基于氮氧同位素的南四湖硝酸盐来源解析

选取南水北调东线受水湖南四湖为研究对象,运用δ^(15)N-NO_(3)^(-)、δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素示踪技术和水化学分析方法,阐明了研究区水化学及不同形态氮分布特征,揭示了氮的转化过程,分析了硝酸盐来源,基于MixSIAR模型,对研究区水体中各硝酸盐来源贡献比例进行了定量识别.结果表明:南四湖无明显温跃层,水体呈碱性,水化学类型以SO_(4)^(2-)-Na^(+)型为主.下级湖中的氮以硝态氮为主,随着水体自净及沉积物吸附,浓度逐渐降低,入湖河流污染特征与湖水一致.研究区湖水硝酸盐形成过程以硝化作用为主,水体中的硝酸盐来源生活污水>土壤有机氮>合成化肥>大气沉降,基于MixSIAR源解析模型分析,贡献比例分别为51.3%、23.7%、16.4%、8.5%.

华北地区农业用水现状及可持续发展思考

华北地区是我国重要的工农业生产基地,水资源短缺已成为该地区经济可持续发展的主要限制因子,尤其是华北平原东部地区,地下水严重超采,地下水位持续下降,水资源供需矛盾加剧。针对这种情况,首先分析了华北地区水资源现状和农业用水现状,并对华北地区的总的经济发展和农业发展进行了预测,在此基础上对华北地区农业需水量进行了估算;结合华北平原地区的多年节水农业研究结果,对华北地区农业需水的可持续发展进行了预算。估算结果表明运用综合的节水技术可以满足华北地区农业用水可持续发展的需要。

水肥空间耦合对冬小麦光合特性的影响

在防雨棚管栽试验条件下,以品种“3279”为研究材料,通过7种不同处理来研究水肥空间耦合对冬小麦光合特性的影响,试验结果表明:不同的水肥耦合处理中,冬小麦的光合速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度有所不同,三者之间有很好的平衡关系。其中,深层施肥处理其小麦在生长后期能够维持较高的光合速率,但气孔导度却有所降低,有效地减少了水分散失,表现出很好的节水潜力。同样水分条件下维持同样高的光合速率时,深层施肥的肥上灌水与肥下灌水相比,其受水分影响小,叶绿素含量下降快。深施肥20 cm处灌水处理,在开花后小麦叶片光合作用最强,气孔导度小,细胞间隙CO2浓度高,具有更好的节水潜力。

清淤和截污工程对河道行洪能力的影响——以深圳市福田区凤塘河为例

为研究清淤和截污工程实施对河道行洪能力的影响,本文选取深圳市福田区凤塘河暗涵段为研究区,采用MIKE11软件构建一维水动力模型进行工程实施,分析对河道行洪能力影响。结果表明:该模型能够可靠地模拟最大清淤深度的清淤工况与截污工程实施的设计工况,定量分析清淤和截污后控制断面水位变化情况。清淤工程的实施恢复了部分行洪断面,对河道防洪有利;而新建截污管占据了部分行洪断面,造成沿线水位壅高,削减了河道的行洪能力。对此,采取行洪补偿措施缓解工程实施对河道行洪能力的影响。以凤塘河暗涵清淤和截污工程为例,为河道水环境改善同时保证防洪要求提供参考。

聚乙二醇模拟水分胁迫筛选拟南芥突变体的新方法

在以聚乙二醇(PEG)模拟水分胁迫的条件下,分别在拟南芥种子萌发期和幼苗期以25%和30%为选择浓度,根据种子是否萌发和幼苗能否存活为指标,筛选拟南芥抗水分胁迫突变体。此法操作简单,方便快捷,特别适合实验室进行大规模筛选。我们用这种方法筛选了T-DNA插入的拟南芥突变体库,得到78株可能是拟南芥抗水分胁迫的突变体。

茅洲河流域宝安段底泥重金属生态风险及对策

为实施茅洲河流域宝安段黑臭水体和底泥整治工程,在干支流布设了16个采样点位,重点考察了各层底泥中重金属含量并分析其空间分布特征,运用潜在生态风险指数法评价底泥重金属污染引发的潜在生态风险。结果表明研究区内河段存在底泥重金属Cu、Zn、Cd、Cr和Ni污染问题,整体划分在生态危害极强区,是污染物外源输入和内源输出的综合效应,采取环保清淤的治理对策解决河流水质污染问题。

