氮、氧同位素与地下水中硝酸盐溯源研究进展

地下水的硝酸盐氮污染已经成为人们普遍关注的问题。最根本的解决办法就是找到硝酸盐的来源,切断污染源。不同N来源的硝酸盐具有不同的N、O同位素组成,利用NO3－中δ15N和δ18O对硝酸盐污染进行示踪研究是当前地下水污染研究的一个重要方向。本文介绍了水样NO3－氮、氧同位素分析的多种预处理方法、N、O同位素的测定技术以及存在的问题和未来发展的方向。     

天津市设施蔬菜不同种植年限土壤及地下水养分特征

为了保护设施蔬菜土壤朝着健康的方向发展,针对不同种植年限的设施蔬菜土壤养分状况展开调查。结果表明,碱解氮、速效磷和速效钾在设施土壤中出现了大量的累积,并且随着种植年限的增加,累积强度增大,超过10年的土壤碱解氮和速效磷含量显著增加。天津市设施土壤碱解氮和速效磷累积强度与其他地区相差不多,速效钾累积强度高于其他地区;在设施蔬菜土壤中,硝酸盐在表层及深层土壤都出现了累积现象,地下水中硝酸盐的含量也较高,种植年限超过10年的设施蔬菜地下水硝酸盐含量已经达到149.1mg/L,而种植大田作物地下水硝酸盐含量仅为1.13mg/L;在种植不足10年设施土壤的pH未发生明显变化,超过10年则pH显著降低;种植年限超过10年的设施蔬菜表层土壤全盐含量显著增加;种植年限超过5年的设施土壤,有机质含量呈显著增加。从以上结果可以看出,种植设施蔬菜超过10年,土壤养分累积强烈,地下水污染也较为严重,应重点加以治理。     

农业驱动的地下水硝态氮污染研究进展

科学合理地进行农业生产是控制地下水硝态氮污染的关键。笔者综述了近年来国内外在地下水硝态氮污染方面的研究进展,提出水肥管理以及土壤质地结构是导致硝态氮淋溶的重要因素,总结了区域层面的调整氮肥和有机肥施用,合理耕作,水分管理以及新型高效缓控释肥料的施用等措施是预防土壤硝态氮淋溶,减少地下水硝态氮污染,提高氮素利用率的有效途径。介绍了物理观测法、离子示踪法以及模型模拟法在地下水硝态氮污染防治的重要意义,指出基于区域尺度的农田水肥管理措施和模型相结合是未来研究的热点。     

重庆农村黑臭水体水质及底泥氮磷污染分析

对84个重庆市农村黑臭水体水质和底泥氮磷的监测数据进行统计及相关性分析,并利用综合污染指数法和有机指数法对水质和底泥污染状况进行评价。结果表明,87%的黑臭水体水质存在不同程度的氮磷污染,且50%的水体同时存在氮磷超标,河沟、沟渠较塘氮污染更为严重;底泥均受总氮、有机氮、总磷污染,70.2%的底泥存在有机污染。水质中总磷、总氮、氨氮3个指标之间存在显著正相关,底泥中有机质、总氮、总磷之间不存在显著相关关系。底泥中总磷与水质中总磷存在显著正相关关系,但相关性较弱,底泥中全氮与水质中总氮不存在显著相关关系。总体上重庆市农村黑臭水体氮磷污染以外源污染为主。     

植物源叶面肥对大葱产量、品质及养分利用的影响

采用田间试验,研究了以牛蒡提取液为溶剂、牛蒡寡糖或壳寡糖为主成分研制的植物源叶面肥对大葱产量、品质及养分利用的影响.结果表明:与习惯施肥相比,叶面肥1(以牛蒡寡糖为主成分)、叶面肥2(以壳寡糖为主成分)和天达2116处理的产量分别增加10.47%,7.88%和7.54%;硝酸盐含量分别降低10.96%,9.47%和15.07%;叶面肥1处理的大葱Vc含量增加13.23%;叶面肥1、叶面肥2和天达2116的氮肥利用率分别提高2.31,7.11,2.75个百分点;叶面肥2和天达2116的磷肥利用率分别提高2.09,3.50个百分点;钾肥利用率分别增加9.24,0.28个百分点.综合各项指标看出,叶面肥1在提高大葱产量和品质方面优于叶面肥2,而叶面肥2在提高氮、磷、钾肥利用率方面优于叶面肥1.因此应进一步将两种主成分配合应用,有望研制出能提高大葱产量、品质及肥料利用率的更优的大葱专用植物源叶面肥.     

