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九龙江流域丰枯水期表层水体氮污染特征及其来源解析

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生态与农村环境学报 2024年第4期40卷 478-489页

作者：董浩余居华张银龙王利民郑祥洲钟继承王煌平丁洪张玉树郑恭毅南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所/福建省植物营养与肥料重点实验室福建福州350013 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江苏南京210008

为探明九龙江流域表层水体氮污染分布特征及其污染来源,于2020年7月(丰水期)和2021年1月(枯水期)开展九龙江全流域表层水体多点多断面原位观测,利用正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization,PMF)对不同水期全流域表层水体... 详细信息

为探明九龙江流域表层水体氮污染分布特征及其污染来源,于2020年7月(丰水期)和2021年1月(枯水期)开展九龙江全流域表层水体多点多断面原位观测,利用正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization,PMF)对不同水期全流域表层水体氮污染来源及贡献率进行解析,耦合相关性统计分析方法研究不同水期流域表层水体氮污染的关键驱动因子。结果表明,九龙江流域表层水体氮污染存在明显的水期分异特征,ρ(TN)为0.72~13.14 mg·L^(-1),丰水期ρ(TN)为1.39~10.95 mg·L^(-1),枯水期为0.72~13.14 mg·L^(-1)。硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)和溶解性有机氮(DON)浓度均表现为丰水期大于枯水期,但颗粒态氮(PN)浓度则表现为枯水期大于丰水期。丰水期氮污染以NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N和DON形态为主,枯水期则以NO_(3)^(-)-N、DON和PN形态为主。应用PMF模型对流域表层水体氮污染来源进行解析,结果表明,丰水期流域农业化肥施用引起的农业面源污染、生活污水及河流内动植物残体、微生物、矿物颗粒是流域水体氮污染的主要来源,而枯水期流域农业化肥污染、城市工业污水排放及河流中动植物残体等悬浮颗粒则是流域水体氮污染的主要来源。该结果强化了丰枯水期九龙江流域表层水体氮污染受流域农业生产活动和径流变化共同影响的认识,建议将流域农业、工业生产氮污染源头控制和氮污染的水期分异有效纳入流域水体氮污染综合管理。

关键词：氮源解析污染负荷九龙江流域

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湖泊疏浚方式对内源释放影响的模拟研究

环境科学 2013年第10期34卷 3872-3878页

作者：陈超钟继承范成新孔明余居华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 中国科学院大学北京100049 重庆市风景园林科学研究院重庆400042

通过室内模拟试验,探讨不同疏浚方式对内源氮磷释放的影响以及不同湖区疏浚后氮磷释放的差异性.理想式疏浚和绞吸式疏浚沉积物磷的释放速率分别为未疏浚的20%和72%,并且A(内湾)湖区沉积物磷的释放速率是B(外湾)湖区的80%左右.理想式疏... 详细信息

通过室内模拟试验,探讨不同疏浚方式对内源氮磷释放的影响以及不同湖区疏浚后氮磷释放的差异性.理想式疏浚和绞吸式疏浚沉积物磷的释放速率分别为未疏浚的20%和72%,并且A(内湾)湖区沉积物磷的释放速率是B(外湾)湖区的80%左右.理想式疏浚和绞吸式疏浚后沉积物氨氮的释放速率分别是抓斗式疏浚的40%和83%,但是这几种疏浚方式对氨氮的释放并没有达到理想的效果,在短期内对氨氮的释放甚至是起促进作用的,并且A湖区(内湾)氮的释放速率约是B湖区(外湾)的1.5倍,这应该看作是湖泊疏浚工程一个潜在的负作用.研究结果表明,理想式和绞吸式疏浚方式对内源释放有较好的控制作用,在外源输入得到有效控制的前提下,底泥疏浚可以作为湖泊沉积物污染修复的手段,并且结合目前的技术手段,在太湖的疏浚工程中应尽量选择绞吸式疏浚.

