乌梁素海表层沉积物与上覆水间氮磷迁移规律分析

文章编号:1007 2284(2011)08 0034 05

乌梁素海表层沉积物与

上覆水间氮磷迁移规律分析

乌 云,朝伦巴根,李畅游,史小红

(内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,呼和浩特010018)

摘 要:通过同步监测表层沉积物和上覆水体氮磷浓度以及环境因子(pH 值、温度、溶解氧等),利用回归分析方法,对溶解氧、表层沉积物有机质含量与上覆水体氮磷浓度之间的关系以及氮磷在表层沉积物和上覆水体间迁移规律进行探讨。结果表明,高水温、碱性环境有利于氮磷营养物质的释放;上覆水体氮磷浓度与溶解氧呈现显著非线性负相关关系,与表层沉积物中有机质含量呈现显著线性正相关关系,且冬季极显著;表层沉积物氮磷含量与上覆水体氮磷浓度呈现出互补的动态特征。

关键词:表层沉积物;上覆水体;氮;磷;迁移规律 中图分类号:X524 文献标识码:A

Research on Nitrogen,Phosphorus Transport Law between

the Surface Sediments and Overlying Water in Wuliangsuhai Lake

W U Yun,C HAO Lunbagen,LI Chang you,SHI Xiao hong

(W ater Conservancy and Civil Eng ineering Co llege,Inner M ongo lia A g ricult ur al U niv ersity ,H ohhot 010018,China)

Abstract:By monit or ing simultaneously nit rog en phospho rus in the surface sediments and o ver ly ing w ater,environmental factor s such as pH ,temperature,disso lved ox yg en and so on,a r egr essio n analysis is used to study the cor relation bet ween nit rog en phos phor us of over ly ing w ater and disso lved o x ygen,o rg anic matter content o f the sur face sediments.A t the same t ime the mig ratio n r ule of nitr ogen pho sphor us in the sur face sediments and o verlying water is studied.T he results show t hat hig h temperature,alkaline en v iro nment ar e favo rable for r eleasing nitr og en and pho sphor us.N it rog en phospho rus of o verlying water and dissolved ox y gen show a significant no nlinear neg ativ e cor relation.N itr og en pho sphor us of o ver ly ing water and or ganic matter co nt ent in the surface sediments show sig nificant positive linea r corr elation which is highly significant in Winter.O rg anic matter co ntent in the surface sediments and nitro gen phosphorus of o ver ly ing w ater show the dynamic and com plementar y characterist ics.Key words:surface sediment;over ly ing w ater;nitr ogen;phospho rus;tr anspor t law

收稿日期:2011 07 06

基金项目:国家自然科学基金项目(50969005,40901262);内蒙古

自治区水利厅重点支持项目(20080105)。

作者简介:乌 云(1973 ),女,博士研究生,主要从事水资源规划与

合理配置研究。E mail:nndw y2010@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html, 。

通讯作者:李畅游。E mail:nndlichangyou@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html, 。

0 引 言

氮、磷不仅是水生生物的主要营养来源,同时也是造成湖泊、水库、河流等水体富营养化的关键因素。一般情况下,引起湖泊富营养化的污染源分为内源和外源(点源和面源),而控制

内源释放相比控制外源输入更具有难度。当外源污染得到控制后,湖泊富营养化程度并不会降低,且湖泊污染程度越严重,这种现象就越明显,沉积在底泥中的氮、磷等营养物质会在适宜的外界环境条件发生变化时向上覆水体释放,使湖泊继续遭受富营养化的危害。为揭示影响湖泊底泥氮、磷释放的机理,国内外学者做了大量的相关研究,但主要集中在室内模拟研

究,探讨pH 、溶解氧、温度、电导率、水动力条件、上覆水浓度等因素变化下的底泥中氮、磷释放规律和机理[1-12],而室外实验分析尚未报道。室内模拟实验具有边界条件和外界环境易控制、不确定性因素干扰少、模拟结果精度高等优点,但因水环境系统是一个复杂的、开放的、不确定的受多种因素影响和控制

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中国农村水利水电 2011年第8期

的非线性系统,室内模拟实验并不能如实地反映外界水环境系统的变化过程。因此,为探索外界环境因子的变化对污染物质迁移转化的影响,本文以地处北方寒旱区的浅水湖泊内蒙古乌梁素海为研究对象,揭示外界环境变化下氮、磷在上覆水体和表层沉积物中的迁移扩散规律,为控制修复富营养化湖泊提供一定的参考和依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

乌梁素海位于巴彦淖尔市乌拉特前旗境内,现有水域面积293km2左右,库容量为2.5~ 3.0亿m3,湖面平均高程为1018.5m,最大水深约2.5m,是我国西北部最大的内陆湖泊,黄河流域最大的湖泊。同时也是地球上同纬度最大的湿地。乌梁素海地处河套平原东端,是河套农业灌溉排水的承泄区,河套灌区是我国最大的一首制自流灌区,灌排水工程配套,形成独立完整的灌排体系,年引水量40~50亿m3,年排水量3~ 5亿m3,灌溉排水、地下水、城市农村生活污水及工业废水从各级排水沟汇入总排干渠进入乌梁素海,已导致总排干渠和乌梁素海污染严重。因此,降低乌梁素海外源输入浓度和抑制湖区内源污染物质再释放已迫在眉睫。

1.2 底泥和上覆水体样点布设与采集

本研究以乌梁素海污染源分布特征和水动力条件为根据,将乌梁素海在空间上以2km2km的正方形网格剖分,使用网格的交点,以梅花形布置取样监测点。底泥和上覆水体监测点分布示意如图1所示,取样时采用GPS对每个取样点进行定位,共同步取水及表层沉积物2次,第1次采样时间为2009年1月7日(冬季),钻孔破坏表面冰层后,利用自制取泥器采集厚度约20cm的沉积物样品,现场装入干净的塑封袋中做好标记、密封,当场测定pH、水温、溶解氧、氧化还原电位等环境因子,同时,使用聚乙烯塑料瓶取冰下水体运回实验室化验分析。第2次取样时间为2009年7月9日(夏季),当场测定pH、水温、溶解氧、氧化还原电位等环境因子,并利用自制柱状取泥器采集深度为40cm左右的沉积物,并现场按5cm深度分层,装入干净的塑封袋后避光低温运回实验室分析,同时采集同一位置的水样进行化验。

1.3 检测依据

现场使用德国生产的W T W系列M ulti340i/SET型号便携式手提多参数计测定pH、水温、溶解氧、氧化还原电位等指标。室内分析项目包括上覆水体总氮、总磷和表层沉积物内总氮、总磷、有机质含量。水体总氮、总磷含量使用德国WT W公司生产的P ho toL ab S12光电比色计测定。表层沉积物总氮、总磷、有机质参照1998年南京农业大学主编的农业出版社出版的!土壤农化分析?内的规程进行测定。

