土地利用和农业管理对丹江流域非点源氮污染的影响

为研究土地利用和农业管理对流域非点源氮污染的影响,选择南水北调中线的重要水源地丹江流域作为研究区,应用SWAT模型模拟了流域地表水硝酸盐氮和氨氮负荷,揭示了土地利用变化和不同施肥灌溉措施对氮污染负荷的贡献。结果表明:(1)流域内全年氮污染分布不均,硝酸盐氮和氨氮污染较为严重的时段集中在每年7—9月,输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上;(2)硝酸盐氮和氨氮的输出量具有较大的空间差异,自上游至下游逐渐加重,污染较为严重的子流域主要集中在丹凤县和商南县;(3)通过设置情景模拟,当坡度大于15°和25°的耕地退耕还林时,流域硝酸盐氮负荷分别减少59.83%和45.89%,氨氮负荷分别减少48.91%和35.78%。当流域内施肥量和灌溉量分别降低20%时,流域硝酸盐氮负荷分别减少3.63%和13.26%,氨氮负荷分别减少0.12%和15.65%;(4)耕地是流域氮污染的主要来源,降低流域施肥灌溉量和陡坡地退耕还林是控制流域非点源氮污染的关键。

渭河流域关中段地表水重金属的污染特征与健康风险评价

由于重金属的毒理性及其对水生生态系统的重要影响,水生环境的重金属污染已成为全世界关注的问题。渭河是黄河的第一大支流,近年来随着沿岸社会经济的发展,渭河的水质受到严重的威胁,但是对渭河流域地表水重金属的污染状况缺乏全面评估。以渭河流域关中段为研究区域,采集了该流域35个地表水样品,检测了12种重金属元素(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Al、V和Ca),运用多元统计方法和健康风险评价模型研究了地表水中重金属的污染特征和健康风险。结果表明,地表水中12种金属元素的平均质量浓度大小顺序为:Ca>Fe>Cr>Al>Zn>V>Pb>Cu>As>Hg>Mn>Ni,其中Fe和Hg的质量浓度超过我国相应水质标准;采用反距离加权插值法(Inverse Distance Weighted)得出渭河流域地表水中重金属质量浓度的空间分布图,发现污染较为严重的主要地区为长安区和华州区。通过荷载分析得到4个主成分,Cr、Mn、Cu、As、Pb、Al和V为第1主成分,主要受到工业源和农业源的影响;Fe、Ni和Ca为第2主成分,主要受到地质环境和成土过程的影响;Hg和Zn分别为第3、4主成分,Hg主要受到城市生产生活的影响;Zn主要为地球化学来源。健康风险评价表明,饮用水途径引起的各种金属元素的年均健康风险均高于皮肤入渗途径,揭示饮用水是主要的暴露途径,致癌金属元素Cr和As引起的成人和儿童的年均健康风险数量级总体介于10^(−8)—10^(−6) a^(−1),非致癌金属元素Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Hg、Pb、Al和V引起的成人和儿童的年均健康风险数量级总体介于10^(−14)—10^(−9) a^(−1),发现致癌风险是影响成人和儿童的年均健康风险的主要因素,Cr是引起人群年均健康风险的主要因子,金属元素引起的年均健康风险值集中在10^(−13)—10^(−11) a^(−1),对流域的暴露人群没有形成明显的危害。该研究的结果可为该流域重金属的污染防治和保障城镇居民的用水安全提供科学依据。

渭河微塑料污染现状与风险评价

为探究西北地区渭河微塑料的赋存状态、形态特征、聚合物类型和潜在风险,于2021年5月通过现场采样、显微镜观察、傅里叶红外光谱和显微拉曼光谱测定等,鉴定了渭河水体中的微塑料的丰度分布、形状、粒径、颜色和聚合物类型,并通过污染负荷指数法和物种敏感性分布法进行风险评价.结果表明,所有采样点均有微塑料存在,其丰度范围为(2.9±0.8)~(10.3±2.8)n·L^(-1),渭河干流微塑料丰度高于支流.纤维(15.04%~77.03%)、小尺寸(<0.5 mm)(27.27%~89.38%)和彩色(有色)(15.85%~49.53%)为含量最高的微塑料形态,聚乙烯(32.83%)、聚丙烯(29.79%)、聚苯乙烯(21.21%)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(10.61%)是检测出的主要聚合物类型.研究表明,渭河微塑料污染处于国内中等水平,微塑料丰度还未对水生生物构成影响,但其较高的丰度值和塑料易吸附其他污染物的特性仍需引起警惕.

中国地表水硝酸盐分布及其来源分析

地表水硝酸盐污染已经受到世界研究者的广泛关注,中国地表水系统硝酸盐污染情况也不容乐观.为了解中国地表水硝酸盐分布、来源和转化机制,本研究系统收集了全国7大地区的71条主要河流硝酸盐数据,分析了地表水硝酸盐的分布及污染情况,并且通过硝酸盐氮氧同位素特征值揭示了不同地区、不同流域水体硝酸盐的主要来源.结果表明,我国7.83%河流硝酸盐质量浓度超过了标准限值(45 mg·L^-1).牡丹江、海河和长江入海口的硝酸盐质量浓度超过90 mg·L^-1,呈现重度污染现象.中国地表水δ15N-NO3和δ18O-NO3特征值范围分别为-23.5‰~26.99‰和-12.7‰~83.5‰.研究表明:东北、华中、华东地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水,西北和华北地区地表水硝酸盐主要来源为生活污水、无机化肥和土壤有机质硝化,西南和华南地区地表水硝酸盐主要来源为无机化肥和生活污水.通过相关性分析得到中国地表水硝酸盐质量浓度与常住人口、废水排放量、农用氮肥施用折纯量和人均GDP呈正相关关系.解决污染问题和防止中国地表水进一步污染迫在眉睫,中国政府出台的新的水十条解决了之前的不足,但是控制和修复地表水污染还需要几十年的努力.西北、华北、西南和华南地区不仅要增加城市、县区污水处理厂运行规模,政府还要控制和管理农业化肥的使用量.东北、华中和华东地区需要进一步控制点源污染,减少工业废水和生活污水排放到河流.