长江流域水库"过滤器效应"对入海溶解硅通量的影响

根据1960-2000年间长江大通水文站记录的水、沙以及硅、氮、磷等数据,结合1954-2006年间长江流域库容大于10⁸ m³的162座水库的库容、上游径流量、总磷等数据,利用Vollenweider模型分析了水库"过滤器效应"对入海溶解硅(DSi)通量的影响.结果表明:1)1990s相比1960s,长江入海DSi通量下降了约1.85×10⁶ t/a,减少了大约25.3%;入海DSi通量的下降与流域径流波动、入海悬沙通量下降以及溶解无机氮通量的增加紧密相关.2)流域水库明显改变径流的自然过程,增加径流的滞留时间,流域90%以上的水库对上游径流的滞留时间超过0.05年,水库产生显著的DSi"生物过滤器"效应.模型计算显示流域大型水库对DSi的累计滞留量可达0.85×10⁶ t/a,占年均入海DSi通量(1990-2000年)5.4×10⁶ t的15.7%,是入海DSi通量减少量(1.85×10⁶ t/a)的45.9%.3)根据保守估计,流域162座大型水库内泥沙累计淤积量达6.75×10⁸ t/a,不仅使悬沙入海通量显著下降,而且造成大量颗粒吸附的外源和内源DSi颗粒沉淀,这对入海DSi通量减少也起到重要贡献.但目前对水库"泥沙过滤器"的滞留机理并不清楚,需要展开进一步的研究.     

江西省万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应

以江西省万安水库为研究对象,于2007-2009年丰、枯水期对水库进行了人库、出库水样采集,研究了万安水库对氮、磷营养盐的滞留效应.结果表明,万安水库对氮、磷营养盐存在显著滞留作用.DIN浓度和输送通量整体均表现为入库>出库,受径流量季节变化的影响.不同时期DIN的滞留情况整体表现为枯水期<丰水期;TP浓度和输送通量整...     

碳氮稳定同位素示踪鄱阳湖流域蚌湖丰水期的氮污染

鄱阳湖边缘深水区是鄱阳湖水位上涨时扩散而成的低洼湖区,通过对其一典型边缘湖泊——蚌湖丰水期的氮浓度和同位素特征值的检测,分析这类洪泛湖泊在水位最高时期水体颗粒有机质及无机氮的氮同位素变化特征,并识别氮污染来源及转化途径.结果表明:6月悬浮颗粒有机质碳氮同位素值(δ~(13)C:-26.7‰~-23.7‰,δ~(15)N:2.6‰~6.2‰)介于土壤有机质(δ~(13)C:-25.21‰±0.52‰,δ~(15)N:3.79‰±0.37‰)和水生植物的碳氮同位素值(δ~(13)C:-28.8‰~-24.9‰,δ~(15)N:5.3‰~8.2‰)之间.7月相比于6月,降低的δ~(13)C(-27.6‰~-23.2‰)和升高的δ~(15)N(4.3‰~7.7‰)表明暴雨冲刷带来更多的周边陆地碎屑输入.无机氮在6月以铵态氮(NH_4~+-N)为主要形态,7月以硝态氮(NO_3~--N)为主要形态.6月δ~(15)NH_4~+较负的特征值(-18.6‰±5.2‰)表明铵态氮主要来源于雨水,硝态氮(δ~(15)NO_3~-:1.4‰±3.0‰)主要来源于农业化肥和雨水.7月相比于6月,铵态氮和硝态氮的浓度和同位素值都大幅升高(分别升高了0.3和2倍,6‰和3‰),是暴雨冲刷陆地使农业化肥、城镇生活废水和畜禽养殖废水输入的结果.水生植物的δ~(15)N在7月(8.8‰±1.1‰)相比于6月(6.6‰±1.1‰)也升高了较多,是由于水生植物吸收了更高δ~(15)N废水无机氮的结果.通过颗粒有机质和无机氮的δ~(15)N分析可知,湖区水体氮的矿化作用和硝化作用较强,藻类对湖泊的内源氮贡献较弱,沿河湖的畜禽养殖在暴雨时对水域污染的威胁较大.本研究提供了洪泛湖泊氮污染治理的科学依据.     