2 结果与讨论

2.1 pH值大小对表层沉积物氮磷释放的影响

pH的高低是由底泥胶体表面存在着可变电荷造成的,可变电荷是随pH值大小而变化的电荷,由于底泥胶体颗粒表面基团的解离或质子化引起的。乌梁素海各取样点冬季和夏

季

图1 乌梁素海底泥和水质监测点分布示意图

Fig.1Schematic graph of sampling sites of sediments and

water quality in the Wu liangsuhai L ake

上覆水体pH平均值分别为8.30和8.58,而变异系数分别为0.03和0.06,表明无论冬夏时期,乌梁素海上覆水体pH值在单位均值上的离散程度很小,空间变异程度低。由于乌梁素海内藻类的大量繁殖,将吸收水中的CO2,使得pH值升高,长期处于碱性条件下,而在这种环境中,有利于氮、磷营养物质的释放,是导致乌梁素海上覆水体氮、磷浓度居高不下的一个因素。当上覆水体pH值较高时,水体中OH-浓度相应增加,可使铁结合态磷、钙结合态磷、铝结合态磷等无机磷以及腐殖质与有关阳离子形成各类复合体而发生阴离子交换作用,同时,高pH 值有利于(P O4)3-从Fe(O H)3胶体中解吸附,进而释放出磷酸盐和磷。上覆水体OH-离子浓度大,使得N H+4同O H-离子发生化学反应后以N H3的形式从水体中逸出,加大了上覆水体和表层沉积物间隙水中氮浓度差。进而氮被更快地向上覆水体中释放。

2.2 水体温度变化对表层沉积物氮磷释放的影响

据冬夏季现场水温测定结果显示,乌梁素海冬季冰下水体各测点温度在0#左右微变,夏季水体各测点温度平均值为23.99#,变异系数为0.03,水体温度在空间上变异程度低,表明乌梁素海水动力条件差,水体混合均匀。冬、夏季各测点总氮平均浓度分别为1.58,1.70mg/L,总磷平均浓度分别为0.21,0.43mg/L,可见,温度升高,底栖生物的活性增强,加大了生物的干扰程度,使好氧增多,各态无机磷中金属元素由高价态向低价态转化,同时,温度的升高有利于表层沉积物中营养盐向上覆水体扩散,生物活性也可以使底泥有机磷转化为无机磷而释放。因此,一定范围内高温有利于表层沉积物氮磷向上覆水体释放。2009年夏季水体氮磷浓度均高于冬季水体氮

磷浓度,这一结果与文献13研究结论有所差异,但笔者认为,造成这一现象的原因为2008年和2009年乌梁素海暴发了大面积的?水华%而消亡的水华更能促进表层沉积物氮磷营养物质释放,只不过这种作用更强于夏季水生植物对水体中氮磷营养物质的吸收。

2.3 溶解氧高低对表层沉积物氮磷释放的影响

水体中溶解氧浓度对维持水生态系统良性发展具有重要的作用,而水生植物的光合作用和大气复氧是水体溶解氧的主要来源。为反映外界上覆水体中溶解氧水平与氮磷浓度的规律,分别在冬夏季对它们之间的关系进行了相关分析(图2、图3),从图2和图3可以看出,无论冬夏季,溶解氧水平和氮磷浓度均呈现出非线性关系,随溶解氧水平降低,上覆水体氮磷浓度出现升高的趋势。经相关系数R 值t 检验,冬季溶解氧水平与氮磷浓度的相关性极显著,而夏季溶解氧浓度与氮磷浓度的相关性显著,主要由于冬季河套灌区已无农田排水,仅有少量地下水、生活和工业污水排入,且冬季水体表面结层冰,使得水

体更加稳定。

图2 冬季上覆水体溶解氧水平与总氮、总磷浓度的相关分析Fig.2Correlative analysis between the DO with Nitrogen and

Phosphorus of Overlying Water in Winter

在较高溶解氧水平下,有利于二价铁离子向三价铁离子转化,而三价铁离子与磷酸盐相结合形成难溶解的磷酸铁,造成表层沉积物对总磷的释放强度减弱,且三价铁离子在碱性条件下,生成难溶解的氢氧化铁胶体,该胶体会吸附上覆水体中的游离态磷。因此,出现上覆水体中总磷浓度下降。当水体中溶解氧水平降低时,具有强烈的还原性,反硝化作用开始进行,有机质不断厌氧分解氨态氮后向上覆水体释放。

2.4 表层沉积物有机质含量对上覆水体氮磷浓度的

影响

湖泊表层沉积物有机质含量及其变化规律能够反映泥-

图3 夏季上覆水体溶解氧水平与总氮、总磷学及其相关分析Fig.3Correlative analysis between the DO with Nitrogen and

Phosphorus of O verlying Water in Summer

水界面微环境的变化。图4和图5分别为冬夏季表层沉积物有机质含量与上覆水体氮磷的相关关系结果,从图4和图5中可以看出,无论冬夏季,表层沉积物有机质含量与上覆水体氮磷浓度呈现线性正相关关系,经相关系数R 值t 检验,冬季表层沉积物有机质含量与上覆水体氮磷浓度相关性极显著,判定系数分别为0.8712和0.9011,夏季表层沉积物有机质含量与上覆水体氮磷浓度相关性显著,判定系数分别为0.8633和0.7222,这与冬季水面表层结冰和输入水量剧减而导致水体稳定不无关系。有机质在表层沉积物中的富集有利于微生物的大量繁殖,进而分解有机物,引起氨态氮的释放,同时也会导致生物有效态磷的增加。因此,表层沉积物有机质含量对上覆水体氮磷浓度影响很大,反映出线性相关关系。控制表层沉积物有机质含量对降低水体富营养化污染具有重要的意义。

2.5 表层沉积物和上覆水体氮磷浓度的变化规律

为反映氮磷浓度在表层沉积物与上覆水体间的空间变化特征,冬夏季各取样点表层沉积物和上覆水体氮磷浓度变化情况如图6和图7所示,从图6和图7中可以看出,总体上,各取样点表层沉积物氮磷含量的变化趋势与上覆水体氮磷浓度的变化趋势呈现互补的动态,按取样点由北向南的顺序分析,从某一取样点到另一取样点上覆水体氮磷浓度发生降低时,表层沉积物氮磷含量则呈现出升高的趋势,反之亦然。这种互补的效果冬季明显优于夏季,主要与冬季水体稳定、各取样点水体空间交换弱密切相关。从夏季总氮在表层沉积物和上覆水体的变化特征看,W 2取样点表层沉积物总氮含量和上覆水体总氮浓度均表现为突然升高,且增值均较大。主要由于W 2取样点位于乌梁素海最南端,该处有乌毛计泄水闸,为维持乌梁素

图4 冬季表层沉积物有机质含量与总氮、总磷浓度的相关分析Fig.4Correlative analysis between the organic matter content of surface s ediment with Nitrogen and Phosphorus of O verlying Water in

Winter

图5 夏季表层沉积物有机质含量与总氮、总磷浓度的相关分析Fig.5Correlative analysis between the organic matter content of surface sediment with Nitrogen and Phosphoru s of O verlying Water in Summer

