云南滇池流域西芹种植区不同施肥条件下的地下水环境氮素污染

通过野外田间实验,研究了高量施肥处理、低量施肥处理、不施肥处理以及空白对照裸地等不同施肥处理条件下土壤水中各种形态氮的时空分布情况,探讨了地下水环境中氮素在不同施肥处理条件下的迁移转化特征.结果表明,在各种处理条件下,土壤水中硝态氮质量浓度随深度的增大而减小,而亚硝态氮与铵态氮质量浓度在剖面上的变化幅度较大,这种变化主要受土壤水氧化还原电位的影响.硝态氮随时间的变化趋势在4个处理区表现各异:在高量施肥处理区,各层位的土壤水中硝态氮质量浓度总体上呈增大趋势;在低量施肥处理区,硝态氮受作物生长和灌溉的影响呈拍岸浪式向下迁移;在不施肥处理区和空白对照裸地处理区,由于表层土壤中硝态氮背景值较高(0～30 cm处土壤硝态氮平均质量分数达到15.59 g/kg),灌溉水的下渗也导致硝态氮向下迁移.高量施肥处理区和空白对照裸地处理区土壤水的对比表明,施肥可促进0.6～1.5 m深处土壤的反硝化作用,从而增大这些层位土壤水中亚硝态氮和铵态氮的质量浓度.     

滁州花山水文实验流域径流与氮素耦合模拟研究

采用SWAT模型方法对滁州花山水文实验流域进行了径流与氮素耦合模拟,探讨了流域土地利用对氮素输移的影响。构建了花山水文实验流域SWAT模型,采用2008年1月~2013年12月的降雨、径流等数据对径流模型进行率定和验证,以2012年5月~2013年12月的氮浓度监测数据对氮负荷模型进行验证。利用所建立的模型对现状土地利用情形和土地利用变化情景假设下进行了径流与氮素耦合模拟,计算了现状和不同土地利用情景假设下流域的径流深和氮负荷。结果表明:汛期的氮流失量占全年氮流失的比重较大,每年的汛期是控制氮流失的关键时期;旱地的氮流失潜力较水田大,林地的增加对氮负荷具有一定的消减作用;控制氮肥的使用,加强水土保持能力,可以有效减少流域氮负荷。     

滇池流域石漠化特征分析

位于云南省会昆明盆地内的滇池流域是滇中岩溶和石漠化较为发育的地区,石漠化总面积225.56 km2,占流域总面积的7.71%,占岩溶总面积32.69%。石漠化主要分布在望海山、大板桥—呈贡、黑林铺、海口、梁王山、上蒜片区,其中又以北东部的大板桥片区石漠化最为严重。石漠化已造成流域内水土流失加剧、可耕地面积减少、土壤涵养水源能力降低及生态环境恶化等危害。通过地面调查和ETM遥感解译,查清了流域内石漠化的发育分布与碳酸盐岩的岩性及其组合、岩溶作用、地形地貌、气象等自然因素、人为因素和工业污染关系密切。针对石漠化的形成原因,提出了生态修复、农田基本建设、水资源开发利用、农村能源建设、小集镇建设、土地合理利用等治理措施。     

近50 年滇池流域汛期降水时空演变特征分析

以滇池流域1970—2020年汛期（5—10月）降水量资料为依据,利用地理信息技术,采用MannKendall检验法、小波分析等方法,分析近50年来滇池流域汛期降水年际变化的趋势性、周期性以及集中度、集中期、降水中心和旱涝发生频率等演变特征。结果表明：（1）近50年来,滇池流域汛期降水总体呈减少趋势,中部地区降水呈增加趋势,盘龙江上游的松华坝水库以上区域及南部地区降水呈减少趋势;（2）汛期降水年际变化存在31 a的主周期,中部主城区降水集中度高于南部地区;（3）汛期降水的中心整体呈现向东部、南部方向偏移的态势,且移动趋势显著;（4）滇池流域旱涝频发,尤其盘龙江中段昆明主城区为旱涝多发区。该成果对滇池流域水旱灾害防御及水资源管理具有参考意义。     

洪湖流域传统农业条件下营养盐输移模拟研究*

文章选择位于长江中游的洪湖流域作为研究对象,应用流域分布式水文模型SWAT,探讨传统农业条件下流域营养盐输移的规律。模拟时段选择为建国初期的1951~1960年,模拟的边界条件设置为自然地形、土壤、传统农业生产和土地利用方式,其中土壤资料包括营养盐(N和P)、有机质含量、粒径等理化参数等。根据流域汇水范围的变化,模拟分汛期与非汛期两个时间段进行。通过对模型参数率定和调试,水文模拟结果与实测值有较好的吻合程度,由此进行营养盐输出模拟。模拟结果显示,传统农业条件下流域营养盐输出,TN和TP浓度变化有明显的季节特征,体现了耕作制度对营养盐浓度的影响; 同时,该时段营养盐浓度相比较自然条件下有了很大的改变,体现了人类活动对流域营养盐输移的影响,主要是土地利用类型变化和湖泊水域面积的缩小。     

