有机酸去除污泥重金属前后硝态氮和铵态氮浓度变化

研究了柠檬酸、草酸和乙酸溶液对污泥中重金属(Cd、Pb、Cu和Zn)的去除效果,以及处理前后析出液和污泥中硝态氮和铵态氮的浓度变化.结果表明,0.8mol.L-1柠檬酸溶液可去除污泥中76.0%的Pb和92.5%的Zn,是较好的重金属去除剂.污泥经有机酸处理后,有大量的硝态氮和铵态氮溶解于析出液中,与加入蒸馏水的对照处理相比,有机酸可大幅度增加析出液中铵态氮的含量,减少硝态氮含量.由于污泥处理过程中有其他形态的氮的转化,处理后污泥中仍含有较高浓度的硝态氮和铵态氮.0.5mol.L-1草酸处理的析出液中硝态氮和铵态氮浓度分别为2.8和888.1mg.L-1,且重金属含量不高,可作为较好的液体肥料进行回收利用.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏研究Ⅰ.冬小麦

不同氮肥用量下对冬小麦生育期间土壤硝态氮时空变化特征及土壤氮素表观盈亏量的研究结果表明,氮肥用量不同,硝态氮分布特征有差异,并且随着冬小麦的生长,其变化也不同。在冬小麦快速生长阶段,作物吸收可在一定深度的土层出现硝态氮亏缺区。由于灌溉的影响,土壤表层硝态氮向深层淋洗严重,即使在低氮肥水平,土壤深层仍可观察到硝态氮含量升高现象,存在淋出2m土体的可能性。并且氮肥用量越高,土壤硝态氮含量越高,硝酸盐向深层淋洗也越严重,淋出2m土体的可能性和也相应增大;在冬小麦生长前期（播种－拔节）,即使在不施氮肥处理也有土壤氮素的表观盈余,随着施肥量的增加,在拔节－扬花也出现了土壤氮素表观盈余,而扬花后各个氮肥处理均出现土壤氮素的表观亏缺,氮肥用量越高,小麦一生中土壤表观氮盈余量越大,1m土体内平均最大盈余量达199.8kgN/hm^2。研究表明,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向,而硝态氮淋洗是冬小麦生育期间土壤氮素损失的一个重要的途径。     

华南赤红壤无机复合肥氮磷淋失特征

采用室内土柱淋溶模拟试验,研究了不同施肥水平下无机复合肥中氮和磷在华南赤红壤中的淋失特征.结果表明: 铵态氮、硝态氮和总氮淋失量均随施肥量增加而提高;肥料中氮的淋失率在36.8%～49.2%之间,总氮淋失量（y）与施肥量（x）之间的回归方程为y=0.3667x+66.483（R²=0.992）;铵态氮和总氮的淋失主要集中在前5次淋洗,硝态氮的淋失持续时间更长.施肥量对可溶性磷淋失量无显著影响,但颗粒磷和总磷淋失量均随施肥量增加呈上升趋势;肥料磷淋失率在0.002%～0.010%之间,总磷淋失量（y）与施肥量（x）之间的回归方程为y=7e^-5x+0.0538（R²=0.931）;磷的淋失动态与氮显著不同,为缓慢的持续累积过程.硝态氮与铵态氮淋失量比值和可溶性磷与颗粒磷淋失量比值均随施肥量增加呈下降趋势.     

冬小麦生长条件下土壤硝态氮淋洗的传递函数模拟和预报

观测了地中渗透计的土壤在 3种不同施肥量下冬小麦自播种至返青期硝态氮的淋洗动态 ,由试验资料获得了硝态氮在土壤中迁移时间的概率密度函数 ,进而运用传递函数模型对土壤排水出流液中的硝态氮浓度和淋洗量动态进行了数学模拟和预报。     