海水位,该闸长期关闭,导致该区域水动力条件差,水体稳定

,

图6 冬季氮磷浓度在表层沉积物与上覆水体间的变化规律

Fig.6Variation between surface s ediment and O verlying water

of Nitrogen 、Phosphorus in

Winter

图7 夏季氮磷浓度在表层沉积物与上覆水体间的变化规律Fig.7Variation between surface s ediment and O verlying water

of Nitrogen 、Phos phorus in Su mmer

无论上覆水体还是表层沉积物都富集了大量营养物质。

3 结 论

(1)乌梁素海pH值长期处于碱性条件下,碱性环境有利于氮、磷营养物质的释放,是造成乌梁素海上覆水体氮、磷浓度大大超过地表水环境质量标准的一个因素;而水体温度的升高既有利于表层沉积物释放的营养盐通过间隙水向上覆水体中扩散,同时也增加了底栖生物的活动性,间接加大了水体的干扰度。

(2)上覆水体中溶解氧水平高,将降低表层沉积物氮磷营养物质的释放;而表层沉积物中有机质含量的增加将大大提高上覆水体中氮磷浓度。

(3)空间分布上,若各取样点表层沉积物氮磷含量表现出增加的趋势,上覆水体中氮磷浓度就出现减少的趋势,除个别空间测点外,总体上呈现出互补的现象,且互补效果冬季明显优于夏季。&

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(上接第33页) 按照相关的编制规定的费率计算。在平时工作中,要对其他费用的计费方式、常见的问题应做详细的分析与比较,并对上级主管部门提出合理化的意见。

如以设计费计算为例,通常的做法是根据计价格[2001]10号文?水利电力工程设计%对整个建设项目进行综合取费计算基本设计收费。但根据水务投资的不断加大,水务工程项目也慢慢从原来的传统水利逐步向多元化的生态水务,民生水务方向发展。现在的一个水务工程涉及河道治理、沿岸截污治污、配套的景观绿化等内容,并不是传统的水利工程。因此按照整个工程类别进行定位不能反映水务工程的真实情况。根据现在水务工程内容的特点及设计费取费规定,建议水务工程的取费按建设项目单相工程概算投资分档定额计费方法分别进行计算。使取费方式更加切合水务综合工程的定位及行业特点,满足工程实际发生需要。

3 结 语

(1)与施工组织设计相结合。在造价编制过程中与施工组织设计紧密结合,客观考虑施工现场情况,调查和分析施工组织设计中影响造价的客观因素,避免工程造价编制与实际施工相脱离,从而提高工程概预算编制质量,合理的控制工程投资。

(2)加强资料库的建立。对工程中常见的材料、设备有意识地进行收集和积累;对有关部门的新规定、调整及时跟进;对主管部门的批文和回复意见进行集中汇总。对收集的资料认真分析和学习,找出客观规律和总结出工作流程,在以后的造价控制过程中更加有的放矢,提高效率。

(3)与设计人员紧密配合。在工程设计全过程积极参与,与设计人员紧密联系,对投资进行控制,多进行方案的投资估算和经济比选,配合限额设计,使技术与经济充分结合,使控制工程造价的效果更明显。&参考文献:

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062.湖泊氮磷赋存形态和分布研究进展

湖泊氮磷赋存形态和分布研究进展 许萌萌1，2张毅敏2高月香2彭福全2汪龙眠2吴晗2，3 (1.河海大学环境学院，南京210098，2.环境保护部南京环境科学研究所，南京210042，3. 常州大学环境与安全工程学院213164） 摘要：湖泊水体和沉积物中氮磷等营养盐的生物地球化学循环直接影响着湖泊的富营养化。所以全面了解氮磷等营养盐的含量分布特征及其来源，为湖泊富营养化的成因及氮磷迁移转化提供了科学的依据。目前，很多研究学者采用了野外采样、实验室分析和收集文献资料相结合的方法，研究了氮磷营养盐的形态含量及分布差异。 关键词：湖泊氮磷赋存形态分布特征 Advances in chemical speciation and distribution of nitrogen and phosphorus in lakes Xumeng Meng1,2Zhang Yimin2,Gao Yue Xiang2,Peng Fu Quan2,Wang Long Mian2,Wu Han2,3 Environment Department of Hohai University,Nanjing210098,2.Nanjing Institute of Environmental Sciences of,Ministry of Environmental Protection,Nanjing210042,3.Environmental and Safety Engineering Department of Changzhou University213164) Abstract:The biogeochemical cycles of nitrogen and phosphorus in the lake water and sediment directly affect the eutrophication of the lake.Therefore,a comprehensive understanding of the content distribution and source of nitrogen and phosphorus can provide a scientific basis for the cause of eutrophication and the migration and transformation of nitrogen and phosphorus.Currently,many researchers using a field sampling, laboratory analysis and the collection method of combining literature studied the content and distribution differences of morphology of nitrogen and phosphorus. Keywords:Lakes Nitrogen and phosphorus Chemical speciation Distribution characteristics 随着社会和经济发展，人为活动导致的湖泊污染已经成为当今世界面临的一个严重的环境问题，尤其是浅水湖泊的富营养化日益成为各国的主要环境问题。工农业废水大量排放，湖泊流域的水体及沉积物的污染问题日益突出，养殖水体尤为严重。水体氮磷营养盐含量过高易引发自身及外部水域的富营养化，严重时导致赤潮或水华频发。 沉积物承载着湖泊营养物质循环的中心环节，一方面对上覆水体起到净化水质的作用，另一方面又不断向上覆水释放营养盐发挥着营养源作用。沉积物氮磷主要来源于水体中颗粒有机物的沉降积累。水体中的氮磷进入沉积物都是要经过“沉降-降解-堆积”的3个阶段，自上而下呈现逐渐变小的趋势。但是由于各个地方物质来源组成、水动力环境、生物化学条件及生物种群等不同，使其含量在垂直分布变化上产生波动，从而反映出不同区环境的不同变化。上覆水的氮磷进入到沉积物中后，会发生明显的形态转化和再迁移作用，其“活性”取决于氮磷在沉积物中的形态[1]。当外源负荷受到控制后，沉积物作为内源污染源，其氮磷还可通过间隙水和上覆水进行物理、生物化学交换[2]。因此了解沉积物中的氮磷赋存和分布对防治富营养化，控制内负荷具有重要意义。养殖水域氮磷的赋存形态分布比较复杂，相关的研究很少。由于过量的污染物的排放，在低水位时期会超过洞庭湖湖自身净化的能力而对栖息于湖内的生物造成严重影响并危害到其生存[3]。 根据国内外调查研究的相关文献资料，湖泊流域的氮磷形态研究不仅仅局限在湖泊中，湖泊