预测农田水分渗漏和氮素淋失的两种模型比较

以田间试验为基础,分别用平衡模型和动力学模型计算了3个小区农田水分渗漏量和氮素淋失量,并对其结果进行了比较,平衡模型计算的水分渗漏量为191～202mm,氮素淋失量为38～63kg·N/hm2;而用动力学模型计算的水分渗漏量为168～234mm,氮素淋失量为27～53kg·N/hm2。造成结果差异的主要原因是:平衡模型没有考虑向上的水流和非饱和流;而动力学模型同时考虑了二者。动力学模型需要大量的田间实测资料,主要应用于农田氮素循环、定量评价水氮资源利用率、优化水肥管理措施等方面。平衡模型仅需要非常少的资料,就能够得到农田水分渗漏量和氮素淋失量,这对精度要求不太高的农田水肥管理来说,不失为一种好方法。     

成都平原农田区土壤重金属元素环境基准值初步研究

土壤重金属污染已成为制约人类社会发展及危害人类健康的重要因素,制定土壤重金属元素的环境基准值对控制土壤重金属污染及保护生态安全具有重要意义。以成都平原农田区为例,以保护地下水安全为目的,以室内模拟淋溶实验为手段,尝试性地计算了研究区不同类型土壤重金属元素的环境基准值。研究结果表明:(1)不同类型土壤各元素在土壤—水间的分配系数差异较大;(2)不同类型土壤Hg和Cd环境基准值差异不大,Hg环境基准值平均为0.3μg/g,Cd的变化范围为0.3～0.5μg/g;As和Pb环境基准值差异较大,As的变化范围为18～24μg/g;Pb的变化范围为24～41μg/g;(3)研究区土壤基本处于保护饮用水的安全范围之内,但黄壤中Pb、紫色土中Cd和Pb、棕壤中Hg和Pb具有潜在的影响地下水安全的生态风险。这对研究区进行风险评估具有重要的参考价值。     

洪湖流域自然农耕条件下营养盐沉积输移演化模拟研究

选择洪湖流域为研究区域,应用分布式流域模型SWAT,从长期演化的角度出发,对流域营养盐输移演化进行模拟。模拟的边界条件设置为自然农耕背景,探讨百年尺度洪湖流域营养盐输移演变规律。对TN、TP的模拟分汛期与非汛期两个时间段,分别进行200年的模拟运算。模拟结果显示模型可以很好的体现流域营养盐沉积输移演变的基本特征。TN、TP浓度变化有明显的季节特征,随时间变化特征与沉积记录相一致。模拟结果的时间序列分析,TN、TP显示出不同的变化趋势。流域模型为百年时间尺度上流域营养盐沉积输移演化的自然趋势研究,提供了很好评价依据。     

水流交汇区污染物输移扩散特性

为分析水流交汇区污染物输移扩散规律,开展了交汇区污染物浓度分布规律的实验和数值模拟研究。建立了交汇区污染物扩散的水气两相流数学模型,并采用实验结果进行验证,对交汇区不同流量、动量和交汇角情况进行实验和数值模拟研究。结果表明:含高浓度污染物的支流汇入干流后,在交汇口下游支流侧形成较长的污染带,且支流与干流的交汇角和流量比(动量比)越小,污染带越狭长;在污染带范围内,污染物浓度梯度较大;污染物分布主要受随流输移和扩散的综合作用影响,其中在交汇区污染物的扩散作用明显。     

流域尺度的岩溶区土壤pH值空间变异研究——以云南小江流域为例

以云南小江流域为例,利用地统计学与GIS相结合研究流域尺度上岩溶区土壤pH的空间变异.结果表明,流域土壤pH平均值为6.74,变异系数为9.9%;半方差函数分析表明,流域土壤pH的空间变异符合指数模型,其变程为12 km,反映了流域尺度上岩溶区土壤的连续性较差.纯块金方差与基台值的比值为50%,土壤pH具有中等的空问相关性,由空问自相关部分引起的空问变异性的程度较大;全局趋势分析和Kriging插值分析结果表明,流域土壤pH整体明显地呈条带状分布,但在流域中西部地区为斑块状分布,空间变异明显,土壤pH值在东西、南北方向上呈明显的倒U形;地质背景的异质性和地形起伏以及复杂的土地利用方式是土壤pH空间变异较大的主要因素.     