金沙江下游梯级水库对氮、磷营养盐的滞留效应

氮、磷是水域重要的营养或污染物质,大型水库修建将对江河氮、磷物质的输运产生重要影响.以金沙江华弹、向家坝水文站2006-2016年实测水质资料为依据,通过建立污染物浓度与流量比值（TN/Q、TP/Q）与含沙量（S）的关系式,对金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库蓄水前后进出库总氮（TN）、总磷（TP）浓度及通量的变化特征进行研究.结果表明：（1）华弹站不受蓄水影响,TN和TP浓度在0.38~1.41和0.01~0.73 mg/L之间变化,向家坝站蓄水前TN和TP浓度在0.32~1.33和0.03~0.42 mg/L之间变化,蓄水后在0.35~1.29和0.01~0.05 mg/L之间变化,蓄水后TN浓度较蓄水前略有升高,但TP浓度较蓄水前约降低75%;（2）蓄水前华弹站TN浓度与向家坝站基本接近,TP浓度总体低于向家坝站,蓄水后华弹站TN浓度低于向家坝站,TP浓度明显高于向家坝站;（3）金沙江TN以硝态氮（NO₃^--N）为主,占TN浓度的67.3%~91.8%;（4）两站的TN浓度随流量和含沙量变化较小,TP浓度与流量和含沙量均呈正相关关系;（5）华弹站TN、TP年通量在48357~135827和4720~14163 t之间变化,年均值分别为90337和8932 t,向家坝站蓄水前后TN年通量在64232~130966和71675~149647 t之间变化,蓄水后通量总体高于蓄水前,TP年通量在8851~18624和3131~7300 t之间变化,蓄水后通量远低于蓄水前;（6）水库蓄水对出库TN浓度与通量无明显影响,但TP浓度与通量较蓄水前明显降低,其中通量年均滞留率约为67.0%.     

平原河网水体氮污染对氮循环菌的影响

采用最大可能数法对平原河网地区不同氮污染程度河道水体中浮游、颗粒附着及底泥中的氨化、亚硝化、硝化和反硝化菌进行测定,研究水体氮污染程度对氮循环菌不同种群的影响效应及其分布特征.结果表明,浮游、颗粒附着和底泥中亚硝化菌的丰度随着水体氮污染程度的增加而升高,但不同氮污染程度下氮循环菌种群结构组成之间差异不大,而浮游、颗粒附着及底泥生活类型之间的氮循环菌种群结构组成存在较大差异,其中浮游与底泥中氮循环菌种群组成结构之间差异最大.在氮污染水体中,浮游、颗粒附着和底泥氮循环菌中均以氨化菌为优势种群,显著高出其他氮循环菌种群多个数量级,而亚硝化菌和硝化菌丰度相对较低,反硝化菌在水体悬浮颗粒物上存在相对较高的丰度,不同氮循环菌种群组成比例存在失衡现象.     

中国植被碳通量与氮沉降通量百年尺度时空变化及其与气候的关系

利用7个地球系统模式的植被净初级生产力(NPP)对中国地区1901～2005年植被碳通量的时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温、降水和辐射的关系;文章还进一步研究了中国地区1901～2005年氮沉降通量NH_x、NO_y的时空变化,并分析了NH_x、NO_y的变化与气温、降水和NPP的关系.结果表明:(1)近百年来中国地区NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88, NPP的分布趋势总体呈现出北低南高,由西北到东南逐渐增加的特征.温度、降水、光照在该梯度方向上均有利于植物生长,其中模式集合平均NPP与气温、降水、长波辐射和短波辐射相关系数分别为0.88、0.73、0.91和0.67.(2)近百年来中国地区NH_x、NO_y呈现上升趋势,其中趋势系数分别为0.98和0.98,且通过了99.9%的信度检验. NH_x和NO_y总体呈现出北低南高,由西北到东南呈阶梯状逐渐增加的特征.(3) NH_x和NO_y与气温之间的相关系数空间分布大体相似,只是数值略有差异,与气温相关系数空间分布从东到西是正相关-负相关-正相关相间的分布; NH_x和NO_y与降水之间的相关系数空间分布也是大体相似,但降水相关系数空间分布相对比较复杂,在季风区从北到南呈正相关-负相关-正相关-负相关-正相关的相间分布,非季风区从东到西呈负相关-正相关-负相关-正相关的相间分布.(4) NH_x和NO_y与NPP之间的相关系数空间分布总体一致,与NPP相关系数空间分布相对比较复杂,其中模式集合平均的分布在东北地区和西南地区为正相关值区,其他地区是正相关与负相关交替分布.     