面源氮磷流失生态拦截工程

面源氮磷流失生态拦截工程 一、工程目的和意义 农业面源氮磷流失由农田排水和径流、乡村生活污水及农户畜禽养殖尾水等组成，其污水源具有面广、量大、分散、间歇的峰值和高无机沉淀物负荷的特点。采用生态湿地处理技术、生态隔离带技术及农区自然塘池缓冲与截留技术可以减少表土径流及氮磷污染物的流失。特别是生态沟渠塘改造是目前最为经济有效的生态湿地处理工程。 据实地勘察和初步估算，乡村面源氮磷流失的大部分淌入现有用于排水的沟渠塘流经入湖河道汇聚到太湖，许多沟渠塘成了农村固体废弃物的堆积场所，成为农业污染源的重要传播途径，必须尽快加以工程化技术改造，建立新型的沟渠塘生态湿地系统。 二、工程内容和特点 工程主要内容为先清除垃圾、清除淤泥、清除杂草，沟渠塘岸边种植垂柳、草被植物，侧面和底部搭配种植各类氮磷吸附能力强的半旱生植物和水生植物，减缓水速，促进流水携带颗粒物质的沉淀，有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截，从而实现对农业面源污染排出养分的控制。整个植物系统最终达到“拦截污水、拦截泥沙、拦截漂浮物”的目的，不仅具有净化水质、绿化村庄、美化环境的效果，而且具有一定的经济价值。南京土壤所“863”科技计划最新研究成果显示,该系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48.36％和40.53％。 经工程化改造后，现有排水沟渠塘去污能力进一步提升，成本

大幅度降低。具有排水和湿地系统的双重功效，不仅可以吸附农田、漫溢水中氮、磷营养物质，而且能拦截蔬菜园地径流表层肥沃土壤进入河道，还可作为部分农村生活污水、畜禽养殖场尾水导流截污的排放通道之一。生态拦截工程与农村分散居住农户生活污水生物净化池、入湖河道控制性种养水生植物构成了农村面源氮磷流失的生态拦截和净化吸附的新型农业湿地系统，并且不占用耕地，符合太湖流域平原水网地区农田沟渠的实际，尤其适用于太湖、长荡湖、滆湖入湖河道两侧等周边水功能区域，具有巨大的推广应用潜力。 三、工程设计和管理维护 1、沟渠改造 充分利用现有排水沟渠，对其进行一定的工程改造，建设成生态拦截型沟渠塘系统。对淤积严重，连通度差或杂草丛生的区段，先进行清淤，拓宽沟渠容量。为保证水生植物正常生长，清理时要保留部分原有水生植物和一定量的淤泥。 2、渠体设计 渠体的断面为等腰梯形，沟壁和沟底均为土质，配置多种植物，并设置透水坝、拦截坝和节制闸等辅助性工程设施，使之在具有原有的排水功能基础上，增加对排水中氮、磷养分的拦截、吸附、沉积、转化和吸收利用。生态沟渠建设可以考虑适度增加沟渠的蜿蜒性，延长排水时间。建设密度应能满足排水和生态拦截的需要，分布在农田四周与农田区外的沟渠连接起来，并利用地形地貌将低洼地或者弃养渔塘改造成生态池塘，种植富集氮、磷的水生蔬菜，增加二次或三次净化，进一步提高系统的生态拦截能力。 3、植物配置

土壤中氮和磷的存在形态和特点

土壤养分含量以及存在形态和特点 土壤形态 一、根据在土壤中存在的化学形态分为 （1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。 （2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。 （3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。 （4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。 二、氮的形态与转化 1、氮的形态：（全氮含量0.02%——0.3%） （1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1—50mg/kg （2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用； B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程； C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。 （3）气态氮： 2、氮的转化： 有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用； 铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和 微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。 土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。小分 子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。 土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。 三、磷的形态与转化 1、形态（土壤全磷0.01%——0.2%） （1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%； （2）无机磷：（占全磷20%—85%） 根据溶解度分为三类 A、水溶性磷： 一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01—— 1mg/kg。在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。

长江中下游湖泊沉积物氮磷形态与释放风险关系

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(3): 263-270 https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html,. E-mail: jlakes@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html, ?2008 by Journal of Lake Sciences 长江中下游湖泊沉积物氮磷形态与释放风险关系* 张路, 范成新, 王建军, 陈宇炜, 姜加虎 (中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008) 摘 要: 运用聚类分析、主成分分析和相关矩阵的统计分析手段, 对长江中下游湖群共18个湖泊的沉积物氮磷释放风险以及湖泊沉积物、间隙水和上覆水中氮磷形态以及其他相关地球化学参数进行分析. 草型和藻型湖泊的环境差异是造成氮磷释放风险的主要原因. 氮磷释放风险与铁磷、藻类可利用磷、总氮、总磷、上覆水氮磷含量、间隙水氮含量、孔隙度和有机质含量间的关系最为密切. 决定磷酸盐释放风险的主要形态磷是藻类可利用磷和铁磷, 其他形态磷或者含量较低或者不易被转化释放, 对磷酸盐释放风险影响较小. 有机磷含量对磷的释放风险没有直接决定作用, 但它与有机质含量间呈显著正相关. 关键词: 沉积物; 氮磷; 营养盐形态; 释放风险; 湖泊 Nitrogen and phosphorus forms and release risks of lake sediments from the middle and lower reaches of the Yangtze River ZHANG Lu, FAN Chengxin, WANG Jianjun, CHEN Yuwei & JIANG Jiahu (State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, P.R.China) Abstract: Cluster analysis, principal component analysis and correlation matrix analysis were used to analysis the nitrogen and phosphorus release risks from sediments in 18 lakes located in the middle and lower reaches of the Yangtze River, as well as the nitrogen and phosphorus forms and related geochemical parameters from sediments, pore waters and overlying waters. The ecological difference of macrophyte and algae dominated lakes was the main reason of the difference of nitrogen and phosphorus release. The release risks were well correlated with the iron-bound phosphorus (FeP), algae available phosphorus (AAP), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) in sediment, the content of nitrogen and phosphorus in overlying and pore waters, porosity and organic matter content of surficial sediment. The AAP and FeP was the main phosphorus forms deciding the phosphorus release risk and other forms were in less effect on it due to the lower contents or lower transformation ability. The sediment organic phosphorus was not directly related to the phosphorus release risks but remarkably positively correlated to organic matter contents in sediment. Keywords: Sediment; nitrogen and phosphorus; nutrients form; release risk; lake 沉积物是湖泊及其流域中营养盐及其他污染物的重要归宿和蓄积库. 沉积物中蕴藏的营养盐可以在一定的环境条件下向上覆水体释放. 这种潜在释放能力的大小主要取决于湖泊沉积物及其上覆水体的物理化学和生物特性的改变. 在湖泊底泥营养盐释放风险的研究中, 沉积物的物理和化学的特性(包括其含量和地球化学形态)是影响沉积物中氮磷营养要素迁移、转化以及生态效应的重要参数. 长江中下游有许多由长江洪泛和自然演化形成的湖泊, 其中大于1km2的650多个湖泊中大部分属于浅水湖泊. 这些湖泊目前普遍受到了湖泊水质恶化, 富营养化程度加重的影响, 其生态环境和社会经济效益严重受损. 对浅水湖泊而言, 由于其更复杂的生态类型, 更加频繁的水土界面营养盐交换以及更易受动力作用的影响, 沉积物中营养盐含量和形态的差异对与水土界面交换和上覆水的营养盐含量影响机制更加复杂[1-2]. 虽然湖泊沉积物氮磷形态, 间隙水氮磷含量与潜在释放之间的关系已有一些研究[3-7], 但仍然缺乏较 *科技部基础性工作专项(2006FY110600)和国家自然科学基金项目(40501064, 40730528)联合资助. 2006-10-26收稿; 2007-12-24收修改稿. 张路, 男, 1975年生, 博士, 副研究员; E-mail: luzhang@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html,.