Modern Sedimentation of Phosphorus and Its Microbial Decomposition and Concentration: An Example from Dianchi Lake, Yunnan, China

Dianchi Lake is one of the lakes with the richest phosphorus source in the world, in which the P2O5 content in the bottom sediments reaches averagely 0.51 wt % and maximally 1.92%. Studies indicate that this: extremely P-rich state is attributed mainly to the large volume (as high as hundred thousands of tons) of phosphatic matter coming into the lake as many rivers feeding the lake pass through a vast area of phosphate-mining districts, which then undergo weathering and particularly some human activities, including waste water discharge. When phosphatic matter enters the lake, its grained parts are firstly decomposed by phosphorus-decomposing bacteria, and finally accumulated in some geographically special parts of the lake, such as a bay area where water flow is much more slower than elsewhere in the lake. With the involvement of phosphorus-concentrating bacteria, the accumulated phosphates in the bottom sludge ultimately form phosphate minerals through deep-burial diagenesis.     

云南剑湖水体及表层沉积物氮、磷空间分布特征及对湖泊环境的影响

基于2019年5月在云南剑湖进行50个点位的野外调查和采样,分析了其水体与沉积物总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）、有机质（OM）含量及C/N等指标的空间分布特征及其污染状况。结果表明：剑湖水体TN、TP平均含量分别为0.64 mg/L、78.65 μg/L,在空间分布特征上均表现为西部>中部≥东部。利用内梅罗污染指数法分析表明,水污染评价指数均大于1,水体处于Ⅳ类。沉积物TN含量介于2148~9550 mg/kg,平均值为4609 mg/kg,其空间分布特征表现为西部>东部≥中部。沉积物中TP含量变化范围在757~1744 mg/kg,平均值为1223 mg/kg,其空间分布特征与TN类似。相关性分析结果表明,沉积物TN与TOC（r=0.929,p < 0.01）、OM（r=0.945,p < 0.01）之间显著正相关。综合污染指数表明,剑湖不同湖区沉积物富营养物质含量均达到重度污染程度,是潜在的N、P释放源,剑湖水体存在较大污染和富营养化风险。

     

Phosphorus in suspended matter and sediments of a hypertrophic lake. A case study: Lake Dianchi,China

From June 2004 to December 2004, Lake Dianchi, which had large scale of cyanobacterial blooms was investigated in order to study P-fractionation in the suspended matter and the sediment. The investigation improves our understanding of phosphorus in Lake Dianchi and the relationship between phosphorus and cyanobacterial blooms. It contributes to the available literature on the behavior of P in hypertrophic lakes. The distribution of P-fractions in Lake Dianchi was not uniform from northwest to south, but was closely related to the trophic status of the whole lake. The concentrations of total phosphorus, labile P (NH₄Cl-P), Organic P (NaOH-NRP) and loss on ignition in suspended matter were positively correlated with the strength of cyanobacterial blooms. Total phosphorus in suspended matter was relatively stable for almost half an year and closely related to Chl. a concentration. The main content of organic phosphorus is in the cyanobacterial blooms. The concentrations of phosphorus bound to metal oxides and carbonates (NaOH-SRP and HCl-P) in sediment were similar to NaOH-SRP and HCl-P in the corresponding suspended matter. The latter two forms of P in suspended matter were not affected by cyanobacterial blooms, indicating that the inorganic phosphorus is derived from the sediment after resuspension from the sediment due to wind and wave action. The contribution of the different P-fractions to TP in sediment and in suspended matter indicates that NH₄Cl-P in the suspended matter is an important buffer for maintaining dissolved phosphorus in water.     

滇池湖泊沉积物中游离类脂物的有机地球化学特征

在对滇池湖泊沉积物有机质总体特征分析的基础上,对沉积物中可溶性有机质的组成进行了定量测定,并揭示了其剖面变化特征.研究结果表明:(1)正构烷烃组分具有较强的稳定性,反映出滇池沉积有机质以菌藻类来源为主,沉积柱上、下两段存在陆源高等植物输入相对增加的特征,且从下往上存在草本植物相对贡献增加的特征;(2)脂肪醇组分,以具有强烈偶碳优势的高碳数脂肪醇为主,反映了沉积有机质中陆源输入的部分;(3)脂肪酸组分揭示出可溶有机质中以浮游植物贡献为主,局部层段存在相对较强的细菌改造作用.因此,湖泊沉积物记录了滇池从一个贫营养的湖泊演变成富营养化湖泊的过程,特别是最近几十年,滇池内源有机物和陆源有机物的输入都呈现快速增长的趋势,结合同位素组成特征表明滇池进入了重富营养化阶段.     

