33.51±2.73 kg hm-2,分别占当季施肥量的0.62%、22.34%,随壤中流淋失是紫色土坡耕地硝酸盐流失的主要途径。紫色土坡耕地硝酸盐流失不仅可能造成当地地表水富营养化,而且可能造成当地浅层地下水硝酸盐污染,将加剧长江上游水环境压力。     

山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状调查与评价

硝酸盐含量是衡量饮用水水质的重要指标,直接关系到人类的健康,为摸清山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状,本文通过对山东省16个地市农村地区的地下水进行取样及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染的影响因素进行分析。结果表明：取样时期、取样区域、种植作物类型的不同均导致了地下水硝酸盐含量差异显著。各地雨季前地下水硝酸盐含量均值达到14.12mg.L^-1,雨季后地下水硝酸盐含量显著降低,均值仅为6.74mg.L^-1;受氮肥投入量及地下水埋深等因素的共同影响,不同作物种植类型下地下水硝酸盐含量差异明显,以露地蔬菜区最高,其次为果树区、设施蔬菜区及粮棉油作物种植区,地下水硝酸盐含量超标率分别为65.71%、60.71%、50.98%、24.74%;不同地市间地下水硝酸盐含量差异明显,青岛与烟台两市的污染水所占比例及硝酸盐含量均值明显高于其他地市,聊城、德州、滨州、菏泽4市地下水硝酸盐含量均值低于5mg.L^-1;整体来看,在两次所取516个样本中,全省地下水硝酸盐含量均值为10.43mg.L^-1,污染水占所取得水样的比例达到14.15%。     

上海市郊菜地土壤和蔬菜硝酸盐含量状况

研究了不同种植制度对农田土壤和蔬菜NO3--N含量的影响。结果表明,由于管理方式不同,土壤NO3--N含量依次为:大棚蔬菜地>露天蔬菜地>传统菜地;不同种类蔬菜硝酸盐含量绿叶菜类>豆类>瓜类>茄、果类>食用菌。叶菜类中硝酸盐含量均超过一级标准,污染指数高达3.50,污染最重;豆类,瓜类,茄、果类,食用菌样品中硝酸盐没有超过一级标准的,污染较轻。     

都市农业村域地下水非点源氮污染及其风险评估

以上海市南汇区新场镇果园村为研究区域,连续监测了该村域地下水中的总氮和"三氮"含量变化。结果表明:该村域地下水中的"三氮"主要以NO3--N形态存在,平均浓度范围为1.43～13.71 mg/L;地下水氮污染与土地利用类型有关,居民区地下水中NH4+-N污染最为严重,平均浓度范围为0.074～0.457 mg/L;河道旁地下水中NH4+-N污染较轻;果园旁和河道旁地下水总氮污染程度相当,平均浓度范围分别为33.67～62.57 mg/L,33.05～65.04 mg/L。均比居民区地下水污染严重。同时研究发现,该村域地下水中的总氮和"三氮"含量也受降雨强度和降雨时间的影响。同时,采用模糊综合评价法评价了该区域地下水氮污染的环境风险。     

基于碳酸氢钠为碳源的氢自养反硝化去除地下水中硝酸盐研究

氢自养反硝化修复地下水中的硝酸盐污染以其清洁、环保又经济而受到广泛重视。利用全自动恒温振荡仪,以NaHCO3为碳源驯化氢自养反硝化细菌,并对影响氢自养反硝化速率的因素进行了研究。结果表明,以NaHCO3作为唯一的无机碳源,不仅可以高效驯化氢自养反硝化细菌,而且可以控制体系的pH值,效果优于单独以CO2或以CO2和NaHCO3共同为碳源的系统;当单独以NaHCO3为碳源时,其浓度为2g·L-1时可以满足氢自养反硝化细菌的生长,并使体系pH保持在8.5±0.2;当初始NO3--N浓度〈135.6mg·L-1时,反硝化速率随着NO3--N浓度的升高而增大,当NO3--N浓度过高时（〉135.6mg·L-1）,会抑制氢自养反硝化的进行;当pH在6.0～9.0时,氢自养反硝化可以进行,但其最适pH为7.0～8.0,而当pH〈6.0或pH〉9.0时,反硝化基本停滞;温度为35℃时反硝化速率最大,为2.83mg·L-·1h-1,当温度为15℃时,有明显的亚硝酸盐积累。     