小麦不同品种的水分利用特性及对灌溉制度的响应

为了研究不同小麦品种的水分利用特性和对灌溉制度的响应,该文于2003～2004年在中国科学院栾城农业生态试验站对19个抗旱节水性不同小麦品种进行了不同灌溉处理下,其生长发育特性、产量、耗水量和水分利用效率（WUE）的比较研究,结果表明不同小麦品种的水分利用特性有显著差异.不同小麦品种产量相差最大达44.86%,水分利用效率相差可达42.18%.根据系统聚类分析,把19个小麦品种分为高产高WUE型、中产高WUE型、中产中WUE型和低产低WUE型4种类型.不同类型的小麦,对灌溉制度的响应不同.高产高WUE类型在本试验年灌溉60 mm,产量可达到7415 kg/hm2,水分利用效率可达15.91 kg/（mm·hm2）.在华北平原适于种植石家庄8号等高产高WUE型小麦,其在不降低产量和水分利用效率的情况下,减少灌水60～120 mm,具有明显的节水增产效益.

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4＋-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈；地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量（0.62~23.47mg/L）明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型（林地、旱地、城镇用地、水田）对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水 NO3--N 浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N 超出背景值1.4倍,中游地区 NO2--N 和NH4＋-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.

太湖流域宜溧河酚类内分泌干扰物的空间分布及风险评价

以NP(nonylphenol,壬基酚)、4-t-OP(4-t-octylphenol,辛基酚)和BPA(bisphenol A,双酚A)为目标物质,研究酚类EDCs(内分泌干扰物)在太湖流域宜溧河地表水体和悬浮物中的空间分布特征及风险评价.结果表明,太湖流域宜溧河地表水体中ρ(NP)、ρ(4-t-OP)和ρ(BPA)分别为156.2～434.0、11.8～19.4和89.8～353.8 ng/L,悬浮物中w(NP)、w(4-t-OP)和w(BPA)分别为520.0～9 818.2、52.0～454.5和39.0～2 454.5 ng/g.流域内生活及工业污水排放可能是宜溧河流域水体中酚类EDCs的主要来源,ρ(NP)与ρ(NO3-)呈显著正相关(R=0.860,P<0.01).宜溧河水系中酚类EDCs在水相-悬浮物相的有机碳标准分配系数为4.14～6.41,表明悬浮颗粒物的吸附是水体中EDCs迁移的一个重要途径.研究区域中NP、4-t-OP和BPA的入湖量分别为506、57.9和297 kg/a.风险评价结果表明,该地区部分河段ρ(EDCs)具有潜在的生态风险.

太湖西苕溪流域地表水、地下水硝酸盐污染特征及来源

为探寻西苕溪流域地下水中NO3--N的污染来源,对西苕溪流域地表水、地下水体的NO3--N污染状况进行了调查,并结合水化学与NO3--N同位素对其来源进行解析.结果显示,西苕溪流域地表水的ρ(NO3--N)为1.07～3.45 mg/L,ρ(NO2--N)为0.15～0.35 mg/L;地下水中ρ(NO3--N)为3.24～15.31 mg/L,平均值达9.26 mgL.下游地区地下水的ρ(NO2--N)较高(0.26～4.25 mg/L),平均值达3.00 mg/L.ρ(NO3-)与ρ(Cl-)的关系显示,西苕溪地表水、地下水存在比较稳定的NO3--N输入来源.NO3--N同位素分析结果显示,地表水的δ15N为7.0‰～16.7‰,说明上游NO3--N主要来源于土壤有机氮的矿化,中下游则主要受到农业施用化肥与人类生活污水二者的共同影响;地下水的δ15N为14.3‰～27.1‰,说明调查区域内的地下水受人畜粪便和生活污水的影响可能更为强烈,另外,地下水中存在的反硝化作用也是造成地下水δ15N增高的原因.

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O3--N污染状况进行了调查, 并结合水化学与NO3^- -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NO3^--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NO2--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C1-浓度和NH4＋含量增高。太子河流域地下水NO3^-N浓度普遍高于地表水, NO3^--N浓度为0.57-55.78 mg·L^-1, 平均20.26 mg·L^-1; NO3^--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NO2-和NO2-污染状况较重。NO3^--N同位素结果显示, 地表水的δ^15N为-0.74‰-13.27‰; 上游NO3^--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δ^15N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。

