太湖流域典型河流含氮物消减速率研究

采用自主研发的原位培养装置,开展了太湖流域典型河流水体含氮物消减速率及其影响因素研究.结果表明,总氮和氨氮消减速率呈现显著的空间差异性(P<0.05),消减速率分别为(280.6±180.0)^(1458.8±725.7)mg/(m^3·d)、(35.2±3.7)^(343.6±88.4)mg/(m^3·d),但硝态氮消减速率(44.3±7.6)^(521.2±19.2)mg/(m^3·d))无显著的空间差异性(P>0.05).微生物作用下氮素消减速率为95.0~733.1mg/(m^3·d),分别占含氮物总消减速率和总负荷的12.9%~50.3%和2.0%~13.4%,非微生物作用下氮素消减速率为180.0~996.7mg/(m^3·d),占含氮物总消减速率和总负荷的49.8%~87.0%和7.4%~25.7%,说明污染物进入水体,短期内微生物作用对含氮物消减速率的贡献较低.氮素消减速率与TN、NO_3^-、SS均呈线性相关关系(P<0.05),说明TN、NO_3^-、SS在一定程度上是氮素消减作用的影响因素.

局部根区灌溉水氮耦合对设施黄瓜生长及土壤中硝态氮分布的影响

通过对设施黄瓜进行灌水量、灌溉方式、水氮根区位置的不同耦合,研究了局部根区灌溉下不同水氮耦合措施对设施黄瓜生长、土壤中硝态氮分布及累积的影响。结果表明,灌水量、灌溉方式、水氮根区供应位置对黄瓜地上部生物量及产量存在着不同的交互作用。亏缺灌溉量处理的地上部生物量及产量均低于相应灌溉方式下的正常水量处理。相同灌溉量处理条件下,交替根区灌溉的黄瓜生物量与产量显著高于两侧均水均氮处理,以正常交替水氮异区处理黄瓜地上部生物量及果实产量最大,分别达到1 143kg/hm2(干重)和1.75×105 kg/hm2(鲜重);而固定根区灌溉下,尤其在水氮异区条件下,生物量与产量则下降。在亏缺灌溉量下,交替根区灌溉处理的黄瓜生物量以及产量与常规充足灌溉处理没有显著差异。在正常灌溉量条件下,通过对局部根区灌溉下不同水氮耦合对土壤中硝态氮分布的分析表明,施氮是造成土壤中硝态氮积累的原因,土壤水分的垂向运动是影响硝态氮向下淋洗的一个主要因子。固定水氮同区、交替水氮同区处理硝态氮向下淋洗较强,水氮异区处理硝态氮向下淋洗相对较弱。交替水氮异区处理氮素主要累积在0—110cm土层,深层累积量显著低于其他水氮耦合处理。综合黄瓜生长、土壤硝态氮淋洗等因素考虑,交替水氮异区处理是最佳的水氮耦合处理方式。

交替根区灌溉的研究进展

综述了交替根区灌溉的产生背景、理论基础、节水效应。交替根区灌溉能够产生根源信号,从而调节气孔开度,降低蒸腾速率,而对光合速率的影响较小;它能够促进根系的补偿性生长,增强根系对水分、养分的吸收与传导能力;通过减少灌溉面积,减少了土壤蒸发,降低了水分的深层渗漏损失。同时,综述了交替根区灌溉在多种大田作物、蔬菜以及果树作物上的研究与应用效果,还对今后的研究工作进行了展望。

新型菊芋秸秆-烟煤混合固体燃料添加剂的选择与燃烧性能分析

在研制新型菊芋秸秆-烟煤混合固体燃料的基础上,筛选不同添加剂[MgCO3、CaCO_3、Al2O_3、Al_2Si_2O_5(OH)_5]优化燃料,以提高生物质混合固体燃料的燃烧性能。将四种添加剂以3%比例(质量比)与菊芋秸秆-烟煤混合固体燃料混合,比较了不同添加剂对混合固体燃料的灰分、结渣率、放热量、烟黑、灰熔点、烟气成分等的影响。结果表明:四种添加剂对酸性气体有明显的吸附作用,且能有效降低混合固体燃料的结渣率,其中CaCO_3添加剂使混合固体燃料的灰分含量、烟黑的林格曼指数下降最为明显。这表明,CaCO_3添加剂能有效缓解混合固体燃料中的灰分、烟黑、酸性气体的生成,提高其燃烧性能,是一种较为理想的新型菊芋秸秆-烟煤混合固体燃料添加剂。

