农村污水加入对模拟稻田生态系统中氮、磷的影响

在温室内,以中性紫色水稻土为基质,水稻(Oryza sativa)为植被构建了模拟稻田生态系统用以处理农村污水,研究了外源污水(TN 15.0mg/L,其中NH4+-N 13.5mg/L,NO3--N 1.5mg/L;TP 2.0mg/L)加入4种系统后,土壤和田面水中各种形态氮、磷、pH等的动态变化。结果表明,外源污水加入后3d土壤中NH4+-N、NO3--N、pH均达到峰值,其中NH4+-N 29.4～46.5mg/kg,NO3--N 12.3～21.4mg/kg,pH 7.9～9.1,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。7d后NH4+-N、NO3--N、pH显著降低,处理之间差异不显著。外源污水加入后3d,土壤中NH4+-N增加了5.76～9.70g/m2,显著高于田面水中NH4+-N的损失量1.15～1.34g/m2,田面水和土壤中NO3--N分别上升了0.64～0.91g/m2和2.02～4.12g/m2。表明田面水中NH4+-N的减少可能对土壤中NH4+-N的升高有一定的贡献,而田面水中NO3--N的增加量可能来自土壤。土壤中碱解氮和Olsen-P浓度均在污水加入后1d达到峰值,完全施肥处理显著高于减量施肥处理,垄作与平作之间差异不显著。土壤中TN和TP在试验期间有下降的趋势,但是差异不显著。相同施肥条件下,垄作较平作能够获得更高的生物产量,意味着能够带走更多的氮、磷。     

苏南太湖地区农业面源磷的污染

本文研究了苏南太源地区农业面源磷素对水质的影响。调查结果表明，太湖地区农田水系普遍受到磷的污染，水中全磷含量是：雨水为０．０１４－０．０２０毫克／升，灌溉水为０．０４１－０．１３３毫克／升，排出水为０．０７３－０．２１１毫克／升，渗漏水为０．０３１－０．１０９毫克／升。     

波式潜流人工湿地对生活污水中磷的去除效果研究

通过试验测定波式潜流人工湿地（W—SFCW）与潜流人工湿地（SFCW）中基质、介质填料、植物在污水处理中所截留的磷含量,分析湿地各组成部分对磷的吸收作用,并对各组成部分的去除效果进行比较研究。试验进一步明确了W—SFCW和SFCW对磷的净化机理,从而为优化设计提供了基础。结果表明,在相同试验条件下,W—SFCW对TP的去除率比SFCW高。两种湿地系统中土壤和湿地植物截流吸附了较多的磷,石头填料对污水中的磷也有一定的吸附作用。其中,湿地植物芦苇比美人蕉对污水中磷的吸附作用更为明显。     

模拟盐度变化对人工湿地脱氮除磷效果的影响

为探究人工湿地处理含盐生活废水的可行性,本研究构建了小尺度的人工湿地模拟系统,比较了不同盐度(0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)下人工湿地芦苇的生长情况以及几种典型污染物的去除效果。结果表明:①盐度对人工湿地中芦苇生长的影响表现出"低盐促进"、"高盐抑制"的特点,在0.5%进水盐度下,芦苇有最高株高1.22 m和最大基径0.48cm;②人工湿地对COD的去除率总体表现为随盐度的升高先升高后降低,在盐度为0.5%时,COD去除率达到最高84.86%;③当进水盐度为0.5%时,人工湿地对氮磷的去除几乎没有受到盐度的抑制;当进水盐度高于1.0%,随着盐度的升高,TN(总氮)、NH_4~+-N、NO_3~–-N、TP(总磷)的去除率均显著降低(P0.05),在2.0%盐度下分别下降到了44.40%、58.89%、49.23%、49.49%,相较0.0%盐度时分别降低了38.5%、23.4%、23.8%、19.2%。④不同污染物受盐分抑制程度不同,氮比磷更容易受到盐分的抑制,NH_4~+-N比NO_3~–-N更容易受到盐分的抑制。     

人工湿地在我国农村生活污水治理中的应用

分析了我国农村生活污水发生量、排放特点及治理现状;介绍了人工湿地类型、特点及污染物净化机理;结合我国农村现状,阐述了不同类型的人工湿地处理生活污水的适用条件及场所。     

农田排水沟渠系统对磷面源污染的控制

排水沟渠是农业区重要的水利工程,其排水功能更是农业安全生产的重要保障,然而农田排水沟渠的生态功能未得到足够重视。随着农业面源污染研究的深入,农田排水沟渠在控制磷面源污染上的作用日益引起人们的关注。针对农业面源磷污染控制问题,简要归纳总结了农田沟渠系统对磷面源污染的迁移转化机理及影响因素,并在此基础上,探讨了排水沟渠控制磷污染的措施,以期为农业面源污染控制和管理提供参考。     

