微生物-生物炭协同修复农业环境中的多元污染物

农业环境污染对我国粮食生产构成了重大挑战,对其开展有效治理已刻不容缓。基于微生物的农业环境污染修复技术效率高、成本低,且不造成二次污染,是当前研究的热点。微生物耦合生物炭可进一步提高其消减环境污染物的效率,且取得了一定的效果。在此背景下,本文首先综述了功能微生物在修复环境污染物中的作用及生物炭负载微生物在当前环境修复中的应用现状,然后讨论了生物炭负载微生物技术在修复效率与资源利用方面的优势与面临的挑战。在此基础上,本文结合当前技术的发展提出微生物与生物炭协同修复技术可深入研究的方向,为了解相关修复技术的有效性及安全性提供依据。

长江三峡水库水污染控制若干问题

论述了三峡水库几个重要水环境问题,对近年来三峡水库水污染控制科学研究工作进行回顾,评述了一些重要研究成果,就三峡水库水质模拟、水体富营养化、水库泥沙截留淤积和重金属污染等问题进行了深入探讨。基于国际水协会最新推出的河流水质模型,提出了三峡水库水环境模拟研究的观点和方法;基于湖泊(水库)生态动力学模型原理,在对水体中磷元素预测的基础上,从营养盐含量、水深、流速、温度因素等与富营养化非线性映射关系出发,初步建立三峡水库水体富营养化人工神经网络模型,对三峡水库水体富营养化潜势进行研究,分析讨论了一些初步结果;论述了水库泥沙截留淤积及其与水体中污染物,特别是重金属污染的相互作用;建议三峡水库近期内应予以重视的一些重要水环境科学问题。

小江流域农地水土流失对水体富营养化的影响

水土流失是水体富营养化的一个重要源头。在三峡库区小江流域,定点监测了4类农地(水田、梯坪地、<25°坡耕地、>25°坡耕地)的水土流失量,并于2008年在渠口、养鹿、高阳、黄石、双江及河口(参照)6个断面采水样进行水质调查。研究结果表明:坡耕地是小江流域水土流失的主要策源地;农地水土流失导致的氮、磷流失对小江水体的富营养化贡献很大,流失的TN、TP分别高达675.76,69.03 t/a;小江TN浓度主要受水土流失和长江TN浓度的共同制约,峰值为5.31 mg/L(渠口)出现在7月份;小江TP浓度主要受水土流失和长江水位的共同制约,各断面的最小值均出现在7月份,最小值为0.03 mg/L(渠口)。总体而言,小江处于中营养到富营养状态,4月份较容易发生水体富营养化,7月份和11月份磷是水体富营养化的限制因子。

改性粘土辅助沉水植物修复技术维持清水稳态的原位研究

在富营养湖泊治理实践中,修复沉水植被被认为是改善水质的长效措施,而壳聚糖改性粘土是短期快速改善水质的有效手段.本研究利用改性粘土辅助沉水植被修复,旨在探索改善水质的长效方案.2011年5-11月在太湖梅梁湾开展了四组不同处理(对照、水草、水草+粘土、粘土)围隔实验,在水草(盖度13.0%)和水草+粘土(盖度52.3%)围隔中不同程度重建了苦草群落.实验期内每3 d一次的水质监测表明,粘土处理可显著改善水质,水体总氮(TN)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO34--P)和叶绿素a(Chl.a)含量分别比对照下降了20.7%、74.6%、31.0%和80.4%,透明度(SD)升高了90.4%;粘土辅助植被修复改善水质效果最长稳,水体TN、TP、PO34--P和Chl.a含量分别比对照下降了36.2%、64.0%、28.6%和71.1%,SD升高了76.4%;低盖度苦草群落单独处理对水质改善效果不显著.在三种处理中,粘土辅助植被修复改善底质效果最好,使间隙水的TN、TP、PO34--P、NH4+-N分别比实验前下降了15.6%、61.7%、55.8%和82.8%.本研究表明改性粘土辅助沉水植被修复可作为重富营养水体中水质改善的整合技术,但其长期生态效应仍需谨慎评估.

巢湖马鞍山土壤有机质和N、P变化研究

对巢湖马鞍山从山脚到山顶进行不同海拔土壤取样,经过相关处理和分析表明:在空间上,随着海拔的升高,土壤有机质、水解N、全N、全P的含量都基本呈减少的趋势,而速效P含量则呈现出山体下部与顶部含量高、中部含量低的特点;在时间上,有机质、全N、水解N含量基本表现为1月份小于4月份,而全P的含量呈现出4月份比1月份减少的趋势。