江苏盐城大丰滨海滩涂典型湿地土壤细菌群落结构分析

[目的]本文旨在研究江苏盐城大丰地区碱蓬湿地、芦苇湿地、互花米草湿地、盐蒿湿地和原始光滩等5种滨海湿地生境土壤细菌群落组成结构特征,阐明不同滨海湿地生境对土壤细菌群落的调控作用及驱动机制,为滨海湿地资源合理开发与生物多样性保护提供指导意义。[方法]利用高通量测序技术对滨海湿地土壤细菌群落进行16S rRNA测序,利用微生物信息学方法对序列进行OTU(操作分类单元)聚类、物种注释、多样性指数、功能预测以及环境因子关联分析。[结果]土壤细菌群落中特有细菌OTU种类数从大到小依次为盐蒿湿地、芦苇湿地、互花米草湿地、碱蓬湿地、原始光滩地;土壤细菌群落多样性指数从高到低依次为芦苇湿地、盐蒿湿地、互花米草湿地、原始光滩地、碱蓬湿地。盐生细菌群落结构变化,一部分受到全钾(TK)与碳素耦合作用影响,另一部分受到Na+与钠吸附比的影响。土壤中Na+、钠吸附比(SAR)、土壤多酚氧化酶(PPO)活性、土壤碱性磷酸酶(AKP)活性、全氮(TN)等是驱动细菌群落结构变化的主要环境因子;NH+4-N、PPO和AKP三者形成偶联关系,共同影响土壤细菌群落的生物多样性。[结论]滨海湿地植被类型和主要环境因子在稳定土壤细菌群落结构及生物多样性方面起到关键作用。

复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响,研究以南京市云台山河流域为研究对象,结合原位观测,并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型,对云台山河总氮(TN)、总磷(TP)浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明:云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L^-1,各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L^-1,仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游,旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显,年内变化缓慢,表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好,模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t,主要来自农田径流与农村生活源,胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t,占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响,不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质,流域TN需削减量为137.3 t·a^-1,其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a^-1和39.7 t·a^-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下,结合原位观测与模型构建,可实现流域面源污染物负荷的定量估算。

食用菌菌糠的综合应用研究进展

我国栽培食用菌的历史悠久,是世界上最大的食用菌生产、消费和出口国家。食用菌产业已经成为我国种植业体系中继粮、菜、果、油之后位居第五的行业。近年来,食用菌产业在我国区域经济调整、脱贫攻坚和乡村振兴中发挥巨大作用的同时也产生了大量菌糠,而菌糠的高效利用则是实现良好循环经济的关键。该研究以食用菌培育过程中产生的菌糠为对象,概述了食用菌菌糠在二次种植食用菌、用作动物饲料、有机肥等方面的利用现状,以期为菌糠的循环利用提供建议。

太湖西岸出入湖河口氮磷消减特征

河流水体污染物消减作用是降低其入湖通量的重要方式,为探明太湖河流氮磷污染物消减速率时空变化特征,研究采用自主研发的原位培养装置,开展了太湖西岸出入湖河口总氮绝对消减速率(TNR_绝)、总氮相对消减速率(TNR_相)、总磷绝对消减速率(TPR_绝)、总磷相对消减速率(TPR_相)的变化特征研究。结果表明:西北部和西部河流夏、秋季TNR_绝和TPR_绝高于春、冬季,南部河流则为秋、冬季高于春、夏季。夏季西部和西北部河流TNR_绝和TPR_绝高于南部,冬季则相反,春、秋两季空间差异不明显。颗粒态总氮(PTN)浓度及水温是TNR_绝时空差异性的主要影响因素。TP浓度是TPR_绝的季节差异性的主要原因,不同季节TPR_绝空间差异的主要影响因素不同,春、夏、秋、冬四季主要影响因素分别为p H等水体物理性质、TP浓度和SS浓度、SS浓度、TP浓度。TNR_绝和TPR绝及其初始浓度是TNR_相和TPR_相时空差异的主要原因。