汇/分流截-排水方式对降低三峡库区坡地磷流失量的影响

优化坡面截-排水方式能有效调控坡面养分流失,对防控农业面源污染和保障下游水环境安全具有重要意义。该研究旨在探明坡面截-排水方式的阻磷效应,通过采集3种土地利用类型（坡耕地、荒草地、有林地）典型坡面土样,在106 mm/h雨强下展开室内暴雨模拟试验,分析3种截-排水方式（汇流排水T1、分流排水T2、无措施CK）对坡面磷流失的影响。结果表明,不同土地利用类型下,与CK相比, T1和T2平均径流率分别减小40.33%～44.33%、42.57%～54.52%,平均产沙率分别减少68.14%～71.15%、60.55%～72.57%。各截-排水方式下,有林地的平均产沙率显著低于荒草地和坡耕地。各土地利用类型下,全磷（total phosphorus,TP）、可溶性磷（dissolved phosphorus,DP）及颗粒态磷（particulate phosphorus,PP）的变化范围和平均浓度均表现为T1<T2<CK。与CK相比,T1、T2能显著减小TP、DP、PP的流失量（P<0.05）。坡耕地下,TP、DP、PP流失量平均降低幅度为T2(70.34%)>T1(66.47%),而荒草地和有林地条件下,TP、DP、PP流失量平均降低幅度为T1（65.19%）>T2（59.16%）。研究表明,汇流和分流2种截-排水方式均能有效降低坡面磷素流失量,其中汇流方式可能更适用于荒草地和林地水系,而分流方式更适用于坡耕地水系。     

人工湿地的基质及其深度对生活污水中氮磷去除效果的影响

目前人工湿地常用的基质一般为土壤、河砂和砾石,这类基质净化效率低,容易吸附饱和,且除磷脱氮的能力不高,致使出水中氮、磷浓度较高。针对于此,本试验研究选择了沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子5种基质,利用两组模拟土柱系统模拟人工湿地对生活污水的处理,主要研究基质种类及其深度对生活污水处理效果的影响,并根据各基质对生活污水中总氮（TN）、总磷（TP）的去除率进行方差分析及基质对污水处理能力的显著差异性分析。实验结果表明：（1）各基质去除TN的能力差别不明显,沸石、蛭石、页岩的处理效果稍好,对TP的去除能力依次为草炭〉页岩〉砂子〉沸石〉蛭石。（2）基质深度的增加对2个指标处理效果的影响不同。对TN来说,深度对各基质的处理效果无明显影响。对TP来说,当深度在100cm以内时,5种基质对TP的去除率均随深度的增加而明显增大,当深度超过100cm后,各基质的这种增大趋势都不太明显。因此,对这2个指标而言,基质的填充深度应为100cm。     

鄱阳湖区农村面源污染控制中最佳管理措施示范研究

鄱阳湖区农村面源污染问题日益严峻,已威胁到湖泊的水环境安全。结合该区域农村面源污染自身的变化特征,在星子县示范区内构建结构性最佳管理措施BMPs(best management practices)系统对区域内农村面源污染进行控制。结果表明,在监测期间该BMPs系统对COD,TP和TN的削减量分别为568.25,3.06和26.90kg。其中人工湿地对COD,TP和TN的单位面积削减量约达40,0.4和3.0g/m2,有较稳定的污染物去除能力;生态沟渠对各污染物单位面积削减量变化较大,与人工湿地相比虽有更强的污染物削减能力,但稳定性较弱。结合生态沟渠和三级表面流人工湿地的特点,建议通过引入适宜的植物至生态沟渠提高其处理污染物的稳定性。     

垄作稻田生态系统对三峡库区坡面径流中氮、磷的消纳以及降雨强度的影响

通过田间试验测定坡面径流进入稻田生态系统后,面积约200m2的垄作稻田对径流中氮、磷的消纳效果。径流灌入水田后24h,径流中TN和颗粒态氮浓度分别下降了60.1%～88.0%和91.2%～98.7%,且各处理之间没有显著差异。大雨产生的径流中TN浓度显著高于中雨和小雨,径流进入水田后田面水中TN浓度高于小雨和中雨径流进入水田后田面水中TN浓度,但是这种差异仅仅体现在前3h。径流样品刚刚加入后,水田田面水中颗粒态氮占较高的比例,颗粒态氮占TN的43.5%～87.7%。随着时间的推移,颗粒态氮占TN的比例逐渐下降,其他形态氮素所占的比例逐渐上升,径流样品加入后24h,颗粒态氮占TN的比例下降至10.2%～22.7%,其他形态氮素所占比例升至77.3%～89.8%;可溶态的无机氮和有机氮成为TN的主要组成部分。水田生态系统对坡面径流中磷的控制同样表现出较高的效率,径流灌入水田后24h,6次降雨过程产生的径流中TP和颗粒态磷浓度分别下降了60.6%～86.0%和82.9%～93.0%,且各处理之间没有显著差异。径流样品刚刚加入水田后,水田田面水中颗粒态磷占较高的比例,颗粒态磷占TP的89.7%～97.7%。随着时间的推移,颗粒态磷占TP的比例逐渐下降,径流加入后24h,颗粒态磷占TP的比例下降至37.4%～45.7%。水田生态系统对坡面径流中氮、磷消纳体现出较高的效率,主要得益于其能够较快地消纳颗粒态的氮、磷。     

