草原土壤的碳氮含量及其与温室气体通量的相关性

通过采样分析研究内蒙古锡林河流域温带草原土壤有机碳及全 N的含量特征 ,探讨它们的含量与温室气体 CO2 、 N2 O、 CH4 通量的相关性 ,结果表明 :沿 470～ 1 50 mm年降水梯度线 ,土壤表层 (0～ 2 0 cm)有机碳含量从 2 .38%递减到 1 .2 3% ,全 N含量从 0 .2 1 8%递减到0 .1 36% ,而且放牧和开垦都有使有机碳及全 N含量降低的趋势 ;CO2 通量与有机碳含量、全N含量、C/N及 N2 O通量显著相关 ,N2 O通量与有机碳含量、C/N及 CO2 通量显著相关 ,且CO2 和 N2 O的通量都有沿降水梯度递减的趋势 ;CH4 通量与有机碳含量、全 N含量、C/N、CO2通量及 N2 O通量都没有显著相关性。

长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换总通量量算系统研究

基于MapObjects组件式GIS技术和数学建模方法,以Visual Basic为开发平台,建立了长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换通量空间插值模型、总通量量算模型和量算系统,该系统的主要功能包括对无机氮界面交换通量信息查询检索,空间插值分析,以及对长江口湿地不同岸段、不同季节无机氮交换总通量综合和动态量算.利用该系统和长江口湿地2000年10月—2004年7月无机氮界面交换通量季节性实测数据,对长江口湿地沉积物-水界面无机氮交换总通量进行了量算.结果表明:长江口湿地沉积物在春季向水体释放无机氮,在夏季、秋季和冬季则表现为净化水体中的无机氮,全年总体表现为净化水体中的无机氮.量算系统的实际应用表明,该系统在定量分析长江口湿地生态功能过程中发挥了重要作用.

太湖湖体总氮平衡及水质可控目标

通过对2007～2010年环太湖水文巡测及降水调查,进行了湖体总氮平衡分析,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域总氮污染削减率,利用构建的太湖流域及湖体水环境数学模型模拟污染削减后的太湖湖体总氮浓度场,并提出水质可控目标。结果表明:太湖出入水量共127.8亿m3,其中通过降水进入太湖的水量为24.9亿m3,占入湖总水量的19.5%;全年总氮收支量达到4.47万t,其中通过干湿沉降进入太湖的总氮量为0.70万t,占入湖总通量的15.5%,可见干湿沉降进入太湖的污染物不容忽视,其变化趋势与太湖地区降水特征相关性较好。同时通过模型推算,定出2015年太湖湖体不同功能区总氮的可控目标,整个湖体平均值约为2.3 mg/L,为太湖总量控制提供科学依据。

陕南后沟小流域泥沙与总氮随径流输移特征

以2011-2012年汛期野外降雨资料为基础,分析陕南后沟小流域泥沙和总氮(TN)随径流流失特征。研究结果表明,坡耕地、退耕地、菜地泥沙流失通量与径流量拟合方程采用S形曲线方程表达较为合适;果园采用线性函数反映两者之间的关系。坡耕地和菜地径流量与TN浓度采用倒数曲线表达,而果园和退耕地采用线性函数表达;汛期不同土地利用类型土壤流失通量顺序为:菜地(4 011.7kg/hm2)>坡耕地(1 720.0kg/hm2)>退耕地(1 606.3kg/hm2)>果园(776.3kg/hm2);径流中TN流失通量顺序为:菜地(15.29kg/hm2)>退耕地(7.20kg/hm2)>坡耕地(4.92kg/hm2)>果园(1.37kg/hm2)。2011-2012年汛期后沟小流域出口径流动能与泥沙量流失量采用线性函数和幂函数描述两者之间关系,而TN流失量与径流动能采用对数函数和幂函数表示。汛期末期阶段泥沙和TN流失风险最大。