梁滩河地表水与地下水水化学及硝酸盐污染

运用水化学分析技术测定了三峡库区受人类活动影响的梁滩河地表水和地下水水体的水化学和硝酸盐氮污染水平。结果表明:自流域中上游,地表水体均受到了污染,并且向下游呈现出污染加重的趋势;在流域上游和中上游,地下水体受地表水体的影响,呈现出严重的污染,上游地下水硝酸盐氮污染呈现出超标趋势。受河水下渗的影响,梁滩河流域地下水中的硝酸盐氮浓度自上游而下至中游呈现出急剧升高的趋势,上游和中游区域之间的地下水的硝酸盐浓度超过了10 mg/L的标准,而向流域下游和河口处呈现出浓度降低的趋势。

水分对冬小麦产量及水分利用效率的影响

通过对冬小麦生育期不同阶段进行水分控制试验,研究了不同控水处理对冬小麦的产量的影响,同时对不同水分条件下不同冬小麦品种的产量、水分利用效率和耗水量之间的关系以及产量构成因素对产量的贡献进行了探索。结果表明,各种灌水方案中,以拔节—抽穗期的2次灌水效果最好。随灌水量的增加,产量表现出抛物线型变化,而水分利用效率呈现对数关系。参试品种中,以品种6365的抗旱性能和产量潜力最好。

流域土地利用变化的水生态响应研究

流域土地利用变化造成水体物理、化学条件变化,并对诸多水生生物产生影响,进而破坏水系的生态系统结构和功能.研究显示:(1)流域土地利用变化将引起水文、底质、生境改变等物理响应,以及水体营养盐、细菌、有毒有害物含量、溶解氧变化等化学响应,分布式水文模型成为研究物理和化学响应的重要工具;(2)流域土地利用变化的生物响应表现为水生生物与自然用地类型呈正相关,而与农业用地、城镇用地呈负相关,并且存在明显的尺度效应,统计学分析是主要的研究方法;(3)大尺度的土地利用变化在水文过程下造成河段尺度上的外源物质输入、水文条件、底质结构等物理化学因子变化,是影响水生生物生境的直接原因.存在主要问题:(1)流域土地利用变化的生物响应关系机制尚不明晰;(2)流域土地利用变化的生物响应是通过物理响应、化学响应来间接作用的,但三者之间的非线性关系十分复杂;(3)水生生物对环境因子变化的敏感性和适用性存在较大差异.因此,未来研究应关注流域水文过程驱动下的物质迁移转化过程及由此带来的物理、化学和生物响应以及三者之间的关系,加强流域水文规律总结和参数率定,构建符合流域特征的参数数据库,并着力构建以保护水生态系统结构与功能为核心的流域山水林田湖系统综合管控模式.

江西定南县离子型稀土尾矿周边水体氮污染状况与分布特征

为探究"稀土王国"江西省赣南地区离子型稀土矿对周边水体环境的影响,以离子型稀土矿分布密集区定南县濂江月子河流域和龙迳河龙头流域为研究对象,综合分析研究区特征污染物ρ(NH^+4-N)空间分布特征,采用相关性分析和主成分分析揭示其主要污染来源及影响因素.结果表明:①离子型稀土矿停产整顿半年后,濂江月子河流域和龙迳河龙头流域ρ(NH^+4-N)超过1. 00和2. 00 mg/L的采样点分别达72%和68%;p H范围为2. 95~7. 66,平均值分别为6. 23和5. 53,水体总体上偏酸性;ρ(TN)、ρ(NH^+4-N)、EC与ρ(NO^-3-N)变异系数较大,均介于0. 80~1. 50之间.②相关性分析结果显示,ρ(NH^+4-N)与ρ(TN)、EC均呈极显著正相关(P<0. 01);ρ(NH^+4-N)与pH呈显著负相关(P<0. 05).③流经稀土尾矿区的水体中ρ(NH^+4-N)随距离增加呈现明显的空间梯度分布特征,即距稀土矿区边界200 m处水体中ρ(NH^+4-N)最高(12. 20~200. 00 mg/L),其次为1. 15 km内(3. 69~11. 80 mg/L)及3. 5 km以上水体(0. 80~1. 51 mg/L),矿区周边未受到采矿活动影响的水体中ρ(NH^+4-N)最低(0. 03~0. 15 mg/L).④PCA结果表明,2条河流的主要环境影响因子为ρ(TN)、ρ(NH^+4-N)、p H和EC,主要受到周边稀土矿山尾矿的强烈影响.研究显示,离子型稀土矿原位浸矿开采停产半年后,重点小流域水体中ρ(NH^+4-N)高概率超标的现状仍然存在,受稀土开采活动影响较大.建议进一步开展重点小流域NH^+4-N剩余"库容"精算和矿山周边地表水定期监测.

西苕溪流域地表水与地下水相互作用特征!