天津市农区地下水硝酸盐污染现状调查与评价

硝酸盐含量是衡量地下水水质的重要指标,直接关系到人类的健康。大量研究表明,地下水硝酸盐污染已成为普遍问题。为了摸清天津市地下水硝酸盐污染现状,2011年对天津市10个涉农区县的地下水进行了取样调查及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染现状进行了分析研究。结果表明,天津市地下水NO₃--N含量总体较低,平均值为7.11 mg/L,约12.06%的地下水样超过中国地下水质量标准。取样时间、取样区域、地下水埋深的不同,均导致了地下水硝酸盐含量的差异。雨季后地下水硝酸盐含量(6.89 mg/L)低于雨季前(7.33 mg/L);受地下水埋深影响,0~30 m、30~100 m和≥100 m地下水硝酸盐含量分别为47.66、13.5、0.18 mg/L,受作物种植类型、施肥习惯以及地形等因素的共同影响,不同地区间地下水硝酸盐含量差异明显,西青、蓟县2个地区地下水硝酸盐含量高于10 mg/L,武清、宝坻、静海3个地区地下水硝酸盐含量在6.95~9.82 mg/L,津南、北辰等5个地区地下水硝酸盐含量低于5 mg/L,宁河、东丽以及滨海新区地下水水质最好,未出现污染现象。     

人工湿地脱氮现状与研究进展

为了提高脱氮效率,强化废水脱氮处理效果,在总结大量文献的基础上,深入探讨了人工湿地中主要的氮去除机理--硝化反硝化脱氮,分析了影响湿地脱氮效率的主要因素,如溶解氧、pH、温度、微生物、基质等,综述了人工湿地脱氮的现状,并提出了人工湿地脱氮的研究进展以及研究方向的主要方向是：提高溶解氧含量,控制优化pH、温度等参数,增加微生物数量,研发新型高效的基质等。研究不足在于对近几年发展起来的其他脱氮技术,如短程硝化反硝化,同时硝化反硝化等未进行综述讨论,对脱氮反应模型也缺少讨论,还需通过总结大量文献以及实验论证其他的脱氮技术,提出脱氮反应模型。     

黄河下游灌区河南段农业非点源污染现状及原因分析

探明黄河下游大型灌区农业非点源污染状况,对区域环境质量安全和农业可持续发展具有重大意义。笔者分析了近年来黄河下游灌区河南段农业非点源污染相关数据,概述了该地区农业非点源污染形成的主要原因,指出了农用化学物质的不合理使用、生活与养殖废弃物随意排放等均不同程度地产生了农业污染,对地下水水质造成了影响。地下水硝态氮平均含量达9.31 mg/L,接近世界卫生组织地下水硝态氮含量的最大允许浓度。畜禽排泄物中COD和氨氮量分别为458.15万t和44.86万t,是全省工业及生活污水产生COD和氨氮量的7.03倍和5.89倍。     

威海近海人工鱼礁区沉积环境要素的时空分布与沉积物质量评价

为了解威海近海人工鱼礁区的沉积环境质量,对该海域表层沉积物中的沉积要素的含量进行了分析,并对其进行污染评价。根据2011年11月,2012年4月、6月、8月、11月和2013年6月、8月共7个航次沉积环境要素调查资料,分析了威海近海人工鱼礁区表层沉积物中总氮、总磷、有机碳和硫化物含量的分布特征,并采用单因子污染指数法和内梅罗污染指数法对沉积物质量进行了评价。结果表明：研究海域表层沉积物中总氮、总磷、有机碳和硫化物的含量均较低,且有机碳和硫化物的含量均符合GB 18668—2002《海洋沉积物质量》中的第一类标准,并呈现出明显的月际变化。单因子污染指数分析表明硫化物和有机碳未对研究海域沉积物产生污染。内梅罗污染指数分析海域沉积物质量的结果表明,研究海域沉积物质量等级为Ⅰ级,且鱼礁区和对照区表层沉积物质量无显著差别。     