土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出的影响--以贵州普定沙湾模拟试验场为例

耦联水生光合作用的碳酸盐岩风化碳汇是全球碳循环研究的关键问题,生物碳泵效应不仅能够稳定碳酸盐风化碳汇,也有利于改善水环境,而过量输入氮、磷会导致水环境变差。土地利用变化作为全球变化重要内容之一,对流域碳氮磷的输出具有重要影响,但关于土地利用变化对喀斯特水体溶解无机碳、总氮和总磷输出影响的研究有待进一步加强。本研究以贵州普定沙湾喀斯特试验场为研究对象,以研究土地利用变化对水文、水化学、溶解无机碳汇通量、总氮通量和总磷通量的影响。结果表明,流量、径流深、土壤CO_(2)浓度、pCO_(2)、HCO_(3)^(-)浓度和电导率呈现出夏秋季节高、春冬季节低的变化特征,与pH变化相反。样地间,土壤CO_(2)浓度、pCO_(2)、HCO_(3)^(-)浓度和电导率表现为草地>灌丛地>农耕地>裸土地>裸岩地,与pH变化相反。参与岩溶作用的土壤CO_(2)是造成水化学变化的主要原因。溶解无机碳汇通量和总氮通量呈现出夏秋季节高、春冬季节低的变化特征,总磷通量秋季最高、春季最低。样地间,草地溶解无机碳汇通量最大,HCO_(3)^(-)浓度是决定溶解无机碳汇通量大小的主导因素。有植被覆盖的土地利用方式的总氮、总磷浓度及其通量明显低于无植被生长的类型,总氮通量灌丛地最小,总氮浓度是决定总氮通量大小的主导因素,总磷通量草地最小,而流量是决定总磷通量大小的主导因素。综上,我们认为可以通过调整土地利用方式来达到增加岩溶碳汇和改善水环境双赢的目标。

丹江口水库入库河流总氮通量监测

针对丹江口水库总氮超标问题，对作为主要集水区的汉库入库各河流进行了一整年的水量和水质同步监测。结果表明：（1）主要河流入汉库总氮量共24503t／a，湖北和陕西两省入库总氮量比例总体上与水资源量比例相当，其中，汉江干流上游陕西来水入库总氮量占68．2％，湖北主要支流包括十堰堵河（18％）、神定河（7％）、泗河（4％）、官山河（O．9％）、浪河（0．7％）剑河（0．5％）和天河（0．5％）。（2）入汉库总氮总量月变化与入库总水量变化一致，总氮入库量主要集中在5-9月，占全年的77％。（3）根据各河流水环境容量和纳污特征，可将入库河流划分为容量型、点源污染型、农业面源型和混合型等四种类型。建议对不同类型河流应采取不同控制对策，点面结合，综合防治。

丘陵小流域氮磷流失通量监测频次的优化研究

准确计算污染物流失通量对水资源保护及污染物总量控制有重要意义,考虑到高频次水质监测的成本较高,采用合适的污染物流失通量估算模型并优化监测频次是有效的解决途径。LOADEST模型能利用连续的日径流量数据和离散的污染物浓度数据建立回归方程,可用于估算小流域的污染物流失通量。采用四川省盐亭县万安小流域3个集水面积不同的河流断面在不同监测时间间隔条件下的水质数据及连续的径流数据,估算基流总氮和总磷的流失通量,评估LOADEST模型在丘陵小流域的适用性。结果表明:在研究区域,要保证模型估算结果的准确性和稳定性,集水面积小、坡降大的河流断面允许的最大监测时间间隔为20 d;集水面积大、坡降小的河流断面允许的最大监测时间间隔为40 d;污染物流失通量估算中的模型表现以总磷优于总氮;当年的径流量与污染物浓度数据仅适用于当年的流失通量LOADEST模型估算,并不适用于其他年份,可归因于气象水文情况的年际变化。