为探寻西苕溪地表、地下水体的来源和补排关系,对西苕溪流域丰水期和平水期的地表、地下水进行了氢氧同位素(δD和δ18O)组成分析,并结合水体的水化学参数,推断其来源和补排关系。结果表明:西苕溪流域地表、地下水体主要接受降雨补给,在上游山区中的泉水运移过程较为缓慢,上游地表水与地下水补排关系不明显;中游丘陵地区地表、地下水体相互联系紧密,具体补排关系为3号、4号、6号样点处地表水接受地下水补给,其余样点处为地表水补给地下水;下游农田密集区地下水接受河水补给较少。

扑草净水环境质量基准及风险评估

选择田间使用量大的扑草净为研究对象,分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布,推导了扑草净的水质基准,通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明,南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L,平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据,利用物种敏感度分布法,推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险,结果表明,扑草净生态风险最高区域位于NS09,主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险,发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看,南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.

深圳茅洲河下游沉积物中多环芳烃来源分析与生态风险

为研究茅洲河沉积物中多环芳烃的来源与生态风险,于2016年8月采集茅洲河柱状沉积物9根,使用GC-MS分析了16种多环芳烃(PAHs)。结果表明,沉积物中ΣPAHs范围为:453.7～998.1 ng·g-1,平均含量为708.3 ng·g-1,呈入海口与上游浓度较高、中下游浓度相对较低的分布特征。0～0.5 m层、0.5～1.0 m层和1.0～1.5 m层16种多环芳烃浓度分别为(855.4±81.3)、(739.7±70.3)ng·g-1和(570.3±54.2)ng·g-1。多环芳烃环数呈4环>5环>6环>3环>2环变化趋势。茅洲河0～0.5 m沉积物中多环芳烃主要来自于草、木和煤等燃烧源的不完全燃烧,0.5～1.0 m层主要来源于不完全燃烧和混合来源,1.0～1.5 m层主要来源于混合源,其次为燃烧源,且出现了石油源。研究区内沉积物中苯并(b)荧蒽(BbF)、苯并(k)荧蒽(BkF)、茚并(1,2,3～cd)芘(IcdP)和苯并(g,h,i)芘(BghiP)在各点位均有检出,因而可能会对生物产生毒害作用,其余组分在各采样点的含量均低于有效应区间低值(ERL),对生物几乎无毒副作用或毒副作用不明显,生物有害效应概率<10%。

天津市近岸海域秋季浮游动物群落结构与环境因子相关性

浮游动物对海洋生态系统结构平衡起着重要的调节作用。为研究天津市近岸海域浮游动物分布及其与环境因子的关系,于2020年9月在天津市近岸海域设置16个采样点开展调查,采用生物多样性指数评价方法对浮游动物多样性进行评价,利用冗余分析法(RDA)和主成分分析法(PCA)分别对浮游动物多样性与水环境因子之间的关系以及天津市近岸海域主要水环境影响因子进行分析。结果表明:天津市近岸海域共监测到浮游动物18种,桡足类为主要类群,占浮游动物类群总量的50%;物种数量占比较多的为桡足类幼体(Copepodite larva)、近缘大眼剑水蚤(Corycaeus affinis)和桡足类无节幼虫[Nauplius larva(Copepoda)];浮游动物Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)、Simpson优势度指数(C)和Shannon-Wiener多样性指数(H′)分别为1.37、0.71、0.36和1.31;RDA分析表明,悬浮物(SS)浓度与总生物量、D、J、H′均呈负相关,活性磷酸盐浓度与J、H’呈正相关,pH、盐度与C呈负相关,Chla、NH^(+)_(4)-N浓度与C、J呈正相关,DO浓度与C、总生物量呈负相关,石油类浓度与C呈负相关;PCA分析显示,SS、Chla和NH~+-N浓度是影响浮游动物多样性分布的主要因子。

河道污染底泥成分及其形成机理研究

文章阐述了河道底泥结构和性质,底泥中含有大量的营养物质、微生物和污染物。污染底泥的污染状况分为重金属污染底泥、营养盐污染底泥和有机污染物底泥三类。河道底泥主要是通过污染物的内源和内汇形成,具体取决于污染物在底泥固相和河湖水相之间的分配关系。分析了河道底泥中营养元素在底泥-水之间的扩散动态平衡机理,污染物的释放是一个受多因素综合作用的复杂过程,科学系统的评价污染底泥的特性、污染物特征和对上覆水体污染负荷的贡献是开展底泥疏浚及水生态恢复的基础,为河道污染底泥的修复提供理论依据。