土地利用方式影响下的赣江硝态氮浓度和氮稳定同位素分布特征

赣江硝态氮(NO-3-N)是鄱阳湖氮素输入的主要来源,查明赣江NO-3-N来源对鄱阳湖的富营养化防治具有重要意义.基于2013年1月和6月对赣江干流和主要支流NO-3-N浓度和δ15N-NO-3的测定,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,分析土地利用方式影响下的赣江NO-3-N浓度和δ15N-NO-3分布特征.结果表明,赣江枯水期和丰水期NO-3-N浓度分别为0.52~4.58 mg/L和0.81~2.60 mg/L,均值没有显著性差异;枯水期和丰水期的δ15N-NO-3范围分别为-1.31‰~8.60‰和2.49‰~8.51‰,枯水期均值显著小于丰水期.较大空间尺度的土地利用类型与NO-3-N浓度和δ15N-NO-3有更显著的相关性.赣江NO-3-N浓度、δ15N-NO-3与水田、居民建设用地和水域呈显著正相关,与林地、草地呈显著负相关,这种相关性在丰水期减弱.与一级土地利用分类相比,二级土地利用分类能更好地体现土地利用类型与NO-3-N浓度的相关性,但对土地利用类型与δ15N-NO-3的相关性没有显著提高.农业用地,特别是丘陵水田和平原旱地,是赣江NO-3-N主要的污染来源;与长江流域其它地区相比,赣江流域NO-3-N的生活污水来源比例较小.     

城市污染河道沉积物可提取态氮的提取方式比较

以城市污染河道——南京仙林大学城九乡河表层沉积物为研究对象,探讨沉积物常用提取剂(1 mol/L KCl、2 mol/L KCl、4 mol/L KCl和0.01 mol/L CaCl2)在不同液土比(5∶1、10∶1、50∶1和100∶1)条件下,对城市污染河道沉积物可提取态氮(NH4+-N、NO3--N)测定的影响.结果表明:KCl的提取效果要优于CaCl2,二者NH4+-N提取量分别为312.17～479.23、177.52～339.31 mg/kg,NO3--N提取量分别为4.49～21.56、4.25～8.53 mg/kg;可提取态氮提取量随液土比增高而增大,其中1 mol/L KCl组,液土比100∶1时NH4+-N和NO3--N提取量分别比液土比5∶1时增加41.97%和187.08%;NH4+-N提取量随提取剂浓度增高而增大,NO3--N随提取剂浓度增高而降低;采用1 mol/L KCl提取剂、液土比100∶1的组合联合提取城市污染河道沉积物中的NH4+-N、NO3--N,提取效果较好.     