三峡水库消落带柳树(Salix matsudana)种植初期对土壤碳、氮、磷含量的影响

以三峡库区汝溪河流域165-170m和170-175m两个海拔段的人工种植柳树土壤为研究对象,比较两个海拔段土壤的化学性质在一个淹水周期前后的变化特征,包括土壤pH值、有机质（OM）、碳氮比（C/N）、全氮（TN）、硝态氮（NO-3-N）、铵态氮（NH＋4-N）、全磷（TP）和有效磷（AP）含量,并设置裸地土壤作为空白对照.结果显示,三峡水库消落区不同海拔高程的柳树生长状况良好,水淹后生长于高海拔的柳树较低海拔的柳树冠幅和胸径分别高出22.2%和48.8%;对于裸地土壤,经过淹水后其pH值趋向中性变化,全氮和铵态氮含量增加,硝态氮含量下降;与裸地相比,栽植柳树的土壤全磷含量显著升高,碳氮比、有效磷、有机质、铵态氮含量显著下降.研究表明,柳树良好的适应能力使其能在三峡库区消落带大量存活,但是由于其土壤N,P营养元素含量的增加而对水体富营养化问题的产生存在一定的贡献潜力也是不容忽视的.

农田土壤磷的环境指标研究进展

为了研究农田土壤磷的环境指标,综述了国内外1984—2014年农田土壤磷的环境指标研究,发现对于农田土壤磷的环境指标研究不断深入,虽然起步晚,但是进展较快。从研究农田土壤磷的流失途径和流失形态着手,发现土壤水溶性磷、颗粒态磷等不同形态的有效磷含量与地表径流中的磷含量呈现显著相关,流失至水体的磷含量与土壤Olsen-P含量具有较高的相关性,把土壤Olsen-P作为农田土壤磷的环境指标具有准确性及可靠性。综述国内外农田土壤磷的环境指标研究表明:目标水体为湖库和河流的土壤Olsen-P环境阈值分别为25 mg/kg和75 mg/kg。超过该临界值时,土壤径流、排水和渗漏液中磷含量将明显增加,加大农田中土壤磷进入水体的风险,造成水体富营养化,对水环境产生破坏。农田土壤磷的环境指标研究还存在不足,今后还需要研究农田土壤磷素在流失过程中的削减系数,以及农田土壤磷素通过地表径流与土壤侵蚀淋溶之间的交互作用机理。

坡地水土流失对水体富营养化贡献的研究进展

面源污染逐渐成为世界头号的环境问题,而坡地水土流失伴随着化肥营养元素流失引起的面源污染更是不容忽视,详细介绍了国内外在这一方面的研究进展,面源污染问题的提出直至目前各种污染和流失模型的建立修正,并提出今后水土流失将作为面源污染的重要原因及其主要的研究方向。

一种新型环境修复材料的制备及其功能分析

以韩国特有的五色长石黏土矿物为原料,经特殊方式加工后制成一种新型环境修复制剂（简称QE粉末）。为了探索该新型材料的基本理化性质及其在环境修复领域的应用潜质,分别研究了QE粉末对铁钉氧化及水体p H值和非接触条件下对水体理化性质的影响,以及QE粉末自身表面放热的情况。结果表明：与常规的Si O2粉末及空白对照相比,QE粉末能降低铁钉在盐水中的氧化程度;其抗氧化性通过铁钉在盐水中氧化形成的沉淀物（Fe2O3）表征,QE粉末形成的棕红色絮状物最少,说明其抗氧化性最好。此外,QE粉末能调节水体p H值,并稳定在7.5左右。在非接触条件下,QE粉末可平衡水体p H值,提高水体温度,降低水体氧化还原电位;其对水体的密度、表面张力等理化性质也均有一定影响。对QE粉末表面的热分布场的测试结果表明,QE粉末的放热比Si O2粉末增加0.1~0.6℃。最后,对QE粉末在盐碱土壤改良、石油土壤修复、水体富营养化和堆肥资源化等方面的潜在应用价值进行探讨。

从饮用水源地水质变化看水土保持治理成效——以赣榆县小塔山水库为例

饮用水是人类社会生存和发展的最基本的物质保障,直接关系到广大人民群众身体健康和生命安全,关系到正常的生产生活秩序,必须放在经济社会发展的首要位置.以小塔山水库为例,通过对小塔山水库水质变化的研究,探讨水土保持防治措施治理的成效,并提出对策.

水土流失与水库水质富营养化——以深圳市清林径水库为例

以清林径水库水环境质量为例,论述水土流失是造成水库水质富营养化的一个重要因素,并对水库水质富营养化控制方法进行了探讨.