湿地植物对农村生活污水中氮磷的净化作用

[目的] 探讨水生植物修复技术对农村生活污水的治理效果,为乡村生态综合治理提供思路借鉴和参考资料。[方法] 通过模拟室内控制试验的方法,选取不同生态型的6种湿地植物为研究对象,分析植株生物量、去除率、植物积累量、底泥吸附量等多项指标变化,研究不同水生植物及其组合对污水中氮磷的净化效果差异以及水生植物系统的脱氮除磷特征。[结果] 无论单一种植组或混合种植组,水生植物系统对污水中TN,NH₄⁺-N,TP均有较好的净化效果,平均去除率分别达到96.6%,93.2%和95.9%,显著高于对照组。单一种植的再力花长势最好,鸢尾地上和地下部分生物量的比值最大,混合种植的美人蕉以及单一种植的梭鱼草相对生长速率最低。挺水植物对氮素的吸收作用更好,苦草对磷的吸收效果更好。植物吸收氮、磷占系统总去除量的比例在6.9%~18.3%和4.1%~13.6%之间,底泥吸附氮、磷占总去除量的比例在14.0%~31.5%和26.3%~68.4%之间。微生物及其他植物的间接作用是植物系统脱氮除磷的主要影响因素。[结论] 再力花、鸢尾及苦草的镶嵌组合是在淮北平原区湿地植物种植的理想选择。对水生植物的组合方式、数量、时间等进行优化配置,能够有效用于农村生活污水的净化。     

Mechanisms of Phosphorus Control in Urban Streams Receiving Sewage Effluent

Urban streams often are a major source of phosphorus (P) to rivers, primarily due to large inputs of sewage effluent. A good example of this is Chicago (Illinois, USA) area streams, which make up most of the flow of the upper Illinois River. Even though streams in this section of the Mississippi River basin are characteristic hard-water systems and exhibit high calcium and carbonate concentrations, the precipitation of Ca–P minerals is minimal and phosphate is not removed from the water column. The objective of this study was to determine the chemical mechanisms controlling P activity in Chicago area streams. Measurement of dissolved ion activities on filtered surface water samples demonstrated that an average of 79% of P in the study streams was dissolved and the remaining was particulate (<0.05 μm and >1.0 μm in diameter, respectively). Neither a P colloidal-size fraction nor a correlation between dissolved and particulate Fe and P was observed. Thermodynamic modeling and SEM-EDS analysis of particulate matter in filter residues indicated that dissolved P may adsorb and co-precipitate on the surface of calcite rather than precipitating in a pure Ca–P mineral phase. Although SEM-EDS results also suggested that P was adsorbed to silicate minerals, organic residues likely dominated the P-containing particulate fraction. Sediment extraction results indicated that organic P was one of two major P components in the stream bottom. The Fe-associated P fraction represented the largest sediment-P fraction, and with little association between Fe and P in the overlying water, dissolved inorganic P may have aided in the authigenic formation of an Fe–P sediment phase. Overall, results suggest that pH combined with Ca and Mg activity are the dominant chemical controls on P chemistry in this P enriched system.     

稻田秸秆还田的土壤增碳及温室气体排放效应和机理研究进展

秸秆还田是水稻生产中普遍采用的一项措施,具有固碳和促进养分元素循环、减少生产中的化肥施用等生态环境功能,但亦存在温室气体排放问题。鉴于秸秆还田对稻田产生固碳和温室气体增排的双重效果,本文综述了稻田生态系统秸秆资源利用现状,探讨了秸秆还田的土壤增碳效应,总结了秸秆还田下的温室气体(CO2、N2O和CH4)排放过程及其微生物过程机理。提出了应加强秸秆还田增碳过程中的物理–化学过程与微生物过程的耦合机理及其对固碳功能的作用机理、稻田温室气体产生机制与控制途径的研究,以实现稻田土壤固碳减排增汇和增产的共轭双赢作用。     

Characterization of Phosphorus in Sewage Sludge from Different Sources by 31Phosphorus Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

To investigate the distribution and dynamics of phosphorus (P) in soils for environmental protection and agronomical usage, ³¹P nuclear magnetic resonance spectroscopy (³¹P NMR) was used to characterize the contents and chemical properties of P in sewage sludge from 13 wastewater treatment plants in Shanghai. The samples were extracted with 0.25 M sodium hydroxide (NaOH) / 0.05 M sodium ethylenediamietetraacetic acid (Na₂EDTA) in ratio of 1:20 (w/v). Total P recovery in the extract ranged from 91 to 116% when compared to traditional chemical methods. The dominant forms of P in all samples were inorganic orthophosphates and orthophosphates monoesters. Orthophosphate diesters and pyrophosphates were present in only two and four samples, respectively. This study provides detailed information on the distribution, contents, and chemical properties of P in sewage sludge that may be of value in the utilization of sewage sludge for agronomic purposes.     