人类活动对太湖水环境影响的稳定氮同位素示踪

人类活动对湖泊环境变化的影响是目前全球变化研究的热点之一.识别水体中人为氮源的贡献对于研究人类活动对湖泊环境变化的影响十分重要.稳定氮同位素组成(δ15N)是水环境中人为氮源的有效示踪剂.太湖是我国典型的大型浅水富营养湖泊,位于人口稠密、经济发达的长江三角洲地区,是研究人类活动对水环境影响的理想对象.太湖水体δ15N值的空间分异规律大致反映了不同湖区人类活动影响水环境的方式,上游宜兴小流域及河口主要受农业活动影响,胥口湾和东太湖则主要是水产养殖的贡献,梅梁湾受城市生活污水影响较大.而且水体δ15N值的水平反映了人类活动的影响从南部湖区到北部湖区逐渐加强的趋势,表现为南部河口—东太湖—梅梁湾不同水体从草型水体到藻型水体δ15N值增加的趋势.另外,夏季(6月)太湖水体δ15N值的变化响应于初级生产力的变化,体现了生物作用的影响.在蓝藻水华暴发时期,利用水体δ15N值识别人为氮源的结果可能会受到生物过程的干扰.     

太湖上游流域农业土地的氮剩余及其对湖泊富营养化的影响

太湖上游流域农业土地中氮的剩余对太湖的富营养化具有至关重要的影响．利用2002年各乡镇的农业统计资料,对上游流域农业土地中氮的剩余量进行计算．计算结果表明,上游流域农业土地中氮的剩余总量为134．8×103t/a,单位农业土地面积的剩余量为178．9 kg/(hm2·a)．从单位面积氮剩余量的空间变化看,东、西苕溪流域的剩余量较低,而其它流域的剩余量相对较高．借助典型区域氮剩余的长系列计算数据,对上游地区氮剩余的长期变化规律进行分析．并在此基础上,探讨太湖的富营养化演变趋势与氮剩余长期变化的关系．     

不同形态氮对微囊藻叶绿素a合成及产毒的影响

利用室内培养实验比较研究了铵氮和硝氮对河北洋河水库微囊藻(Microcystissp.)生长、叶绿素a合成及产毒的影响.结果显示,铵氮培养条件下,在对数生长期,生物量及叶绿素a含量随铵氮浓度的升高而逐渐增多,但高铵氮浓度( 10.0 mg/L)培养条件则下降.藻细胞MCRR含量随铵氮浓度的升高呈波动变化,高铵氮浓度(1...     

湿地植物固体碳源养分释放动态及其对人工湿地水体脱氮效率的影响

污水低碳氮比(C/N)是影响人工湿地氮去除效果限制因素,传统的碳源添加及利用存在成本较高、补充困难的局限性.本研究契合“就地取材,原位处理”的废物利用原则,选择人工湿地常见的水生植物和农业废弃物(玉米芯、稻草)作为对照,对比了挺水植物(香蒲、美人蕉)、浮叶植物(莲)、沉水植物(菹草)、湿生植物(南荻、短尖苔草)的释碳能力,初步确定了以香蒲、美人蕉、南荻为代表的植物具有较好的释放碳能力,在中国湿地中分布广泛,且均对水体二次污染较小.以南荻、美人蕉、玉米芯作为碳源添加的模拟人工湿地实验验证表明,在低碳氮比的模拟表流人工湿地投入植物碳源,能有效提高系统的脱氮效率,对照组、南荻组、美人蕉组和玉米芯组的出水总氮浓度分别为(5.24±0.07)、(4.50±0.10)、(3.75±0.17)和(2.97±0.18) mg/L,对应的去除率分别为58%、64%、70%和76%,确定南荻和美人蕉植物残体以及改性材料均残体和改性材料适合作为人工湿地中原位利用的外加碳源.本研究探索了通过湿地植物配置解决人工湿地水体低C/N比的问题,为提高湿地脱氮效果提供了有意义的新途径.     