再生水灌溉区农田包气带及地下水中硝酸盐分布特征及来源研究

本文通过对华北平原典型再生水灌溉区(河北省石家庄洨河流域)的包气带土壤、地表水和地下水进行采样分析,对硝酸盐在多种环境介质中的来源与环境行为进行了研究,识别了再生水灌溉区地下水硝酸盐污染来源,明确了不同灌溉条件对包气带土壤中硝酸盐迁移的影响。在受到城市再生水严重影响的洨河流域,地下水中的硝酸盐浓度分布范围在4.0 mg·L?1到156.6 mg·L?1之间,已经形成了距离河道2 km、深度70 m的硝酸盐高值区域,经过计算硝酸盐的垂向扩散速率为每年1～2 m。硝酸盐与氯离子的相关性表明,城市再生水是再生水灌溉区包气带、地表水和地下水中硝酸盐的主要来源。利用Geoprobe获取利用不同灌溉水农田土壤剖面样品,研究再生水对厚包气带NO3?-N垂向分布影响,再生水灌溉区和地下水灌溉区中包气带土壤的NO3?-N的平均含量为137.0 mg·kg-1和107.7 mg·kg-1,最高含量523.2 mg·L?1和725.9 mg·L?1,分别出现1.20 m和0.85 m深度,分布规律有着明显的差别。包气带土壤硝酸盐与氯离子的相关性分析表明,再生水灌溉区土壤硝酸盐主要来源于城市再生水,而地下水灌溉区可能来源于农田氮肥。地下水年龄和硝酸盐之间关系表明,地下水中1975年以前补给的硝酸盐浓度低于1975年以后补给,地下水硝酸盐污染与包气带氮入渗的历史过程密切相关。在华北平原特殊的地质水文背景下,农田面源污染对地下水的影响有限,但再生水灌溉区地下水硝酸盐污染的风险较高。     

河北省地下水硝酸盐污染总体状况及时空变异规律

通过对河北省11个地区连续7年共14次进行地下水取样及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染现状及时空变异规律进行分析。结果表明,2006-2012年间河北省地下水硝酸盐（以N计）平均含量变化范围在6.73~9.84 mg·L-1之间,总平均值为8.42 mg·L-1,低于美国的饮用水标准（10 mg·L-1）。河北省地下水硝酸盐平均含量呈逐年明显增加的趋势,河北省地下水硝酸盐10、20 mg·L-1超标率分别为22.34%和9.73%,地下水硝酸盐大于20 mg·L-1的Ⅳ类和ⅴ类水分布频率明显增加,由2006年的6.96%增加到2012年的10.60%,增加了3.63%。不同地区间地下水硝酸盐平均含量和各类水的分布频率均存在明显的差异。地下水硝酸盐含量的最低值出现在廊坊、衡水和沧州地区,平均含量分别为0.64、0.62 mg·L-1和0.97 mg·L-1。秦皇岛地区地下水硝酸盐的平均含量最高,为26.45 mg·L-1,是廊坊、衡水和沧州地区的27.27~42.66倍。秦皇岛地区地下水硝酸盐超标率也最大,为58.82%。衡水、沧州、廊坊地区主要以玉类水为主。保定、邢台、邯郸、石家庄和唐山等5个地区以I和Ⅲ类水为主。秦皇岛、张家口和承德等地区以Ⅲ类水为主。其中,张家口和承德地区ⅴ类水分布频率分别为15.53%和9.95%,仅次于本地区的Ⅲ类水和II类水。     

太子河流域地表水和地下水硝酸盐污染特征及来源分析

地下水作为一种主要的饮用水和重要农业用水水源,其环境质量状况关乎人类健康、粮食安全与生态可持续发展。本研究对太子河流域地表水、地下水的NO-3-N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO-3-N同位素对其来源进行了分析,探讨太子河流域地下水的水化学特征和硝酸盐污染状况,为理解该区域地下水的水化学组成特点和开展水环境质量评价提供理论依据。结果表明,太子河流域地表水氮主要以NO-3-N的形式存在,占总氮78.38%,浓度为0.75~6.40 mg·L-1,从上游到下游其含量变化趋势为先上升后下降,在S6采样点达到最高值6.40 mg·L-1;地表水中NO-2-N所占比例仅为0.78%,且沿河流变化较小;由于施用化肥肥料和有机氮的矿化作用,下游地表水Cl-浓度和NH4+含量增高。太子河流域地下水NO-3-N浓度普遍高于地表水,NO-3-N浓度为0.57~55.78 mg·L-1,平均20.26 mg·L-1;NO-2-N浓度为0~0.04 mg·L-1,平均0.017 mg·L-1。太子河流域地下水的NO-3和NO-2污染状况较重。NO-3-N同位素结果显示,地表水的δ15N为-0.74‰~13.27‰;上游NO-3-N主要来源于土壤有机氮矿化,中下游受农业化肥和人畜粪便共同影响。地下水δ15N为5.7‰~17.5‰,受人类活动影响较大,人畜粪便堆肥和农业化肥的渗漏是主要影响因素。     