长期不同施氮量下冬小麦-夏玉米复种系统土壤硝态氮累积和淋洗特征

冬小麦夏玉米是华北平原主要的粮食作物,其集约化的农业种植体系虽然普遍实现了粮食的高产,但氮肥常年大量施用会造成土壤深层硝态氮累积、淋洗等问题.本文以河北清苑冬小麦-夏玉米复种体系为研究对象,设置不同施氮量(N₀、N₁₀₀、N₁₈₀、N₂₅₅、N₃₃₀,分别表示施氮0、100、180、255、330 kg·hm^-2),于2010-2016年开展6个周期定位试验,研究不同施氮量对土壤硝态氮累积和淋洗的影响.结果表明: 在12季冬小麦和夏玉米收获期各处理产量存在显著差异,土壤硝态氮含量表现为冬小麦季累积、夏玉米季淋洗的特点,且90和180 cm土层硝态氮累积量均表现为 N₃₃₀>N₂₅₅>N₁₈₀>N₁₀₀>N₀.从土壤剖面分布看,硝态氮可淋洗至990 cm的深层土壤中,且出现6个累积峰,同时土壤硝态氮累积峰随施氮量增加而下移,N₃₃₀处理累积峰最深在840 cm处.从各土层累积量的分配看,5个处理0～90 cm硝态氮累积量占比在10%左右,大部分都在90 cm以下,不能被植物利用.可见,夏玉米季硝态氮淋洗严重,施氮量越高,土壤硝态氮残留量越大,向土壤深层淋洗量也越多,由此带来的对地下水的污染风险应该引起重视.从产量与硝态氮累积情况来看,N₁₈₀为最优处理.     

巢湖流域地下水硝态氮含量空间分布和季节变化格局

2009年冬季、2010年春季和夏季分别在巢湖流域采集了253个、249个和230个水井的地下水样品,分析了其硝态氮含量。结果表明,巢湖流域的地下水硝酸盐污染比较严重,冬季、春季和夏季的地下水硝态氮的超标率(≥10 mg/L)均超过20%。巢湖北部区的地下水硝态氮含量高于南部地区。在巢湖北部区,东北部江淮分水岭丘陵区的地下水硝态氮含量较低。在巢湖南部区,地下水硝态氮含量具有从西部山区向东部平原逐渐升高的趋势。不同土地利用类型的地下水硝态氮含量排序是村庄菜地旱地乡镇水稻-油菜(或小麦)轮作田果园单季水稻田养殖场,传统水稻田绿色水稻田。巢湖流域地下水硝态氮含量的季节变化总趋势为冬季≈春季夏季,主要与降水有关。不同土地利用类型的地下水硝态氮含量的季节变化格局不同,其中地下水硝态氮含量呈现冬季春季夏季的土地类型为菜地、果园和水稻田,春季冬季夏季的土地类型为旱地、乡镇、畜禽养殖场,春季夏季冬季的土地类型为村庄,这种季节变化格局主要与不同土地利用类型的施肥量、施肥时间的不同有关。     

菠菜叶片中硝态氮代谢库的测定（简报）

随着培养时间的延长 ,菠菜组织中还原产生的亚硝态氮量呈波动型上升 ;以 pH 7.5的磷酸缓冲液为培养介质的亚硝态氮累积量显著高于以KCl和CaCl2 混合溶液 ( pH 6.65 )为介质的 ;培养前不通氮气 ,培养后期亚硝态氮的生成量明显高于通氮气的。亚硝态氮生成第一峰值出现的时间随硝态氮含量增高而后延 ,峰值却随硝态氮含量的增高而升高。用 pH 7.5的 0 .0 5mol·L-1磷酸缓冲液且不通氮气对组织进行培养 ,亚硝态氮生成的第一个峰值代表硝态氮代谢库的大小。     

一株紫色非硫光合细菌净化养殖水体初步研究

选取从杭州养鱼塘水样中分离得到的1株紫色非硫光合细菌菌株HZ-1,利用它的纯培养物处理养殖水体,测定COD去除率和亚硝态氮降解率。结果表明,菌株HZ-1可以有效地分解水体中的污染物,去除水体中的COD,对养鱼塘水去除率达到20.99%;对养虾池水去除率达到了36.09%;菌株HZ-1可以有效地降低水体的亚硝态氮,对养鱼塘水亚硝态氮的降解率为41.18%,具有较好净化效果。     