植物气生根在富营养水治理中的应用——以夹竹桃为例

根据植物气生根能吸收水体中氮、磷养分的特性,首次提出了利用气生根处理富营养水的新方法。以夹竹桃为研究对象,在人工模拟的滨水环境(模拟植物种植于堤岸壁或堤岸上,部分枝叶处于水淹状态的情形)中诱导气生根的生长。结果表明:仅需满足夹竹桃的基本生存条件(土壤、阳光、水和温度),77%的夹竹桃能够适应水淹环境并长出较密集的气生根(平均生根率为38%);夹竹桃对水体TP,TN,NH3-N,NO2-N,NO3-N和浊度NTU的实际去除率分别为27.3%,29.1%,17.1%,20.5%,1.6%和0.7%;同时,栽种在岸堤壁或岸堤上的夹竹桃还具有一定水土保持的作用和景观绿化效果。因此,该方法是一种集富营养水净化、水土保持和景观绿化为一体的新型治理富营养水方法。

珠江三角洲含N-亚硝胺地下水与地区性癌症

肆虐我国南方局部区数百年以鼻咽癌和肝癌为主的恶性肿瘤病,为典型的地区性癌症。本文以珠江三角洲为例,应用流行病学与生态地球化学相结合的调查方法,检出了病区环境水和饮水中存在致癌物质N-亚硝胺,研究了癌病区生态系统由地质构造背景、气候、水文和生态条件制约,自然形成水体N-亚硝胺的机理。实验改进、优化了环境-饮水微量亚硝胺测定方法,新建立的固相萃取-气相色谱-串联质谱(GC/El-MS/MS)测定纳克级N-亚硝胺方法一次可测9种N-亚硝胺化合物,检出限达到0.34～2.19ng/L。在珠江三角洲癌病区环境-饮水中首次发现9种亚硝胺化合物,含量为307～0.34ng/L,总检出率为40%。四会等较低工业污染区古井水、手压井水和自来水的亚硝胺有相近似的含量统计特点:亚硝基二甲胺和亚硝基二正丁胺的均值和峰值为不高的超标值,均值分别为21.77和15.54ng/L。这批水样大多采自0～20m深度井水,属本区代表性特殊地质构造和气候生态环境中形成的地下水,也是研究区生产和生活开发最多的水源层;所含超标亚硝胺可能是本区数百年高发癌症的主因。近年工业发展带来的亚硝胺污染源的叠加,增高了该区环境-饮水亚硝胺超标率及癌症发病率。文中分析了珠江三角洲土壤和地下水富氮营养化现象和区域氮的来源。

塑料大棚耕作模式对抑制农田氮磷流失的作用

根据农田氮、磷流失的途径,通过测试土壤中的全氮和有效磷的含量研究塑料大棚的耕作方式是否能够有效抑制农田氮磷的流失。经测定,下雨前后棚内TN由1.207 g/kg变化到1.209 g/kg,P-由70.9 mg/kg变化到70.84 mg/kg;而下雨前后棚外TN由1.194 g/kg变化到1.102 g/kg,P-由69.63 mg/kg变化到66.29 mg/kg,相比之下棚外土样的氮磷含量雨后有更明显的减少,证明塑料大棚对抑制农田氮磷的流失是有一定作用的。还指出了此种耕作模式在控制水体富营养化中存在的发展前景。

Soil conservation and ecosystem services

Accelerated soil erosion,driven by anthropogenic activities such as conversion of natural ecosystems to agroecosystems and mechanical tillage,has numerous adverse impacts on ecosystem services.In addition to degrading soil quality and reducing agronomic/biomass productivity on-site through a decrease in use-efficiency of inputs,off-site impacts of accelerated erosion include eutrophication and contamination,sedimentation of reservoirs and waterways,and emissions of greenhouse gases(e.g.,CO_(2),CH_(4) and N_(2)O).While advancing food and nutritional security,adoption of restorative land use and recommended management practices are important to strengthening numerous ecosystem services such as improving water quality and renewability,increasing below and above-ground biodiversity,enhancing soil resilience to climate change and extreme events,and mitigating climate change by sequestering C in soil and reducing the emission of CO_(2),CH_(4) and N_(2)O.An effective control of accelerated erosion is essential to sustainable development and improving the environment.

基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析

在土壤水分长期定位观测基础上,应用Hydrus-1D模型对太湖流域典型稻麦轮作农田土壤水分渗漏进行动态模拟,并结合深层土壤溶液取样及氮磷浓度测定,分析了当前耕作方式下农田水分渗漏和氮磷淋失特征。结果表明,土壤水渗漏与降雨、灌溉及前期土壤含水率有关;麦季深层渗漏量小但持续时间长,而稻季单次渗漏量大却持续时间短。模拟时段内铵态氮和可溶解性总磷的淋失主要发生在稻季,淋失量分别为2.62、0.49kg/hm2,分别占稻麦轮作期总淋失量的96.0%、96.0%,而硝态氮淋失主要发生在麦季,淋失量为57.97kg/hm2,占总淋失量的80.2%;无机氮淋失的主要形态为硝态氮,其淋失量占总淋失量的96.4%。综合看来,硝态氮应作为主要阻控对象,以减少农田面源污染对地下水及太湖水体的污染风险。此外,氮磷淋失在6、7月份即休耕期和水稻生长早期容易达到峰值,应得到重视。