城镇化流域氮、磷污染特征及影响因素——以宁波北仑区小浃江为例

我国快速的城镇化过程造成了河流氮、磷等营养盐的污染和潜在的水体富营养化问题.对城镇流域水体氮、磷污染特征及其演变趋势的识别具有重要意义.本研究选取长三角典型城镇地区宁波市北仑区小浃江流域为研究对象,在流域内根据空间分布、土地利用类型、人类活动强度等情况布设样点,于2017年夏季和冬季采集水样,研究流域水体氮、磷污染的时空分布特征并分析其污染来源和评估其富营养化水平.结果表明：流域内铵态氮（NH₄⁺-N）、;硝态氮（NO₃^--N）、亚硝态氮（NO₂^--N）、总氮（TN）、总磷（TP）和叶绿素a（Chl.a）浓度范围分别为0.63~3.25 mg/L、0.52~3.75 mg/L、0.02~0.22 mg/L、1.61~12.86 mg/L、0.02~0.74 mg/L和0.6~60.57 μg/L.各个采样点氮、磷分布具有较大的空间异质性和季节变化规律.富营养化综合指数EI评估结果显示,整个流域富营养化程度属于贫至中营养级.氮、磷浓度与土地类型面积占比的Spearman相关性统计表明,100 m缓冲区建设用地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TN、溶解氧（DO）浓度具有显著相关性,湿地面积占比与DO浓度呈显著正相关.汇水区域内林地面积占比与NH₄⁺-N、NO₂^--N、TP、PO₄^3--P、COD、Chl.a浓度呈显著负相关,与DO浓度呈显著正相关.相关性分析和冗余分析表明城镇化的面源污染及可能存在的点源污染是小浃江流域氮、磷污染的主要来源.因此,在小浃江流域100 m范围内,控制建设用地的规模和污染排放是减轻流域氮、磷污染的主要途径.在汇水区域内,增加林地植被的面积对减少氮、磷污染具有重要影响.     

铜绿微囊藻生长对培养液pH值和氮转化的影响

在不同初始pH值条件下培养蓝藻水华优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),研究其生长过程对培养液的pH值和氮转化的影响,结果表明,处于延迟期和对数生长期的铜绿微囊藻使培养液的pH值上升,pH从初始的7.2、8.0和8.8分别上升到最大值10.02、10.34和10.94;稳定期和衰亡期的微囊藻使培养液pH值降低,初始pH值为8.8时,最终pH降至8.66,在微囊藻生长过程中,培养液中NO3-含量逐渐降低,NO3-含量先升高再降低,分别在60d和67d后降至零.试验结束时,不同pH值培养液中总氮含量比起始时分别下降了25.97%、27.52%和28.16%,说明化合态无机氮可以经过反硝化作用生成氮气而溢出培养液,因此,较大密度水华水体中存在反硝化的脱氮过程.     

硝态氮对库区水体藻类和细菌群落的影响

水体富营养化极易引起湖泊水库如藻类水华等水生态系统环境问题。氮素作为初级生产力的限制性生源要素之一,认识其在水华形成过程中潜在作用至关重要。本研究选取胶东半岛低碳高氮水库水体进行模拟实验,通过添加不同剂量硝态氮,探究高硝态氮输入对库区水体藻类和细菌群落结构的影响。结果表明:(1)当硝态氮作为唯一氮源,随着培养时间延长,硝态氮浓度显著下降,亚硝态氮和氨氮浓度逐渐升高,表明微藻和细菌共同作用可能将硝态氮转化为亚硝态氮和氨氮;(2)当硝态氮浓度为6 mg/L时,藻类叶绿素a浓度达到最高值,随着硝态氮浓度升高,叶绿素a浓度则会降低;(3)添加硝态氮后,蓝藻门成为优势藻类,绿藻门次之;变形菌门相对丰度显著升高。研究结果为低碳高氮类水体暴发蓝绿藻水华及有效防控提供理论依据和技术支撑。     

云南4个湖泊浮游生物碳、氮稳定同位素的季节变化及其影响因子

浮游生物是湖泊食物网的重要组成,其碳、氮稳定同位素能够反映元素地球化学循环和食物来源的波动,是了解水域生态系统结构变化的重要手段之一.本文选取云南4个不同类型湖泊,开展浮游生物碳、氮稳定同位素组成(δ13C、δ15N)的季节变化与湖泊对比研究.大型深水湖泊(抚仙湖和阳宗海)中,浮游植物δ13C值在夏、秋季(-20.34...     