太湖大气氮、磷干湿沉降特征

于2018年1—12月,采集太湖湖滨及湖面共计9个点位600多个干湿沉降样品,估算了N、P干、湿沉降率以及全太湖2018年N、P干、湿沉降通量。结果表明,2018年太湖TN和TP月湿沉降率均值分别为161.2和7.1 kg/(km^2·月),TN和TP月干沉降率均值分别为103.6和4.5 kg/(km^2·月)。TN和TP年干沉降率空间分布规律为:湖面之上开阔水域处的TN和TP年干沉降率大于其他湖滨点位,TN和TP总沉降通量为7 702和333 t/a。2018年相比于2002—2003年,TN和TP总沉降通量分别降低了22.6%和53.8%。

滇池流域城市型河流盘龙江入湖营养盐通量研究

基于2009年一次降雨过程的入湖断面流量观测及总磷、氨氮浓度监测资料,分析了盘龙江总磷和氨氮的入湖通量变化情况。研究结果表明:断面的总磷和氨氮通量呈倒V形分布,降雨径流达到峰值时总磷和氨氮通量同时达到最大;入湖断面流量与总磷、氨氮浓度均呈一元线性正相关关系,说明盘龙江总磷和氨氮来源具有明显的非点源特征。在总磷、氨氮浓度分别减少20%4、0%6、0%8、0%的情况下,总磷、氨氮通量与浓度减少比例大致相当,说明削减进入盘龙江的雨水中的总磷、氨氮负荷量对于降低进入滇池中总磷、氨氮是十分有效的。

北部湾茅岭江化学需氧量、总氮和总磷的入海通量

基于2014—2020年茅岭江入海口断面径流量及化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)数据,通过LOADEST模型优化计算了COD、TN和TP的入海通量。结果表明:(1)LOADEST模型建立的茅岭江COD、TN和TP的入海通量回归方程,模拟计算的入海通量与实测值具有很好的一致性。(2)模拟计算的COD、TN和TP多年平均入海通量分别为34537 t/a、3302 t/a和235 t/a,月平均入海通量分别为2878 t/月、275 t/月和19.58 t/月;雨季COD、TN和TP的入海通量分别占年入海通量的77%、80%和71%;COD、TN和TP的年入海通量中分别有21059~25271 t/a、1775~2130 t/a和70~84 t/a来自于非点源,COD和TN主要受非点源控制,TP不仅受非点源控制,也受点源控制。(3)对比分析钦江和茅岭江COD、TN和TP的多年平均入海通量可知,钦江COD、TN和TP的多年平均入海通量分别约为茅岭江的1.16、2.15和2.37倍,入海通量不同主要受沿岸居住的人口数量影响。

胶州湾入海源区氮磷超载状况分析

陆源污染物排海数量不断增多是造成胶州水质恶化的主要原因之一,准确核算陆源污染物入海通量是进行胶州湾陆源污染物总量控制的前提和基础。该研究应用2012-2013年在胶州湾陆源源区和海域进行的春、夏、秋、冬四季陆海同步调查资料,分析了胶州湾源区不同季节溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)的入海通量分担率与胶州湾海水水质间的时空对应关系,并基于胶州湾源区DIN和DIP的分配容量计算结果,评价了胶州湾源区污染物的超载状况。结果表明,2012-2013年入胶州湾源区DIN、DIP的通量分别为7 400和280 t/a,且呈现丰水期高、平水期和枯水期低的季节变化特征;其中位于胶州湾北部和东北部的大沽河源区、墨水河源区、李村河源区和楼山河源区超载率较高,DIN和DIP平均超载率分别达到349%和318%;DIN、DIP入湾通量超载率最高的源区都为墨水河源区,超载率分别为610%和555%,这是导致胶州湾东北部海域污染严重的直接原因。要实现胶州湾海水水质达标,需要根据入胶州湾各个源区的水质分配容量,科学制定胶州湾陆源氮磷污染物入海通量时空差别化减排方案。