长三角城郊区沼液化学组分特点及其农用重金属污染风险评价

为了解沼液组分的变化特征,指导科学施肥,从长三角地区主要市县城郊区的养猪场、养牛场和一般农户的沼气池中共收集了39个沼液原样,测定了pH、有机碳、COD、全氮、NH₄-N、NO₃-N、有机氮、全磷、全钾和重金属元素铜、锌、铬、铅、砷、镉、汞等的含量,并用多元统计分析评估了组分之间的关系,分析了沼液灌溉农用的重金属污染风险。结果表明：除pH外,不同来源沼液的化学组成有较大的变化,变化幅度多属于中等变异和高强度变异。磷与多数重金属（包括Cu、Zn、As、Cr）含量由高至低依次为：养猪场沼液＞养牛场沼液＞一般农户沼液。主成分分析表明：沼液中磷、铜、锌、砷及铬含量变化相似,可能与饲料添加剂的使用有关;有机碳、COD和全氮、NH₄-N及有机氮显著相关,它们的含量可能与沼气发酵中有机物料的投量及成分有关;重金属镉和铅有相似的来源,可能受沼气池当地环境的影响。采用Nemerrow综合指数对沼液农用的重金属潜在污染进行评估,结果显示沼液的灌溉污染潜力均属于无风险的范围。但对于养猪场产生的沼液,在农用时应控制用量。     

菜地氮素循环途径及其环境效应综述

菜地生态系统氮肥投入量大,氮素循环强度高,损失途径多,损失量大。氮素除被作物吸收外,易造成土壤硝酸盐累积,引起土壤质量下降,进而通过剖面淋洗、地表径流和硝化、反硝化等途径损失,造成地下水硝酸盐污染、地表水富营养化以及大气污染．同时土壤中过量的硝酸盐累积引起蔬菜对硝酸盐过量吸收,造成蔬菜硝酸盐超标。水体和蔬菜硝酸盐超标对人体健康存在直接的负面作用。然而菜地复种指数高,在今后仍是增加农民收入的重点产业。菜地大量氮肥的施用引起的环境问题日益突出。综述了氮素循环途径及其环境效应。     

地下水硝酸盐污染来源的推断与溯源方法概述

不同地区的地下水中硝酸盐污染物的来源可能不同,这些差异可以通过一定的方法分析和追溯,本文概述了地下水硝酸盐污染来源的推断与溯源几种常用方法,包括六成分法、派珀图法、相关性分析,以及稳定同位素方法。     

基于L-THIA和GIS的辽河源头区小流域非点源污染负荷变化分析

农业非点源污染是导致流域水质恶化的重要原因之一。笔者选择了辽河源区域作为研究目标,重点研究辽河流域的小型水系,使用所处位置的土地状况以及日降雨量数据,基于长期水文影响评价模型L-THIA,以GIS空间分析技术为平台,对研究区的总氮、硝态氮、总磷、COD和可溶磷5种非点源污染物的污染输出负荷进行估算,并分析了其空间分布特征。结果表明：总氮、硝态氮和总磷3种污染物的单位网格污染物输出负荷的空间分布较为一致,可溶磷和COD污染输出负荷分布各有特点。区内的农用地域污染一般都是农田抑或是村里闲置的土地。经研究发现,越是干旱的区域会使得调查数据分布影响越大,对总氮、硝态氮和总磷的贡献率分别达到了82.57%、80.02%和92.92%,村镇用地对可溶磷的污染负荷分布影响最大,而水田对COD污染输出负荷作用明显。根据不同污染物输出负荷并结合土地利用现状,采用GIS空间叠加和融合技术,将研究区划分为4个非点源污染控制区,分区结果能够为非点源污染控制提供科学依据。     

水稻田重金属污染的治理方法

有必要了解重金属污染的现状、危害及其治理策略。根据水稻田的重金属污染情况,选用符合能在水稻田中减轻重金属污染的实施方法：控制重金属污染源,筛选重金属低吸收的水稻品种,利用土壤改良剂,种植超富集植物,种植转基因植物。实施方案有利于提高水稻的产量及其品质,间接有利于人类身体健康。目前选育出来的低积累水稻品种还比较少,需要选育出更多品种;超富集植物的选择,要从能修复单一重金属污染向能修复复合重金属污染转变,才能适应污染地的复杂情况;转基因植物可利用空间还有待开发;归根结底要重视重金属污染,控制污水灌溉。     