两种种植体系下地下水硝态氮含量变化

寿光作为全国闻名的保护地蔬菜产区,过量施肥的现象非常普遍。为了解集约化大棚蔬菜种植区地下水中硝酸盐的含量变化状况,于2003～2005年对寿光市大田（小麦-玉米）、大棚（一年两茬番茄）两种不同的种植体系下农田灌溉水和农村饮用水水井进行了定点跟踪监测。结果表明：大田区地下水中硝态氮的含量随着时间的变化波动很小,农村饮用水中硝态氮含量没有超标现象;随着时间推移,大棚区灌溉水井中硝态氮含量年内（从年初到年末）呈明显的上升趋势,年际间则存在有规律的波动并逐年升高;灌溉水中硝态氮平均含量普遍高于饮用水,浅层地下水明显高于深层地下水;无论大棚区还是大田区,井深不同对地下水的硝态氮含量影响差异很大,浅井中硝态氮的含量明显高于深井。大棚区农村饮用水硝态氮含量超标现象非常普遍,对国家饮用水标准（20mg·L^-1）超标率最高达37.50%,平均为14.06%;对WHO推荐饮用水上限（10mg·L^-1）超标率最高达56.25%,平均为42.19%,硝态氮最高含量45.60mg·L^-1。集约化大棚蔬菜栽培模式已经对农村地下水造成了很大的硝态氮污染,饮用水中较高的硝酸盐含量已经对当地居民的健康构成了潜在的威胁。     

变饱和带条件下污水灌溉对土壤氮素运移和冬小麦生长的影响

为了研究地下水浅埋区污水灌溉对土壤环境及作物生长的影响,设置地下水埋深(2、3m和4m)和灌水水量(900m3·hm-2和1200m3·hm-2)2个因素,对冬小麦全生育期土壤氮素和冬小麦生长发育指标进行试验,试验在地中渗透仪中进行.结果显示:灌水后,不同处理土壤中硝态氮含量均显著增加,灌水水平越高,土壤中硝态氮含量增加越多;灌水后,灌水水平B1(900 m3·hm-2)不同潜水埋深地下水硝态氮分别增加34.67%、24.94%、20.88%;灌水水平B2(1200 m3·hm-2)不同潜水埋深地下水硝态氮分别增加58.42%、38.98%、27.21%.潜水埋深越浅,地下水中硝态氮的浓度增加越大,这也就表明由于淋溶和硝化作用产生的硝态氮造成浅层地下水污染的风险越大.污水灌溉对冬小麦的生长发育指标和产量有促进作用;相同灌水水平(B1 和B2),地下水埋深影响冬小麦生长发育指标的大小顺序为:2m＞3m＞4m.     

土壤硝态氮时空变异与土壤氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征 ,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算 ,结果表明 :0～ 1 0 0 cm土体内 ,夏玉米一生中土壤硝态氮均表现为在中间土层含量低 ,上层和下层含量高 ,一般以表层最高 ,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象。施氮肥提高了土壤硝态氮含量 ,而且提高程度与用量成正相关。降雨时土壤硝态氮可随水下移 ,在干旱条件下也可随水上移。土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响 ,还取决于硝态氮含量 ,含量越高 ,向下移动的越深 ,淋失的可能性越大 ;在本试验条件下 ,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种～ 9叶展和 9叶展～吐丝两个生育阶段 ,吐丝～收获则出现土壤氮素的亏缺。随着氮肥用量的增加 ,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大 ,最高平均可达 2 74 .1 kg N/hm2。研究结果表明 ,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向 ,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