黄河下游典型水体中医药类新污染物分布特征及生态风险评价

为探究黄河下游水体中医药类新污染物(PPCPs)的分布特征和评估PPCPs的生态风险水平,本研究采用超高效液相色谱-串联质谱法分析了黄河滨州段与滨州典型水库中173种PPCPs的污染特征,并通过风险熵值法评价了PPCPs的生态风险.研究在黄河和水库中检测到21种PPCPs,其中镇静药地西泮的浓度最高,为277.7 ng·L^(-1).黄河和水库中检测到的PPCPs总浓度的范围分别为120.1~137.6 ng·L^(-1)与55.3~436.1 ng·L^(-1).抗生素、心血管药物、精神药物和兴奋剂是最常检测到的药物.黄河滨州段下游水体中脱氢硝苯地平、厄贝沙坦、灭多威、可替宁的浓度显著高于上游.水库DWS1中PPCPs的总浓度为436.1 ng·L^(-1)明显高于水库DWS2(62.4 ng·L^(-1))和水库DWS3(141.2 ng·L^(-1)).风险熵评估结果表明,黄河和水库中PPCPs的个体风险熵均处于低风险水平.但水库中PPCPs的联合风险熵接近中风险水平,需要引起注意.本研究为治理黄河下游地区的PPCPs以及预防和控制饮用水中的PPCPs提供了科学数据.

磺胺甲恶唑暴露对沉积物中微生物组成及氮转化功能的影响研究

随着抗生素在长江流域的广泛使用,抗生素污染日渐加剧.抗生素的普遍存在可能对生态系统带来危害,环境选择压力对流域环境微生物的群落结构和功能具有潜在影响.本研究选择磺胺甲恶唑(SMX)为典型抗生素,以崇明岛东滩沉积物为研究对象,通过不同浓度水平抗生素长期(60 d)暴露的模拟实验,结合高通量测序与同位素示踪技术,探究了不同温度下抗生素暴露对河口水体和沉积物中微生物群落结构和氮转化过程的影响机制.潜在的氮转化速率定量测试结果表明,SMX在0.5~5μg·L^(-1)的浓度范围内,对河口沉积物中氮转化过程有显著影响,SMX的长期暴露(30~45 d)会显著抑制反硝化和厌氧氨氧化(anammox)过程;进一步延长暴露时间(60 d),SMX的抑制效果减弱.此外,低温(15℃)下反硝化和anammox对SMX的负响应更显著;同等浓度SMX暴露条件下,低温组中(15℃)SMX暴露组与对照组潜在的反硝化/anammox速率差比高温组(25℃)高14%~18%/2%~10%.30 d时,SMX暴露组沉积物中特有物种数量比对照组高17%;线性混合模型结果显示,温度对变形菌门影响更加明显,而SMX则对绿弯菌门有显著负效应.本研究有助于厘清痕量抗生素长期暴露对长江河口地区氮转化的影响机制,并为流域抗生素控制提供技术支撑.