锁黄仓国家湿地公园氮污染负荷通量估算及修复策略

从氮素视角对威宁县锁黄仓国家湿地公园的地表河流、大气沉降、坡面径流和壤中流的污染物汇入通量进行估算,揭示污染负荷贡献的主次关系,为高原湿地生态系统保护提供科学参考.研究表明:1)锁黄仓湿地与其补给水体间综合污染指数差异性达显著水平,且该湿地水环境多数指标不满足国家湿地公园建设的最低要求.2)各渠道汇入锁黄仓湿地总氮通量比率依次是北门河(62.78%)>草海来水(36.62%)>坡面流和壤中流(0.53%)>大气沉降(0.07%).汇集生活污水的北门河为该湿地最重要的污染负荷输入渠道,总氮通量达2.16×10^(5)kg/a.农业活动影响下的坡面与壤中流通量为1.83×10^(4)kg/a,这与肥料流失和集水区域面积较大等因素有关.大气总氮沉降通量可能最大值仅有4.45×10^(2)kg/a,对湿地污染负荷贡献有限.3)工程建设应切断北门河补给,铺设管网直接输送至下游污水处理厂,并协调草海国家自然保护区争取更多湿地景观用水.

温度对玄武湖底泥总氮释放影响研究

以城市湖泊玄武湖为研究对象,根据近几年监测数据,分析玄武湖水质总氮(TN)变化情况,在玄武湖设置4个底泥采样点,研究玄武湖底泥理化性质及温度对玄武湖底泥总氮(TN)释放影响。结果表明,近几年玄武湖总氮(TN)年均值从2015年1.92 mg/L下降到2019年1.1 mg/L,但仍超Ⅲ类水标准;玄武湖底泥总氮含量在3.28×10^(3)~5.03×10^(3) mg/kg之间,平均值为4.14×10^(3) mg/kg;模拟实验显示随着温度的升高,玄武湖4个采样点底泥总氮(TN)的释放强度明显增加;根据模拟实验数据计算得到玄武湖全年总氮(TN)的释放量为26.61t,说明底泥已经成为玄武湖总氮重要来源之一。

环渤海湿地芦苇对TC、TN、TP吸收通量的研究

主要调查研究环渤海湿地芦苇对TC、TN、TP的吸收通量。调查表明,2008年环渤海湿地的芦苇面积为20.08×104hm2。2009年,芦苇总生物量在7月、10月和11月的调查结果分别为267.2×104t、183.4×104t和138.0×104t。7月、10月和11月,芦苇对TC的吸收通量分别为115.58×104t、80.68×104t、64.23×104t;对TN的吸收通量分别为4.03×104t、1.45×104t、0.84×104t;对TP的吸收通量分别为0.37×104t、0.10×104t、0.031×104t。

长春西湖沉积物氮、磷营养盐释放通量及原位覆盖控释效果模拟研究

采用柱状芯样模拟法,探究长春西湖沉积物中氨氮和全磷的释放通量及变化;利用原位覆盖技术,选用建筑回填土作为覆盖材料,建立3种覆盖模式(30 cm细小土块均匀覆盖、30 cm中大土块随机覆盖和60 cm中大土块随机覆盖),评价不同覆盖模式对沉积物中两种营养盐释放的控制效果。研究结果表明,在沉积物直接与上覆水完全接触的条件下,氨氮和全磷的释放通量先迅速上升,都在1 d后达到最大值,随后不断降低,分别在第44天和第39天达到最小释放通量。氨氮和全磷的释放通量与实验天数的关系为对数(R^2=0.938 1)和乘幂(R^2=0.732 5)关系。3种覆盖模式都对沉积物中氨氮和全磷有很好的控释效果;其中,采用细小粒径土壤或较厚土壤覆盖,可以获得对氨氮更好的控释效果,但不同覆盖厚度和方式对磷的阻隔效果无明显差异。

珠江三角洲河网与河口区CBOD及TN和TP通量的模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,以1998年6月（丰水期）、1999年1月（枯水期）为案例计算分析珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量（CBOD）、总氮（TN）和总磷（TP）通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量（上游通量）贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量（入河口通量）是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量（入海通量）是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出＂汇＂的作用。