土壤硝态氮时空变异与土教育界氮素表观盈亏Ⅱ.夏玉米

在不同氮肥用量下研究了夏玉米生育期间土壤硝态氮的时空变化特征,同时对不同生育阶段土壤氮素的盈余与亏缺进行了表观估算,结果表明：0-100cm土体内,夏玉米生中土壤硝态氮均表现为在中国土层含量低,上层和下层含量高,一般以表层最高,但受降雨的影响在高氮肥处理会出现下层高于表层的现象,施氮肥提高了土壤硝态氮含量,而且提高程度与用量成正相关,降雨时土壤硝态氮可随水下移,在干旱条件下也可随水上移,土壤硝态氮的运移不仅受土壤水分状况的影响,还取决于硝态氮含量,含量越高,向下移动的越深,淋失的可能性越大;在本试验条件下,土壤氮素盈余主要出现在夏玉米播种9叶展和9叶展-吐丝两个生育阶段,吐丝-收获则出现土壤氮素的亏缺,随着氮肥用量的增加,玉米一生中土壤氮素的表观盈余量明显增大,最高平均可达274.12kgN/hm^2。研究结果表明,土壤氮损失是盈余氮素的一个主要去向,而硝态氮淋洗是夏玉米生育期间土壤氮素损失的一个重要途径。     

三种集约化种植体系氮素平衡及其对地下水硝酸盐含量的影响

选取中国北方3种重要的集约化种植体系小麦玉米轮作、大棚蔬菜和果园,研究了3种体系年度氮素输入输出关系、土壤硝酸盐的累积、不同体系地下水硝态氮含量的动态变化.结果表明,大棚蔬菜年度化肥氮、有机肥氮、灌水带入的氮和总氮输入量分别为135.8、1881、402和36.56kg·hm^-2,分别为小麦玉米田的25、37.5、83.8和5.8倍,为果园的2.1、10.4、6.82和4.2倍.不同系统降水输入的氮在142～189kg·hm^-2之间.3个体系氮输出量分别为280、329和121kg·hm^-2.氮素年度盈余分别为349、332.7和74.6kg·hm^-2.0～90cm土层硝态氮累积量分别为22.1～2.75、1173和613kg·hm^-2,90～180cm土层硝态氮累积量分别为2.13～2.42、10.32和976kg·hm^-2.在0～180cm剖面中,小麦玉米田各层土壤硝态氮处于相对均一分布,大棚蔬菜以表层最高,30cm以下各层也远高于大田,果园土壤硝态氮累积随土壤深度而增加.3种体系均表现出硝酸盐的明显淋洗.大棚蔬菜区浅井地下水硝态氮含量99%超过了10mg·L^-1.而大棚深井和果园浅井超标率均为5%,小麦玉米深井为1%.大棚蔬菜区地下水硝态氮含量与井深呈指数函数降低关系.     

以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除无机三态氮

【目的】揭示以亚硝氮为唯一氮源生长的海洋紫色硫细菌去除水体中无机三态氮的特征和规律。【方法】在光照厌氧环境下,以乙酸盐为唯一有机物,在分别以氨氮、亚硝态氮、硝态氮为唯一氮源和三氮共存的模拟水体中,采用Nessler’s试剂分光光度法、N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法和紫外分光光度法分别测定水体中氨氮、亚硝态氮和硝态氮的含量,比浊法测定菌体生物量。【结果】随着时间的延长,海洋紫色硫细菌Marichromatium gracile YL28分别在氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源的水体中对三氮的去除量增加,生物量增大,水体pH升高,并逐渐趋于平衡;YL28对氨氮的最大去除量和最大耐受浓度分别为9.64 mmol/L和36.64 mmol/L,当氨氮浓度低于3.21 mmol/L时,去除率可达97.61%以上;与氨氮相比,以亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源,菌体的生长速率、生物量和水体最终pH较低,但对亚硝态氮和硝态氮的去除速率和去除量仍然很高,当亚硝态氮和硝态氮浓度分别达13.50 mmol/L和22.90 mmol/L时,YL28仍能够完全去除。在三氮共存的水体中,YL28也能良好的去除无机三态氮,对亚硝态氮和硝态氮去除能力更强。【结论】在模拟水体中,海洋紫色硫细菌YL28能够分别以氨氮、亚硝态氮和硝态氮为唯一氮源生长,具有良好的耐受和去除无机三态氮的能力,尤其对亚硝态氮具有良好的去除能力。本研究为进一步开发高效脱氮,尤其是去除亚硝态氮的不产氧光合细菌水质调节剂奠定了基础,也为微生物制剂的合理应用提供参考。     