农田中有机肥氮磷流失的研究

笔者综述了有机肥在现代农业中的土壤培肥作用及其增产效果,农田中施用有机肥对农田氮磷流失的影响,讨论了畜禽粪便、秸秆及沼液3种不同有机肥施用后农田氮磷流失情况,以及控制有机肥氮磷流失的技术及措施。研究表明:畜禽粪便施用初期硝态氮的流失量有所减少,但是随着长期的施用畜禽粪便,会加大硝态氮的流失量;长期施用畜禽粪便既增加田面水中磷的浓度,下渗水中磷的浓度也有所增加;秸秆还田能够有效减少农田氮磷流失,不同的秸秆类型,不同的还田方式以及不同的耕作方式其对氮磷流失的影响不同。沼液施入土壤后,会显著增加淋溶水中氮磷的浓度,对水体造成污染。今后还需要加强有机肥氮磷流失的机理以及不同地区施用有机肥农田氮磷流失特征的研究。     

Nitrate pollution of groundwater from farm use of nitrogen fertilizers — A review

The fears that the use of fertilizer nitrogen on farms is contributing considerably to nitrate pollution of groundwater have increased in the past few years. Investigations have indicated that nitrate is accumulating in the shallow groundwaters of some irrigated areas with intensive agriculture using fertilizers. In certain areas, natural geologic deposits of nitrate contribute a large percentage of nitrate leached to groundwater formations. Soil organic matter, animal wastes and plant residues also contribute, but their relative inputs are difficult to determine. The amount of fertilizer nitrogen leaching as nitrate below the root zone and the stability of nitrate in the unsaturated zone and in aquifers are the factors that determine the extent of nitrate pollution of groundwater from fertilizer N. The amount and distribution of rain and irrigation affect the leaching of nitrate below the root zone. However, exactly to what extent nitrate leaching occurs is determined by the amount of water percolating down the profile, which in turn is affected by growing plants. Vegetative cover is the most important factor affecting nitrate leaching by utilizing water (as transpiration) and fertilizer nitrogen. Nitrate in the unsaturated zone and aquifers is generally stable because there is insufficient supply of oxidizable carbon for denitrifiers to utilize. But the possibility of such an occurrence is not ruled out. For computing nitrogen application rates which can ensure both optimum crop yields and permissible nitrate leaching loss, the fertilizer efficiency factor needs careful consideration. Maximizing the efficiency of fertilizer nitrogen can reduce the risk of nitrate pollution from fertilizers.     

再生水灌溉对作物及土壤安全性影响研究进展

中国水资源供需矛盾突出,农业灌溉用水尤为紧张,合理利用再生水进行农田灌溉是未来农业灌溉发展的趋势。再生水既是水源、肥源也是污染源,若使用不当会对作物和土壤造成负面影响。在对国内外相关资料进行分析的基础上,从作物生理生长、土壤理化性质、重金属污染、卫生学指标四个方面,对国内外再生水灌溉的研究现状进行了总结分析。研究发现,再生水灌溉研究主要存在三个方面的问题：国内大部分再生水灌溉试验周期短,缺乏长期观测;新型灌水技术和灌溉方式在再生水灌溉上的应用较少;关于再生水灌溉对土壤病原菌污染方面的研究较少。建议加强长期再生水灌溉试验、再生水灌溉下不同灌溉方式和灌水技术以及不同灌溉方式下再生水灌溉对土壤病原菌和重金属分布特征和累积规律的研究工作。     

九江市农业农村水污染的现状、防治困境及对策分析

乡村水美是美丽乡村建设的关键,随着乡村振兴的持续推进,乡村水环境得到了较大改善,但由于农业农村水污染具有分散面广、落实治理主体责任困难、治理资金缺乏等核心问题难以解决,其水污染防治的效果并不理想。本研究首先调查了解了九江市农业农村的水污染现状,详细地分析讨论了该地区不同污染物导致水污染的地域差异和特点;其次在剖析了农业农村水污染的核心原因的基础上,探讨了水污染防治在法律法规、机制体制、责任主体及治理模式等4个方面所存在的困境;最后,从完善法律法规、建立健全长效的体制机制体系、强化落实污染防治责任主体和优化完善治理模式4个方面提出了九江市农业农村水污染防治对策。