4.1污染物在土壤中的迁移转化

第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁移转化 本节内容要点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁移转化，土壤的重金属污染及其迁移转化，土壤的农药污染及其迁移转化，土壤中温室气体的释放、吸收及传输等。 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。土壤与水体和大气环境有诸多不同，它在位置上较水体和大气相对稳定，污染物易于集聚，故有人认为土壤是污染物的“汇”。 污染物可通过各种途径进入土壤。若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可维持正常生态循环。土壤污染与净化是两个相互对立又同时存在的过程。如果人类活动产生的污染物进入土壤的数量与速度超过净化速度，造成污染物在土壤中持续累积，表现出不良的生态效应和环境效应，最终导致土壤正常功能的失调，土壤质量下降，影响作物的生长发育，作物的产量和质量下降，即发生了土壤污染。土壤污染可从以下两个方面来判别：(1)地下水是否受到污染；(2)作物生长是否受到影响。 土壤受到污染后，不仅会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转化，即产生不良的生态效应。土壤污染物会随地表径流而进入河、湖，当这种径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。例如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁移常造成地表水污染。因此，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。土壤污染物还可通过土壤植物系统，经由食物链最终影响人类的健康。如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。 1）土壤污染源 土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。 人为污染源：土壤污染物主要是工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物、生物残体及大气沉降物等。污水灌溉或污泥作为肥料使用，常使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。工业及城市固体废弃物任意堆放，引起其中有害物的淋溶、释放，也可导致土壤及地下水的污染。现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。例如，六六六、DDT等有机氯杀虫剂能在土壤中长期残留，并在生物体内富集；氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收

农田氮_磷的流失与水体富营养化(精)

农田氮、磷的流失与水体富营养化① 司友斌王慎强陈怀满② (中国科学院南京土壤研究所南京210008 摘要农田氮、磷的流失,不仅造成化肥的利用率降低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。本文讨论了农田氮磷流失对水体富营养化的贡献、农田氮磷流失途径及影响因素,提出了减少农田氮磷流失、控制水体富营养化的措施。 关键词农田氮素;农田磷素;淋溶作用;水体富营养化 肥料提供了植物生长必需的营养元素,对保持作物高产稳产起了重要的作用,但是由施肥不当或过量施肥带来的环境污染问题也越来越突出,其中农田氮磷流失引起的水体富营养化问题目前已受到人们的普遍关注。 1水体富营养化的表现及形成原因 水体富营养化通常是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性的水体,以及某些滞留(流速<1米/分钟河流水体内的氮、磷和碳等营养元素的富集,导致某些特征性藻类(主要是蓝藻、绿藻等的异常增殖,致使水体透明度下降,溶解氧降低,水生生物随之大批死亡,水味变得腥臭难闻。引起水体富营养化起关键作用的元素是氮和磷。研究表明,对于湖泊、水库等封闭性水域,当水体内无机态总氮含量大于 0.2mg/L,PO3-4-P的浓度达到0.02mg/ L时,就有可能引起藻华(Algae Bloms现象的发生。 据对我国25个湖泊的调查,水体全氮无一例外超过了富营养化指标,全磷只有2个湖泊(大理洱海和新疆博斯腾湖低于0.02mg/L的临界指标,其余92%的湖泊皆超过了这个标准,比国际上一般标准高出10倍或10倍以上(表1。 表1我国25个湖泊中的全N全P浓度(mg/L及所占比例[1]

全N全P <0.2>1.0>2.0>5.0<0.02>0.1>0.2>0.5 湖泊数 %0 21 84 13 52 5 20 2 8 16 64 12 48 6 24

农田氮_磷向水体迁移原因及对策

农田氮、磷向水体迁移原因及对策 段 亮1,2,段增强2,夏四清1 (11同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092;21中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京 210008) 摘 要:农田氮、磷向水体迁移,不仅造成化肥的利用率低,农业生产成本上升,还对水环境造成污染,引起水体富营养化。综合评述了农田氮、磷向水体迁移的原因及其控制方面的国内外研究进展。氮、磷肥的过量施用和施用比例不合理是导致农田氮、磷向水体迁移的主要原因;氮、磷向水体迁移量受土壤质地、施肥种类、降雨条件等因素影响;相应措施如优化土地利用、合理施肥和处理农田径流等均可有效地降低农田氮、磷向水体迁移风险。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。关键词:氮、磷流失;非点源污染;水体富营养化;土地利用管理 中图分类号:S14311;S14312;X131 文献标识码:A 文章编号:1673-6257(2007)04-0006-06 收稿日期:2006-05-15 基金项目:国家/十五0重大科技攻关专项(863)(2002AA601012)。作者简介:段亮(1983-),男,安徽巢湖人,同济大学环境工程专业博士研究生,主要从事水污染控制方面的研究。段增强为通讯作者。 水体富营养化是当今世界的水污染难题,已成为世人关注的主要环境问题之一,为解决这一难题,各国都在控制营养物质的来源(主要是氮、磷)上投入了大量的人力、财力。然而,水体富营养化的影响因素很多,其营养物质的来源也十分复杂,在发达国家,最初的治理重点是放在城市污水等点源污染上,但取得的成效却非常有限,水体中营养物质富集而导致的富营养化现象却并未因此而有显著的减少。大量的研究结果表明,富营养化现象的发生与农田土壤中的氮、磷等养分的流失有着十分密切的关系[1-4] 。因此,控制农田氮、磷流失 已日益受到人们的重视。1 氮、磷向水体迁移的原因111 肥料的过量施用 由于过量施用化肥,目前土壤氮、磷盈余量(各种途径的输入量-各种途径的输出量)在不断增加,而肥料的利用率一直得不到提高,我国肥料平均利用率较发达国家低10%左右,其中氮肥为30%~35%,磷肥仅有10%~20%[5]。氮、磷的大量盈余必然导致化肥向水体流失量的显著增加。盈余的氮、磷除流失到农田生态系统,造成大气和水 环境污染之外,一部分积累在土壤中,使农田土壤的养分盈余不断提高,这又将进一步导致农田生态系统营养盐流失量的增加。以太湖为例,太湖流域是我国农业发达地区之一,农业集约化程度较高,是高投入、高产出区,如江苏苏南,全区面积仅占全国的014%,而化肥使用量占全国的113%[6]。据农业部统计资料计算[7] ,我国目前化肥的年使用量达4124万t,按播种面积计算,单位面积化肥使用量为400kg/hm 2,远远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设置的225kg/hm 2的上限。而在江苏、浙江、上海和环太湖的一些县、市,化肥的使用量高达500kg/hm 2,氮、磷素过剩,流入太湖,导致水体富营养化。 作物对磷肥的利用率较低,长期过量地施用磷肥,常导致农田耕层土壤处于富磷状态,从而通过径流等途径向水体迁移[8]。有研究资料报道[9],在太湖流域的锡山和常熟两地水稻土上,施用不同用量的磷肥,当季径流中携带的总磷(TP)和颗粒磷(PP)都随着磷肥用量的增加而增加,磷负荷量(P load)也相应增大(表1)。江苏省农学和环境科学家建议[10]:为控制农业非点源污染,单季晚稻适宜施氮肥量135~180kg/hm 2。中国科学院朱兆良院士[11] 等研究了苏南太湖流域稻、麦的适宜施氮量:单季晚稻102~195kg/hm 2,小麦为120kg/hm 2。可见,目前太湖流域内平均施肥水平已超过专家建议的适宜施肥量,大量氮、磷流失进入水体,既浪费了资源,又造成了水污染。 ) 6)