山东潍坊地下水硝酸盐污染现状及δ15N溯源

采用均匀布点选取了山东潍坊居民区、粮田和蔬菜种植区等区域地下水为研究对象,分析了地下水硝态氮含量及污染来源,结果表明:潍坊地区地下水硝态氮平均含量为28.1 mg/L ,按照国家地下水质量标准(GB/T 14848-93)属于Ⅲ类水;饮用水井硝态氮平均含量为23.3 mg/L, 最高值达到了150 mg/L,对国家饮用水标准(10 mg/L)超标率高达73.5%,严重超标率达50%;不同土地利用方式下地下水硝态氮含量不同,设施蔬菜种植区最高,其次是露地蔬菜种植区, 小麦-玉米种植区地下水硝态氮含量较低,但都超过了WHO饮用水中硝酸盐的最大允许含量50 mg/L的规定(折合为硝态氮11.3 mg/L);硝酸盐与水质离子之间的相关性以及水质分析相关的派珀图分析显示地下水硝酸盐污染与氮肥施用有关;根据硝酸盐δ¹⁵N的稳定同位素溯源分析,潍坊地区地下水硝酸盐41.5%来自于化肥,14.6%来自于生活污水,其他是来自化肥、生活污水和家畜粪尿的混合污染。综上,潍坊市地下水硝酸盐污染非常严重,已经对当地居民的身体健康造成了潜在的威胁;因此,亟需从源头控制做起,减少肥料的过量投入和生活污水的随意排放,以控制硝酸盐的继续污染及改善当地水环境。     

天然沸石对土壤保肥性能的影响研究

通过模拟土柱淋洗试验,探讨了沸石对华南地区退化坡地土壤养分保持能力的影响,分析了土柱淋洗后土壤养分的变化,结果表明,在华南地区4种退化坡地土壤上,土柱淋洗液中N和K的含量随着沸石用量水平的增加而下降,不同水平沸石处理的淋洗液中P含量都极低（痕量）,模拟土柱淋洗后土壤中的有效N,有效P和有效K含量随着沸石用量的增加而提高,表明不同水平沸石处理对提高土壤的保肥能力均具有不同程度的促进作用,随着沸石用量的增加,土壤中的无机磷也有不同程度的增加,增加最显著的无机磷形态是铝磷,其次是铁磷,而钙磷和闭蓄态磷则没有明显差异,沸石的 用不会增加土壤淋洗液中硝态氮含量。     

基于物种敏感性分布的微囊藻毒素与氮污染水体生态风险评估

应用物种敏感性分布(SSD)方法,可正向和反向评估物种的生态风险及确定保护物种的污染物浓度阈值,为水体生态风险管理提供依据.本文通过采集淡水生物毒性数据,构建SSD方程,在95%物种保护基础上评估微囊藻毒素、氨氮和亚硝态氮对淡水生物的生态风险浓度阈值(HC₅)和复合生态风险,以及不同暴露浓度下的潜在影响比例(PAF).结果表明: 微囊藻毒素对淡水生物的HC₅值为19.22 μg·L^-1,其水生态风险高于氨氮(HC₅ 6583.94 μg·L^-1)和亚硝态氮(HC₅ 334.33 μg·L^-1).不同类别生物对微囊藻毒素和氨氮、亚硝态氮的敏感性随暴露浓度不同存在差异.当微囊藻毒素与亚硝态氮的浓度低于临界浓度125.04、2989.40 μg·L^-1时,甲壳类对微囊藻毒素敏感性高于鱼类,对亚硝态氮敏感性则低于鱼类,而高于临界值其物种敏感性呈相反效应,但氨氮所引起的物种敏感性差异不显著.在代表性水体中,复合生态风险高于单一污染风险,微囊藻毒素、氨氮、亚硝态氮对全部物种的复合潜在影响比例msPAF为2.6%～5.6%,且太湖和红枫湖已超过HC₅生态风险阈值.     