氮磷富集对森林土壤碳截存的影响研究进展

大气氮磷沉降增加森林土壤养分的可利用性,改变底物的化学质量、土壤微生物组成和功能,进而影响土壤有机质的储量与稳定性。然而,现有研究主要集中在氮素富集对自然森林生态系统碳截存的影响,有关磷富集以及氮磷交互对人工林土壤有机碳(SOC)截存的影响及其微生物学机制尚不清楚。本文综述了氮磷富集对森林土壤碳转化和净交换通量、土壤有机质(SOM)的激发效应、SOM组成与稳定性以及介导碳转化功能微生物群落的影响,并指出各个研究环节的不足,包括:(1)森林土壤碳通量及其组分对氮磷富集的非线性响应方程及临界阈值尚未确定;(2)氮磷富集对森林SOM激发效应的影响程度与潜在机制知之甚少;(3)SOM的物理-化学协同稳定机制研究不够深入;(4)土壤活性微生物群落组成、SOM化学结构与SOC累积之间的耦联关系尚不清晰。据此,指出未来研究重点与研究思路:基于多水平氮磷添加控制试验和~(13)C标记培养实验,利用原位监测、土壤化学(~(13)C-NMR和Py-GC/MS)、宏基因组测序的分子生物学方法,重点研究氮磷添加及其交互作用对人工林土壤碳排放与流失通量、微生物激发效应、SOM组成与化学稳定性以及功能微生物群落组成的影响,确定土壤碳输出通量对氮磷添加的非线性响应方程与氮沉降临界负荷,阐明分解微生物群落组成与土壤碳转化及稳定性的耦联关系,揭示氮磷交互影响人工林土壤碳积累与损耗的微生物学机制。研究结果有助于控制森林尤其是人工林土壤碳损失,有效降低陆地"氮促碳汇"评估的不确定性,并可为森林生态系统应对全球变化提供科学依据。     

我国乡村生态系统在国家生物多样性保护行动计划中的地位

中国乡村生态系统覆盖国土面积的一半，具有生态系统、物种和遗传资源多样性，是国家生物多样性的重要组成部分。本文简述了乡村生态系统生物多样性的重要性和农业部门参与国家的生物多样性保护行动的必要性。     

砂质红壤污泥农用后P垂直迁移规律研究

为了解污泥施肥于红壤中,P在剖面中的淋溶和迁移状况,通过田间试验分别对污泥不同类型、施用量和施肥方式在典型红壤坡地P垂直迁移状况进行研究。结果表明:（1）不同处理的污泥施用均可引起Kcl-P和Olsen-P在红砂壤上的垂直迁移,含量随剖面深度而降低,养分积累主要集中在0—50 cm土层;（2）污泥类型、施肥量、施用方式都对P素迁移具有影响,随着施肥量的增加,剖面各层Kcl-P和Olsen-P含量增加,撒施处理比穴施更易造成Kcl-P和Olsen-P剖面深层迁移,干污泥养分含量随剖面深度变化更剧烈,更易造成Kcl-P深层迁移;（3）污泥撒施0—30 cm土层Olsen-P累计量占0—80 cm总累计量60%以上,基本可以反映剖面Olsen-P含量水平和迁移潜力。     

华北平原地区农村生活污水产污特征研究

为了解华北平原地区农村生活污水产污特征,准确评价农村生活污染状况,本研究选取华北平原地区典型农村（保定市徐水县荆塘铺村）不同收入水平的15户典型农户,对其生活污水的产污情况进行12个月（2010年8月至2011年7月）的调查和监测,得到农户的生活污水人均日产生量、pH、COD、TAN、TN和TP的产污系数。农户生活污水人均日产生量为21.03L·d-1·人-1,pH值为6.14,COD、TAN、TN和TP的产污系数分别为7.87、0.581、1.31g·d-1·人-1和0.0662g·d-1·人-1。各项指标从高到低依次为中收入水平农户,高收入水平农户和低收入水平农户,且高中收入水平农户与低收入水平农户各项指标差异性较显著。以上结果表明华北平原地区农村生活污水人均日产生量和污染物产污系数与收入水平有关。