高寒草甸土壤组分碳氮含量及草甸退化对组分碳氮的影响

以青海省果洛州达日县原生高寒嵩草（Kobresia）草甸封育系统和重度退化草甸为对象,通过密度分组技术将每个土样分为2个组分：轻组和重组,分别分析每个组分的有机碳和全氮浓度,研究高寒原生嵩草草甸土壤密度组分碳氮数量和性质、检验高寒草甸退化对土壤轻组和重组中碳氮含量的相对影响程度;研究结果如下：（1）高寒嵩草草甸原生植被土壤表层重组和轻组的碳浓度分别为3.84%和28.63%,氮浓度分别为0.362%和1.192%,重组中C：N为10.60而轻组中的碳氮比为23.80;（2）从各组分中有机碳占全土有机碳的比例看,重组中的有机碳占明显优势;随土壤深度的增加,重组碳的比例由78.95%（0～10cm）上升到90.33%而轻组碳的比例由21.05%（0～10cm）下降到9.68%;（3）高寒草甸严重退化导致表层土总有机碳由47.47g·kg-1下降到17.63g·kg-1,其中重组碳含量由37.31g·kg-1下降到16.01g·kg-1,轻组碳含量由10.01g·kg-1下降到1.62g·kg-1,即按照土壤组分碳氮含量计算,重组碳流失了57%,轻组碳流失了84%;同时重组氮流失了43%,轻组氮流失了79%;（4）轻组中碳氮流失的主要原因不是由于草甸退化导致轻组本身碳氮浓度降低,而是由于土壤中轻组绝对数量降低导致的.重组中氮的流失远低于碳的流失,这可能暗示重组在保护氮的方式上与有机碳存在区别.     

水丝蚓生物扰动对东洞庭湖沉积物氮释放的影响

研究了不同投放密度和不同环境条件下水丝蚓的生物扰动对东洞庭湖沉积物氮释放的影响.研究表明:水丝蚓的生物扰动作用对沉积物氮释放有明显的促进作用,水丝蚓生物扰动促进下的NH4+-N释放构成沉积物氮释放的主要动因.与未投放水丝蚓的空白组相比,当水丝蚓密度为1和2 ind./cm2时,上覆水中总氮的浓度分别增加了15％和32％...     

鼎湖山森林地表CO_2通量及其影响因子的研究

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3种主要森林类型地表CO2通量及其主要影响因子进行了为期一年的观测,比较和分析了不同林型间地表CO2通量的季节变化,凋落物对地表CO2通量的贡献以及地表CO2通量与土壤温度和土壤含水量的关系.3种林型地表CO2通量都有相似的季节变化模式,即雨季较高而旱季较低,年均CO2通量按从大到小排序为:季风林>混交林>松林;3种林型由凋落物分解释放的CO2对地表CO2通量的贡献均相当显著,就全年平均而言来源于凋落物分解的CO2通量占总的地表CO2通量的比例按季风林、混交林和松林的顺序分别为:24.43%,41.75%和29.23%;3种林型不同处理地表CO2通量均与地下5cm土壤温度呈显著指数相关,Q10值变化范围在1.86~3.24之间;当土壤含水量全年变异系数较大时,地表CO2通量与土壤含水量的相关性较好.     

植物秸秆作补充碳源对人工湿地脱氮效果的影响

研究以芦苇杆、树枝及芦苇杆+树枝这三组植物秸秆作为碳源,分别补充于人工湿地基质表层(0-5cm)和中层(30-35cm)对脱氮效果的影响.试验结果表明,在进水条件下,补充植物秸秆能将人工湿地系统的TN去除率从44%提高到53%-66%,秸秆材料种类对脱氮效果影响不显著;对于三组植物秸秆材料,补充在中层均能较表层更好地提高脱氮效果,而且具有更强的抵抗进水氮负荷冲击能力.沿程氮形态分析表明:补充植物秸秆后,可以解除由于有机碳源不足产生的硝氮、亚硝氮积累,提高总氮的去除效率;而秸秆补充于中层,由于未干扰进水氨氮的硝化过程,增加底物硝氮、亚硝氮的反硝化反应,从而较之补充于表层有更好的脱氮效果.