长江下游快速城市化地区水污染特征及源解析:以秦淮河流域为例

明晰区域水污染现状及污染物与污染源之间的关系是实施水环境精细化管理和区域水污染治理对策的前提.水质标识指数法(WQI)和聚类分析(CA)被用于研究2015~2019年秦淮河流域29个监测站点的11个水质参数的时空变化特征,并利用PMF模型和SIAR同位素源解析模型解析秦淮河流域的污染物来源及贡献率.结果表明,秦淮河流域河道水体总体为中度污染,TN浓度超标是流域水体污染的主要原因;2015~2019年WQI值呈现下降的趋势;空间聚类和PMF分析结果显示:(1)高污染区位于秦淮河下游城市化程度较高的城区、溧水主城和江宁大学城内的河道及牛首山河,污染源主要为生活污水、商服业污水(28.88%)及工业废水排放(27.43%);(2)中污染区位于秦淮河下游的江宁开发区和秣陵街道及中上游的禄口街道内河道,主要污染源为城乡生活废水和商服污水(31.62%)、工业废水(27.25%)和内源污染(24.76%);(3)低污染区位于秦淮河流域湖熟街道内河道及二、三干河,主要污染源为农村生活污水和生活垃圾(28.79%)及农业非点源污染(24.3%);云台山河子流域内NO^(-)_(3)-N是氮污染物在子流域受纳水体中的主要存在形式,SIAR溯源结果显示云台山河子流域的NO^(-)_(3)-N主要来源于生活污水(61%)和土壤有机氮(34%).本研究结果可为秦淮河流域水污染治理和水生态保护措施提供科学依据和基础.

山东、安徽省村镇饮用水源中碘化物的分布、来源及存在的健康风险

村镇中小型饮用水源是中国农村饮用水的主要类型,对该类水源中碘化物分布特征的研究较少.为探明山东、安徽村镇饮用水源中碘化物的分布、来源及存在的饮用健康风险,于2021年10—11月对该区域97个代表性村镇饮用水源(湖库、河流、地下水)进行调研和样品采集,综合水化学分析、统计学和风险评价等方法进行分析.结果表明,研究区水体中碘化物的浓度为0.1~294.5μg·L^(-1),其中15%的点位为高碘型水源,集中在山东菏泽和安徽北部的地下水源,50%的点位为缺碘型水源,以地表水源为主.碘化物浓度与水化学类型密切相关,Ca^(2+)·HCO_(3)^(-)型水源中74%为缺碘型,Na^(+)·HCO_(3)^(-)型水源中45%为高碘型.岩石风化的空间异质性导致水化学类型存在差异,水岩作用下的阳离子交换使沉积岩中的碘释放到水中,蒸发浓缩使水中的碘化物富集.健康风险评价表明,2%的水源(菏泽郓城县、淮北濉溪县)的儿童风险熵大于1,成人的高碘饮用水健康风险较低.

长江沉积物中多环芳烃的污染特征、来源解析及生态风险评价

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)具有“三致”效应,其在环境中的污染特征及行为倍受关注.长江作为我国经济发展的重要纽带,其PAHs污染特征及来源亟需明晰.本研究以长江干流(攀枝花至南京)及主要支流为研究区域,分析了表层沉积物中19种PAHs的污染特征和来源,评估了PAHs类污染物的生态风险.结果表明,长江上游、中下游及主要支流江段沉积物中Σ_(19)PAHs浓度分别为55.2~406.4 ng·g^(-1)(均值(216.3±139.2)ng·g^(-1))、48.0~500.4 ng·g^(-1)(均值(337.1±197.0)ng·g^(-1))、90.1~429.8 ng·g^(-1)(均值(268.0±129.0)ng·g^(-1)).其中4环、5~6环类PAHs浓度范围分别占38.9%和39.9%.以三峡大坝为界,上游越靠近大坝沉积物中PAHs浓度越高,中下游越靠近长江口沉积物中PAHs浓度越高;近20年来长江干流沉积物中PAHs浓度整体上呈降低趋势.特征比值法和主成分分析结果表明长江流域沉积物PAHs主要来源于生物质和煤燃烧、石油类物质燃烧以及石油泄漏.此外,基于沉积物质量基准法(SQCs)和沉积物质量标准法(SQGs)的生态风险评价结果表明,长江流域沉积物中PAHs的生态风险发生几率较小,但BaP、DBA以及未规定安全值的BbF、BkF、IcdP和BghiP等高环PAHs的生态风险仍需关注.