河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究【文献综述】

文献综述 海洋科学 河流底泥氮磷释放规律及其对环境清淤的影响研究 1.国内外研究动态 随着人类对环境资源开发利用活动日益增加，特别是进入本世纪以来，工农业生产大规模地迅速发展，工业化带来了“城市化”现象，使得大量含有氮、磷营养物质的生活污水排入附近的湖泊，水库和河流，增加了这些水体的营养物质的负荷量，为了提高农作物产量，施用的化肥和牲畜粪便逐年增加，经雨水冲刷和渗透，进入水体的营养物质不断增多，以上这些人为因素的影响，极大地减少了水体由贫营养向富营养过渡所需要的时间，国内外的现状调查结果表明，在全球范围内30％－40％的湖泊和水库遭受不同程度富营养化影响，我国近年来湖泊富营养化呈发展趋势，从20世纪80年代后期的41％上升到90年代后期的77％，水库富营养化问题也较严重，处于富营养状态的水库个数和库容分别占所调查水库的30．8％和11．2％，总体而言，水体发生富营养化的程度和范围呈发展趋势，城市湖泊及邻近城镇的水库水体富营养化程度较高，湖泊和水库等相对静止的水体发生富营养化现象重于河流，但河流富营养化问题也不容轻视，富营养化已成为世界范围内水环境保护中的重大环境问题。 水体富营养化是发生藻类污染的直接原因。近年来由于污染造成的环境恶化逐步加重，水体藻类污染的程度也逐年加深。赤潮或水华（Red tide or Bloom）在全球范围内频繁出现是藻类污染程度加深的直接反映。我国在1933年到1979年的 46 年中仅发生过12次赤潮，而1990年到1994年的5年中就发生了139次赤潮，藻类污染灾害日趋严重，主要湖泊富营养化问题突出。 目前出现了一种各地纷纷出台禁磷措施和法规的"一边倒"现象，一时含磷洗涤剂变成了瘟神，这种盲目的现象对行业和国家的发展并非一件好事。客观地分析我国水体富营养化现状，跟踪"禁磷"实施效果，提出适合于我国国情的解决措施和办法，已迫在眉睫。 2.引言 水资源是一种稀缺的经济资源和重要的战略资源，是整个国民经济和人类生活的命脉。水对人的生命和健康至关重要，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。科学研究表明，人体的59—66%是由水组成

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探 摘要：在湖北省水稻主要种植区设置３个田间原位监测点，采用径流池收集地表径流的方法，研究水稻田地表径流产生和氮磷养分流失的规律。结果表明，２０１０年，全省稻田平均产生地表径流８次，产流量平均为３０４．５ｍｍ，产流系数为３４．７％，径流主要发生在４～８月降雨比较集中的时段；施肥后全省稻田年平均总氮的流失量为４．90～１０．６７ｋｇ／ｈｍ２，总磷流失量为０．63～１．４４ｋｇ／ｈｍ２；径流水中总氮平均浓度为１．８３～３．８３ｍｇ／ｌ，总磷浓度为０．１６～０．４９ｍｇ／ｌ；可溶态氮是地表径流氮素流失的主要形态，约占总氮的７０．２％～８６．７％，其中尤以硝态氮的流失量最大，占总氮的５１．８％～６９．５％，铵态氮流失量较小，约占总氮的７．４％～３４．９％；磷素的流失以颗粒态磷为主，占总磷的６０．４％～８７．７％；肥料氮、磷养分流失量平均分别为当季施肥量的０．４６％和０．３７％。施肥和径流量是影响地表径流氮、磷流失的主要因素，施肥导致氮、磷养分流失量增加，径流产生量大的时段，其氮、磷的流失量也增加。 关键词：氮磷养分流失；地表径流；稻田；养分形态；湖北省 ａｂｓｔｒａｃｔ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌｏｔｓ ｉｎｓｉｔｕｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｈｅｍ ａｉｎｒｉｃｅｐｌａｎｔｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓｏｆｈｕ

ｂｅｉｐｒｏｖｉｎｃｅｉｎ２０１０，ｔｈｅｒｕｎｏｆｆｗａｔｅｒｉｎｅａｃｈｐｌｏｔ was ｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｔｅｓｔｅｄ，ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｏｓｓｅｓｏｆｔｈｅ ｒｉｃｅｆｉｅｌｄ．ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓｕｓｕａｌｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｒａｉｎｉｎｇｓｅａｓｏｎｆｒｏｍａｐｒｉｌｔｏａｕｇｕｓｔ．ｏｎａｖｅｒａｇｅ，８ｔｉｍｅｓｏｆｒｕｎｏｆｆｅｖｅｎｔｓｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎａｙｅａｒ，ｔｈｅａｎｎｕａｌａｍｏｕｎｔｏｆｒｕｎｏｆｆｗａｓ３０４．５ｍｍａｎｄｔｈｅｒｕｎｏｆｆｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓ３４．７％； tｈｅａｎｎｕａｌａｍｏｕｎｔｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｌｏｓｓｅｓｆｒｏｍｒｉｃｅｆｉｅｌｄｗａｓ４．90～１０．６７ｋｇ／ｈｍ２，ｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｌｏｓｓｅｓｗａｓ０．63～１．４４ｋｇ／ｈｍ２．ｔｈｅｍｅａｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｌｏｓｓｅｓｗａｓ１．８３～３．８３ｍｇ／ｌａｎｄ０．１６～０．４９ｍｇ／ｌｆｏｒｔｈｅ