宁夏引黄灌区猪粪还田对稻作土壤硝态氮淋失的影响

以宁夏引黄灌区稻田为例,探索猪粪还田条件下稻田土壤硝态氮淋失规律。试验设置3个处理:常规施肥300 kg纯N kg/hm2(CK)、常规施肥条件下施用4500kg/hm2(T1)和9000 kg/hm2(T2)猪粪。利用树脂芯法吸附稻田30cm、60cm和90cm土层的硝态氮流失量。结果表明:在常规施肥的基础上增施猪粪,可以减少稻田生育期内60cm与90cm处土壤硝态氮淋失量,与CK相比,T1、T2在两个土层处淋失量的减少比例分别为4.93%、13.92%与7.48%、13.77%。同一土层不同处理之间差异显著性比较看(P0.05),30cm处T1、T2与CK相比没有达到显著性差异;60cm处,T1与CK未达到显著差异,T2与CK达到显著差异;90cm处,T1、T2与CK相比达到显著差异;60cm和90cm土层处的T2与T1之间均达到显著差异。T1和T2在30cm处的淋失量高于CK,但增加不明显,处理之间以及处理与对照相比差异不显著。稻田生育期内不同土层硝态氮淋失量在13.61—17.77 kg/hm2(纯N)。硝态氮淋失集中在插秧至分蘖期(5月中旬—6月下旬),该阶段的硝态氮淋失量占生育期内总淋失量的61.62%—72.84%;后期淋失量明显减少。处理T1、T2的水稻产量增产率分别为15.86%与12.85%。由此可见,在引黄灌区稻田,一定数量的猪粪还田,不仅能够减少土壤硝态氮向深层淋失,防控地下水污染,还有利于水稻增产。     

不同缓控释肥对鲜食玉米产量、品质及氨挥发的影响

采用田间试验,设置不施氮对照(CK)、常规施肥(U)、增效尿素(DU)、包膜尿素(CU)、缓控释掺混尿素(CDU)共5个处理,研究了常规施肥(240 kg N·hm^-2)和不同缓控释肥料一次性减量施用(180 kg N·hm^-2)对鲜食玉米产量、品质与土壤无机氮变化和氨挥发的影响。结果表明: U处理氨挥发总量最高,追肥是产生氨挥发损失的重要因素;与U处理相比,DU、CU、CDU处理氨挥发减排78%～81%。收获后U处理80～100 cm土层硝态氮浓度最高,为51.6 mg·kg^-1,氮淋溶风险较高,而DU、CU、CDU处理同土层硝态氮含量均较低,降低了淋溶风险。与U处理相比,减氮25%的3个缓控释肥处理没有减产,并增加了籽粒维生素C、可溶性糖和蛋白质含量;缓控释肥处理之间,DU处理的氮肥农学效率和经济效益最高。综上,减量施用新型缓控释肥可以实现鲜食玉米稳产提质,显著降低氨挥发损失和硝态氮淋失风险。与成本较高的树脂包膜控释肥相比,双效抑制剂增效肥(DU)成本低、制作便捷,是鲜食玉米专用肥的较好选择。     

附着基对分叉小猛水蚤(Tisbe furcata)种群密度及水体化学要素的影响

以分叉小猛水蚤(Tisbe furcata)为研究对象, 对比室内养殖条件下添加附着基与否对分叉小猛水蚤的种群密度的影响, 并同步分析水体化学要素(亚硝态氮、硝态氮、氨氮和磷酸盐)与桡足类种群密度的关系。研究结果表明, 加入附着基并未达到增加桡足类种群密度的效果, 反而有一定的抑制作用。对水体三氮一磷的分析表明亚硝态氮、硝态氮和磷酸盐含量均与桡足类种群密度呈极显著正相关, 而氨氮浓度与桡足类种群密度间没有相关性, 这与之前研究结果一致, 进一步验证了现有养殖方法的可靠性。此外, 添加附着基养殖池中快速升高的亚硝氮含量可能抵消了附着基的积极作用, 因此, 后续相关研究需要综合考量上述因素。