滇池近代沉积物的元素地球化学特征及其环境意义

在滇池水域采集了10个近代沉积物芯柱,系统测定了2个芯柱的常量元素、微量元素、稀土元素含量和8个芯柱的总磷(TP)及磁化率。研究表明,元素垂向分布上多存在分段富集的特征:自下而上,Al2O3、Fe2O3、K2O、TiO2、Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Cd、Sr、U、Zr、TP含量逐渐增加;P2O5和CaO含量逐渐升高,在表层沉积物中(12～0cm)达最高;MgO、Na2O、MnO、Cr、V、Rb、Sc、Th、Cs、Ba含量总体较稳定,但在上部有降低趋势;稀土元素总量略微降低,各稀土元素含量也表现出差异变化趋势;磁化率也缓慢增加,反映了不同历史时期物源输入的变化。在此基础上,结合前人对滇池近代沉积物的137Cs定年结果,确定了滇池约150年以来的沉积速率,其污染历史主要开始于20世纪60年代初期,而70年代末期以来的30多年是Cu、Ni、Pb、Zn和Cr等重金属污染的主要时期,还发现20世纪20年代末至30年代末还存在一次沉积环境的改变事件。滇池近代沉积环境的演化与昆明市的工业化、城市化和经济发展历史相吻合,人为活动日趋加剧应是导致滇池近代沉积物污染的主导因素。     

百花湖水体氮的空间分布研究

初步探讨了百花湖水体中氮的空间分布特征,并分析了氮及溶解氧(DO)的相关性。对8个站位的表层、4m、8m及12m水体中总氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及溶解氧进行了测定。结果表明,百花湖水体中总氮的平均含量为1.18mg/L,氨氮的平均含量为0.144mg/L,硝酸盐氮的平均含量为0.20mg/L,亚硝酸盐氮的平均含量为0.018mg/L。百花湖入湖口附近的1号采样点总氮、氨氮和硝酸盐氮的平均浓度都较其它采样点高。分析表明百花湖中DO浓度与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮呈负相关,相关系数分别为-0.629、-0.724。      

系统滤波模型在滇池水质预测中的应用

根据滇池水深较浅，流场比较稳定等特点，对湖泊进行了单元划分，考虑计算误差和观测误差干扰的存在，建立了系统滤波模型，用吉尔算法求解微分方程，对ＢＯＤ，ＣＯＤ多点连续模拟预测，经用１９８８年实测资料检验，取得满意结果。     

江西鄱阳湖地区土壤酸化与人为源氮的关系

江西鄱阳湖地区是我国土壤酸化严重的地区之一,对比研究区多目标区域地球化学调查与第二次土壤普查资料发现,研究区土壤酸化趋势严重,强酸性土壤占研究区面积比例由58.22%上升到78.44%;赣江、抚河水系入湖区和饶河流域表层土壤酸化明显。研究区因施肥、大气干湿沉降和灌溉输入到农田的氮素分别为123.84 kg.hm-.2a-1、74.13 kg.hm-.2a-1、11.02 kg.hm-.2a-1。研究区因人为氮带入农田的H+为18.67 kmol.hm-.2a-1。化肥氮是引起土壤酸化的主控因素,氮沉降也是影响土壤酸化的主要因素之一。土壤pH与氮含量呈较差负相关,说明土壤中的有机氮对土壤酸化作用有限,增施有机肥和复合肥,适当减少氮肥,特别是铵态氮肥的比例,可以补充盐基物质的相对不足,达到缓解土壤酸化的作用。土壤pH与钙含量呈极显著正相关,适量增施含钙物质可以有效地防止表层土壤酸度降低。     

邯郸-峰峰矿区不同变质程度煤中有机氮的赋存形态

氮是煤中的常见元素之一,煤中氮的赋存形态多样且随煤阶发生变化。以邯郸-峰峰矿区为例,利用X射线光电子能谱（XPS）实验,研究不同变质程度煤（R_ran=1.08%~3.67%）中有机氮的赋存形态,探讨煤中各形态有机氮相对含量随煤阶的变化规律。结果表明：按N 1s XPS谱图分峰峰值的结合能可将煤中氮的形态归为N-6、N-5、N-Q和N-X四种;研究区煤中N-5的相对含量最高,且随着煤阶的增高而降低;N-Q的相对含量随着煤阶的增高而增高;煤中N-6的相对含量随煤阶呈“增-减-稳”的变化规律;N-X的相对含量为9.1%~35.1%,其与煤阶关系不明显;在煤阶R_ran=1.08%~1.47%的范围内,煤的N 1s XPS谱图中缺失N-Q分峰,表明褐煤中相对含量最高的质子化吡啶氮在此阶段已几乎全部去质子化而转化为吡啶氮。不同变质阶段氮的赋存形态变化特征对燃煤发电及煤化工领域煤化学参数选取提供参考。