氮磷污染对生物多样性的影响

氮磷污染对生物多样性的影响 摘要：研究水体氮磷污染及相关治理技术已成为国内外研究的热点，尤其氮磷污染所引起的水体富营养化的研究。本文简要阐述了氮磷污染的现状及危害，重点分析了氮磷污染对水生生物多样性的影响，包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性的影响，探讨了氮磷污染对水生生物多样性的各种可能影响机制。针对两者之间的相互关系，本文提出了不同生活型的水生植物在富营养化水体生态修复中的具有的重要意义。 关键词: 氮磷污染；富营养化；生物多样性； 引言：随着工农业生产的快速发展,人口的急剧增加和化学肥料使用量的增加及生活污水的直接排放, 河流、湖泊等地表水体的氮磷污染有加重趋势。据水利部最新的全国淡水资源质量评价，我国131个大型湖泊中达富营养化程的湖泊67个。有关部门近年对100余座水库的水质评价表明，13座水库为富营养性。主要河湖富营养化严重, 而氮磷是引起水体富营养化的主要营养盐。富营养化进一步导致水体生物多样性的丧失。生物多样性不仅直接关系到水体生态环境的稳定性和可持续性，更能直接或间接地影响生态系统的生产力。本论文综述了氮磷污染对水生植物的各种影响来分析恢复氮磷污染的影响。 1氮磷污染来源 水体中的氮磷来源很多，其中有外源性负荷和内源性负荷。外源性的氮磷有面源污染和点源污染。面源污染主要来源于农业，点源污染主要来源于生活污水和工业废水。内源性负荷有沉积物中氮和磷的释放、水生动植物新陈代谢分解。 近年来，我国农村施肥结构不合理，农田施肥中化学肥料使用量剧增，从而导致土壤物理性状的恶化、土块板结和土壤通透性降低、地表径流加大、大量养分流失，造成水体富营养；生活污水经过污水处理厂的一级、二级处理后，仍含有大量无机营养物氮磷，这些物质排放到自然水体可以直接被藻类利用。 工业废水中过去人们一直认为工业点源是造成水污染的主要原因,重点治理工业点源污染。但治理实践表明,单纯控制点源污染,仍然不能消除水体污染,因为除了点源外,大量的非点源污染物分散地不间断地进入水体。调查显示,农业所产生的污染已经远远超过城市点源产生的污染量。其中主要是农业生产过程中化肥、农药的不当使用导致的污染，禽畜养殖业的过度发展导致的污染，水土流失与土壤侵蚀导致的污染，农业生产和农村生活垃圾导致的污染。 2氮磷污染标准 水体污染中最严重的是氮磷污染。我国大淡水湖泊和城市湖泊均为中度污染。通常用总磷浓度0.02mg/L的标准来衡量水体是否具有富营养化水平的磷污染状况，而发生富营养化的总氮临界值为0.2mg/L，因此这里可以用地表水的氨氮、总磷标准来衡量水体是否发生氮磷污染。

湖泊内源性氮磷释放

湖泊内源氮磷迁移释放 姓名 （XXXX单位，籍贯邮编） 摘要湖泊的内源氮磷污染已成为湖泊富营养化治理的一大难题。本文总结了沉积物—水界面氮磷迁移释放行为，提出了目前研究存在的问题，并对未来发展趋势和研究方向进行了展望，以期为湖泊内源氮磷污染机理分析和湖泊富营养化治理控制技术提供参考。 关键词富营养化内源氮磷迁移释放 前言 大量湖泊的水体富营养化已经成为全世界面临的一个重大环境问题。富营养化一词原用于描述植物营养物浓度增加对水生态系统的生物学效应，但富营养化很难严格定义，因为任何一个水体的营养性质描述常常是相对于以前的情况，而且每个水体对营养盐相应存在差异。湖泊富营养化的特征性表现即藻类水华现象。藻类水华暴发会导致水体缺氧、鱼类死亡、产生异味及藻毒素释放等，给湖区人民的正常生产和生活产生严重影响[1]。据调查显示，全球范围内有40%左右的湖泊和水库遭受不同程度的富营养化；而我国，到20世纪90年代中后期，富营养化湖泊已占被调查湖泊的77%[2]。由此可见，我国已成为世界上湖泊富营养化范围及程度最严重、面临问题最严峻的国家之一。有关分析研究表明，氮和磷是限制水生植物生产量最主要的营养元素。水体中氮磷浓度过高，导致湖泊由大型水生植物为主的清洁型—草型稳态退化为浮游植物为主的浑浊型—藻类稳态，使得藻类水华频发[3]。因此，氮磷在湖泊中水体及沉积物中迁移释放行为，对湖泊富营养化起着决定性的作用。伴随着相关法律法规的出台及截污工程等措施的实施，外源性污染物已经相对有所控制[4]，因此对内源氮磷迁移释放行为及其影响因素的分析研究显得格外重要。水体中氮磷含量的测定，是了解湖泊水质情况的基本方法，故也有了许多对测定方法的研究。本文总结国内外学者在内源氮磷迁移释放行为和测定方法的研究，以期为湖泊富营养化机理及其控制技术等方面的研究提供借鉴。

永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究

永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究为永定河怀来段水质提标,使八号桥国控断面达到III类水质要求,对永定河怀来段进行水质评价,确定水质污染程度,摸清氮磷的时空分布特征和水质变化规律,是该河段污染源控制、建设官厅水库上游国家级生态保护工程的前提。本文选取永定河怀来段作为研究对象,针对河流富营养化问题进行了为期一年的水质监测,明确永定河怀来段的氮磷时空分布特征,采用综合水质标识指数评价法,对该河段不同时期水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法确定该河段主要污染因子;用聚类分析法确定各个采样点空间分布特征;采用氮磷比和富营养化综合指数评估水体富营养化程度,探索永定河怀来段氮、磷污染现状,分析水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,解析富营养化风险,以期揭示该河段的水质指标的时空变化特征;使用QUAL2k模型进行污染物迁移转化模拟,并且提出优化方案,使八号桥国控断面能够达到Ⅲ类水体要求,以期对永定河入库污染负荷削减提供参考依据。 永定河怀来段水体整体较差,TN均值为10.60 mg/L,ON和 NO₃^--N为TN的主要的存在形式;TP的均值为0.64 mg/L,SRP占TP的44.85%;春季灌溉回水使永定河干流氮磷的含量显著增加,尤其是ON增加明显。永定河怀来段综合水质标识指数为5.722,为Ⅴ类水体。 永定河怀来段水体污染物主要是氮磷营养盐和耗氧型有机物。永定河怀来段平水期和丰水期表现为磷为限制性营养元素（氮磷比>30,）,而枯水期水质适合藻类生长（7<氮磷比<30）,但由于北方枯水期为冬季,温度较低,爆发水华的可能性较低。 永定河怀来段水体时空变化大多数处在“富”营养化阶段。永定河怀来段干

坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展

土 壤(Soils), 2009, 41 (6): 857~861 坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展① 吴电明1,2， 夏立忠2*， 俞元春1， 李运东2 （1 南京林业大学，南京 210037； 2 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008） 摘 要：坡耕地N、P流失是造成农业面源污染的重要原因。文章综述了国内外有关坡耕地N、P流失的过程特征，降雨、土壤、地形、耕作与管理因素对N、P流失的影响等方面工作的研究进展，探讨了不同控制措施，如覆盖、植物篱、保护性耕作、坡改梯等，控制N、P流失的控制机制、效果和可操作性；并进一步对坡耕地N、P流失的研究与控制方面等今后应加强研究的趋势进行了展望。 关键词： 坡耕地；氮磷流失；控制技术 中图分类号： S157.1 坡耕地土壤养分流失是由于降雨作用于表层土壤，引起表层土壤N、P等养分溶解流失，或径流泥沙含有和吸附的颗粒态养分随径流迁移，进入水体的过程。坡耕地养分流失一方面造成了土壤质量退化、土地生产力下降，另一方面养分进入河流、湖泊等水体，引发了水体富营养化等一系列问题[1]。而施肥量的逐年增加，养分利用率低下，更加剧了农业面源污染[2]，并直接威胁到居民饮用水安全。因此，开展坡耕地养分流失研究具有重要的现实意义。 早在1905年，英国科学家Warrington[3]就开始注意到土壤中N素淋失的问题，并在此后几十年中一直没有中断对养分流失的研究。但当时偏重土壤侵蚀方面，养分流失没有得到足够重视。直到19世纪50 ~ 70年代，由于肥料投入的增加造成了湖泊污染，养分流失问题才受到关注。近年来，坡耕地养分流失的研究主要集中于人工模拟降雨探讨不同土地利用方式下养分流失的机理，建立基于3S技术支撑的预测模型，通过农业利用方式的调整和工程及管理技术的改进，控制N、P养分流失[4-5]。本文主要针对坡耕地土壤N、P 流失的特征，主要影响因素的作用机制以及控制技术的研究进展进行系统阐述，为下一步深入研究提供技术思路。 1 坡面径流氮磷流失的形态与过程特征 坡面N、P流失是降雨和径流驱动下，坡面土壤侵蚀及土壤N、P随径流迁移的过程。深入揭示降雨产流、径流侵蚀和养分流失过程特征，剖析关键影响因素的作用机制，是探讨坡面N、P流失控制技术的理论基础。 坡耕地土壤养分流失通过两个途径：一是土壤养分溶解于坡耕地表面的径流，随着径流而损失；二是径流携带的泥沙本身含有或吸附的有机无机养分。通过前者损失的养分称为溶解态，后者为颗粒态。黄土高原与长江中上游紫色土坡耕地的试验表明，坡面径流养分流失以颗粒态为主[5-6]。从损失养分在不同粒径分布结构体来看，泥沙中＜0.02 mm的微团聚体和＜0.002 mm的黏粒是养分流失的主要载体[7]。而径流携带的泥沙对P有富集作用，且不同粒径团聚体对P的富集作用和富集系数也不同[4]。 径流产生不同阶段养分流失有规律性变化。在不同的产流阶段中，以初始阶段N、P流失严重，径流中养分输出浓度最高[8]；并且土壤养分流失随时间的变化与泥沙流失的趋势一致，泥沙中速效养分的含量在降雨前期较高，而后逐渐减少，最后平稳。在年际变化中，以每年第一次产流浓度最大。 可见，人们已经认识到坡面径流养分流失的形态、载体分布与流失规律，但对于影响坡面径流养分流失过程的关键因素，尤其是可以人为调控影响要素的作用机理，缺乏深入的研究，不利于坡耕地农业面源污染的有效控制。 ①基金项目：国家自然科学基金项目（30870410）、中国科学院西部行动计划项目（KZCX2-XB2-07-02）和国家林业公益性行业科研专项（200804040）资助。 * 通讯作者 (lzxia@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html,) 作者简介：吴电明 (1985—) , 男, 山东菏泽人, 硕士研究生, 主要从事土壤与农业生态研究。Email: dmwu@https://www.wendangku.net/doc/5510715277.html,

读《氮磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响》

读《氮磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响》 作者——陈英旭梁新强 前言：本书是陈英旭教授领导的团队对太湖流域水环境近十年来持续研究的成果，从田间中观到区域宏观阐明农田土壤氮磷流失的发生机制和界面过程。估算了区域氮磷流失强度与通量，提出了利用新型硝化抑制剂，生态施肥和生态灌溉等方法圆头阻控氮磷流失的策略和措施建议。 国际上关于农田养分流失提出“最佳管理措施”（BMPs Best Management Practices ）1、农田最佳养分管理，2、农业水土保持技术及其配套措施，3、等高线条带种植技术，4、在水源保护区指定和执行限定性农业生产技术标准。 内容 农业面源污染：泛指污染物从非固定的地点，通过径流汇入受纳水体并引起水体富营养化或其他形式的污染。三大特征：发生具有随机性，排放途径和排放污染物具有不确定性，时空的差异性。研究的核心过程：降雨径流（代表有美国SCS 模型），土壤侵蚀（美国提出的通用土壤流失方程USLE及后来改进的RUSLE），地表溶质溶出（有效混合深度EDI），土壤溶质溶出四个过程。 农业面源研究常用模型：RUSLE CREAMS AGNPS ANSWERS WEPP SWAT 美国农业部农业研究局（US departent of agriculture and agriculture research service USDAARS）在1992年12月正式发行RUSLE（revised universal soil loss equation）RUSLE是一套完整软件，可以测出适用于不同地区不同作物和耕作方式及林地、草地灯土壤侵蚀速率的很小的变化。 农业面源污染主要调控技术：面临的问题，缺乏适合中国农村特色的施肥技术，不合理的田间耕作管理模式。 稻田淹水时期通过降雨径流及排水径流大量流失的氮磷已经成为影响水体环境的一个重要农业面源污染源。研究对杭嘉湖平原的杭州市，湖州市和嘉兴市调查水中典型水生植物浮萍与藻的数量及分布情况，同时以嘉兴双桥农场大田为例，进一步探讨浮萍密度，藻的数量及多样性以及叶绿素a含量对不同施肥量的响应状况。大量研究表明，藻类数量总量与叶绿素a之间有很好的直线正相关关系，可以作为藻类生物量的表征。而叶绿素a含量与浮萍密度之间呈显著的线性负相关，说明浮萍的生长抑制了田面水中藻类的生长于繁殖。 浮萍除了本身吸收大量氮磷外还影响水体硝化和反硝化及氨挥发等主要氮素转化过程,稻田中大量生找的浮萍可加快田面水尿素态氮的水解过程，浮萍可以起到降低氮素流失的潜能作用，浮萍层的存在可明显降低氨挥发损失，同时有利于提高氮素利用率。 硝化作用是在通气条件下由土壤微生物把氨气和某些胺化合物化为硝态氮化合物的过程。SWAT（soil and water assessment tools）主要是模拟和预测不同土地利用类型和多种农业管理措施对流域的水，泥沙，化学物质的长期影响。

除氮除磷 讲义

除氮除磷 氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。 目前应用最广泛的常规生物处理系统（一级加二级生物处理）主要是去除城市污水及某些工业废水中的悬浮固体及可降解的有机物。氮磷的去除技术一般是在常规的二级处理之后，故常称作三级处理货深度处理。 第一节氮的处理 废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。目前采用的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹托及折点氯化等四种。 一、生物硝化与反硝化（生物除氮法） （一）生物硝化 在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。 反应过程如下： 亚硝酸盐菌 NH4++3/2O2 NO2-+2H++H2O-△E △E=278.42KJ

第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐： 硝酸盐菌 NO-+1/2O2 NO3--△E △E=278.42KJ 这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成： NH4++2O2 NO3-+2H++H2O-△E △E=351KJ 综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下： NH4+1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7O2N+0.98 NO3-+1.04 H2O+1.88H2CO3 由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg 氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。 影响硝化过程的主要因素有： (1)pH值当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上； (2)温度温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃为宜； (3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。在实际运行中，一般应取＞2 ；