兰州市农村饮用水中硝态氮分布特征及评价

水体硝态氮污染是水污染研究的焦点之一。通过对兰州市7个县区农村98个生活饮用水水样的测定分析,结合国家相关标准（GB5749—2006）,对兰州市农村生活饮用水硝态氮含量进行评价,并通过回归分析推断了不同水源类型水体硝酸根与电导率的相关性。结果显示：①兰州农村生活饮用水水体硝态氮平均含量为（5.42±6.63）mg·L-1,合格率为86.73%;②皋兰县、西固区和安宁区农村生活饮用水硝态氮含量无超标现象,榆中县、七里河区、永登县、红古区农村生活饮用水硝态氮含量较高,有不同程度超标现象,合格率分别为77.27%、77.78%、80.00%和83.33%;③不同水源类型水体硝态氮含量存在显著差异：自来水、河水和水库水合格率均为100%;窖水、深井水（〉30m）和泉水硝态氮含量较高,合格率分别为92.00%、91.66%和55.56%;浅井水（〈30m）硝态氮平均含量最高,为（22.27±10.54）mg·L-1,合格率仅为25.00%;④除水库水和浅井水,其他类型水体硝酸根与电导率呈显著或极显著的正相关性;⑤浅井水中水体硝态氮含量与pH呈显著负相关;⑥浅井水和泉水水体硝态氮含量与农田氮投入量存在显著正相关性。     

工厂化条件下氮处理对奶油生菜的生长及生理影响

通过水培试验研究不同氮处理(5 mmol·L~(-1)NO_3~--N、10 mmol·L~(-1)NO_3~--N和5 mmol·L~(-1)NO_3~--N+5 mmol·L~(-1)NH_4~+-N)对奶油生菜生长和生理特性的影响。研究结果表明,35 d后,总氮浓度相等时,NH_4~+-N抑制奶油生菜生长,该处理叶面积、株高、地上鲜重、地上干重、地下鲜重和地下干重分别降低78.2%、60.4%、87.0%、81.3%、80.1%和87.5%(P0.05),此外,两者的生理活性如根系活力、可溶性蛋白质、超氧化物歧化酶活性和硝酸还原酶活性均有显著性差异(P0.05)。与10 mmol·L~(-1)NO_3~--N(12.89 g)相比,5mmol·L~(-1)NO_3~--N(8.90 g)处理奶油生菜生物量稍微有所降低,叶面积、根长和地下干重分别降低48.1%、50.3%和37.5%(P0.05),而叶可溶性糖含量和花青素相对含量分别升高67.5%和51.9%(P0.05),而对NO_3~--N的吸收两者的比值在第21 d达到最大值,后者是前者的3.15倍。研究结果表明奶油生菜是喜硝蔬菜,且生菜的硝态氮适宜浓度前期(前21 d)为高浓度(10 mmol·L~(-1)),以便促进奶油生菜生长,后期(21 d后)可改为低浓度(5 mmol·L~(-1))以提高品质。     

天津市水体硝酸盐污染调查与空间分布研究

通过现场采样及室内分析,对天津地区的201个水样进行了硝酸盐污染现状调查研究。结果表明,各类型水体之间硝酸盐浓度存在明显差异。其中,主要水库、河流未发生硝酸盐污染。少部分排污河与农田排灌沟渠水体有硝酸盐污染倾向。地下水硝酸盐浓度较高,平均值达到15.56mg·L^-1,随着地下水深度的加深,地下水硝酸盐浓度呈明显的下降趋势。0～100m的浅层地下水硝酸盐污染状况比较严重,而大于100m的地下水尚未发生硝酸盐的污染。浅层地下水硝酸盐污染程度又与农区种植类型密切相关,大部分蔬菜种植区浅层地下水硝酸盐污染状况十分严重。运用Kriging法绘制了地下水硝酸盐浓度的空间分布图,表明天津市地下水硝酸盐污染存在明显的地区差异性。地下水硝酸盐浓度较高的区域主要分布在武清、西青、静海及宝坻等地区的蔬菜种植区。     

