稻田上覆水中光致活性组分形成过程及其环境效应研究进展

稻田上覆水中富含有机质、亚硝酸盐和硝酸盐等光敏活性物质,在太阳光作用下会产生三重激发态有机质(^(3)CDOM^(*))、单线态氧(^(1)O_(2))和羟基自由基(•OH)等活性组分,其对稻田污染物转化和碳氮等元素循环具有重要意义。基于此,综述了稻田上覆水中光致活性组分产生过程和机制,重点介绍了水稻不同生长周期内光活性组分的类型、通量变化趋势;探讨了不同环境因素对自由基产生的影响;阐述了上覆水光致活性组分对稻田中砷和不同有机污染物的非生物转化贡献与机制,并展望了稻田上覆水光化学过程的未来研究方向。

酸性矿山废水对稻田上覆水理化特征及氮转化的影响

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)对周边农田的污染是煤等含硫矿产资源开采过程中普遍存在的问题。通过模拟实验,研究了AMD对稻田上覆水pH、EC(电导率)和Eh(氧化还原电位)等理化特征和对其中氮形态转化的影响。结果表明,AMD持续污染对稻田上覆水pH、EC和Eh等综合理化指标、重金属含量以及稻田上覆水中的总氮、氨氮、可溶性有机氮、亚硝酸盐氮含量产生了极显著影响(p<0.01)。AMD污染后上覆水总氮、可溶性有机氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量分别从3.92、3.27、0.005 0、0.33 mg/L变为9.33、8.67、0.017、0.18 mg/L;同时AMD的灭菌处理实验表明,AMD中的铁硫杆菌等微生物具有影响稻田上覆水中氮转化的作用,灭菌后的AMD可显著降低稻田土壤氮的损失,有效降低稻田上覆水总氮(比对照降低42.01%)、可溶性有机氮(比对照降低73.34%)以及亚硝态氮(比对照降低70.59%)含量,提高土壤上覆水硝态氮浓度(比对照提高93.71%)。说明,AMD持续污染可通过对稻田水环境特征产生显著的直接影响,继而直接或间接地影响着稻田上覆水中可溶性有机氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮形态及总氮的数量变化,同时AMD及稻田中的微生物在其中发挥着重要作用。