基于GIS和BP神经网络的农区地下水硝态氮含量分布特征分析

针对于非点源污染机理模型在实际运用中的限制，将人工神经网络引入地下水非点源污染格局的模拟和预报中，建立了基于GIS的BP神经网络模型用以模拟分析农区浅层地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征。结果表明，以农田氮盈余、地下水埋深、30～60cm土层砂粒含量和土壤有机质4个因素为输入因子，以地下水NO^-₃-N为输出因子，通过网络训练以及观测点缓冲区半径的设定与调整，BP神经网络模型有效地模拟了山东省桓台县地下水NO^-₃-N含量及其空间分布特征，并且有较高的精度。该研究可为华北平原农区地下水质管理提供分析工具与决策依据，是对非点源污染机理模型的有益补充。     

北京市平原农区深层地下水硝态氮污染状况研究

对北京市平原农区481眼深层井硝态氮含量进行了分析。结果表明,北京市平原农区深层地下水硝态氮(NO-3N)含量平均为5.74mgL-1,其中48.4%的调查机井受到人类活动的影响(NO-3N≥2mgL-1),21.0%的机井超过国际安全允许上限(NO-3N≥10mgL-1),8.1%的机井超过我国饮用水上限(NO-3N≥20mgL-1)。地下水位在120～200m的饮用水质量总体较好,硝态氮平均含量为5.16mgL-1,超标率为13.8%;而地下水位在70～100m的农灌水质量相对较差,硝态氮平均含量为5.98mgL-1,超标率为24.1%。近郊地下水质量劣于远郊,其中近郊饮用水超标率为38.7%,远郊为3.0%;近郊农灌水超标率为52.6%,远郊为15.3%。地下水硝态氮超标区域主要集中在老菜区。总体来看,北京市平原农区地下水硝态氮污染程度已超过欧美国家,必需及早采取有效措施加以控制。     

模拟降雨条件下北运河流域农田养分流失特征

为了解北运河流域农田养分流失特征,通过模拟降雨的情况下,分析了降雨量对径流雨水中养分含量、土壤养分和泥沙流失的变化特征。结果表明,北运河地区只有在暴雨情况下产生农田径流,暴雨后,农田径流雨水中总N浓度在4.7~11.3 mg·L-1,氨态氮和硝态氮占44.51%;总P浓度在0.66~1.35 mg·L-1,水溶磷含量占到总磷54.08%。养分的流失以表层为主,土壤表层总氮流失比例达到29.79%,氨态氮损失率达到52.09%,硝态氮损失10.21%,表层土壤总磷含量下降达到16.48%,水溶性磷损失5.27%。农田径流泥沙中总氮含量为0.66~1.27 mg·g-1,占总流失量的82.28%;总P浓度在14.73~20 mg·g-1,占到总流失量的99.89%;模拟降雨后土壤大团聚体减少8.8%,而微团聚体增加9.5%。     

不同施氮情况下小麦玉米间作土壤硝态氮的动态变化

本文主要研究了0、210、420和630kg/hm2（NO、N1、N2和N3）4种不同施氮量对小麦玉米间作土壤硝态氮(NO-3-N)含量动态变化的影响。结果表明,0～200cm土层硝态氮的含量整体表现为N3>N2>N1>N0。各生育时期低氮水平下0～60cm土层,中、高氮水平下的0～80cm土层土壤硝态氮含量变化显著。0～60cm土层土壤硝态氮累积量随作物生育时期的变化呈“双峰”曲线,峰值分别出现在小麦挑旗期和玉米大喇叭口期,而60～200cm土层土壤硝态氮累积量的变化呈“单峰”曲线,峰值出现在玉米大喇叭口期。N0处理硝态氮累积量各生育时期变化差异较小。小麦与玉米共生期内0～200cm土层硝态氮含量表现为玉米带>小麦带,差异最大的时期为小麦灌浆期和玉米大喇叭口期。土壤硝态氮向深层的运移量随施氮量增加而增加,与N0相比,施氮后100～200cm土层硝态氮累积量小麦带增加了1053～6253kg/hm2,玉米带增加了1791～7039kg/hm2。优化氮肥施用比例,适当降低小麦播前施氮量可减小土壤硝态氮深层淋溶的风险。