关键词：疏浚方式绞吸式疏浚抓斗式疏浚内源释放太湖

九龙江流域丰水期表层沉积物还原性无机硫分布特征及其水库驱动机制

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环境科学学报 2023年第11期43卷 125-133页

作者：李松余居华王丽王煌平郑祥洲王利民丁洪张玉树重庆交通大学河海学院重庆400074 福建省农业科学院土壤肥料研究所福州350013 福建省植物营养与肥料重点实验室福州350013

还原性无机硫(Reduced inorganic sulfur,RIS)是沉积物硫最活跃的组分,对水生态系统铁、磷以及重金属等元素的地球化学循环具有控制作用,目前氧化还原环境梯度变化明显的筑坝河流沉积物硫分布格局及其机理研究仍很缺乏.结合野外原位采... 详细信息

还原性无机硫(Reduced inorganic sulfur,RIS)是沉积物硫最活跃的组分,对水生态系统铁、磷以及重金属等元素的地球化学循环具有控制作用,目前氧化还原环境梯度变化明显的筑坝河流沉积物硫分布格局及其机理研究仍很缺乏.结合野外原位采样和室内连续分级提取,在九龙江流域梯级水库作用下,探究表层沉积物RIS赋存形态、含量及其空间分布格局.结果表明:九龙江表层沉积物RIS各组分含量从高到低排序为:黄铁矿硫(Pyrite-S)>酸可挥发性硫化物(AVS)>单质硫(ES),其中以Pyrite-S为主要赋存形态,在RIS中的占比为83%~90%.九龙江流域不同类型水体沉积物RIS含量大小顺序为:水库>支流>干流,其中北溪、西溪表层沉积物RIS分布与水库的空间布局高度匹配,大致呈现水库斑块化热点分布,而南溪沉积物RIS沿水流方向从上游至下游却呈逐渐增加趋势,表明梯级水库的拦截效应增强了RIS在水库沉积物的累积强度.该结果增强了水库建设运行在流域尺度上对表层沉积物硫生物地化循环的影响认识,对九龙江流域的水环境保护与管理策略具有重要的理论和现实意义.

关键词：沉积物还原性无机硫赋存形态丰水期水库九龙江

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湖泊疏浚堆场淤泥污染及潜在生态风险评价

湖泊科学 2016年第6期28卷 1185-1193页

作者：刘敏钟继承余居华郑小兰范成新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 中国科学院大学北京100049

疏浚淤泥内通常含有不同类型的有毒有害物质,在堆场直接堆放过程中可能会对周围环境产生有害影响.本文针对太湖及巢湖相应疏浚堆场内淤泥进行研究,探讨淤泥中重金属、多环芳烃以及多氯联苯等污染物含量及潜在生态风险;根据重金属的风险... 详细信息

疏浚淤泥内通常含有不同类型的有毒有害物质,在堆场直接堆放过程中可能会对周围环境产生有害影响.本文针对太湖及巢湖相应疏浚堆场内淤泥进行研究,探讨淤泥中重金属、多环芳烃以及多氯联苯等污染物含量及潜在生态风险;根据重金属的风险指数法和持久性有机污染物的风险商法,对各污染物的潜在生态风险进行定量分析.研究结果表明,太湖白旄堆场以及孔湾堆场淤泥内重金属及多环芳烃含量较小,潜在生态风险较低;巢湖南庄堆场淤泥内各类有害物质含量较大,种类较多,对于周围环境具有较高的潜在生态威胁.多氯联苯则在各个疏浚堆场淤泥中具有很高的积累量,潜在生态风险较高,应引起管理者的重视.

关键词：疏浚堆场疏浚底泥重金属多环芳烃多氯联苯潜在生态风险

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究

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环境科学 2012年第10期33卷 3368-3375页

作者：余居华钟继承张银龙范成新何伟张雷唐阵武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 南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室南京210037 华北电力大学资源与环境研究院北京102206

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰... 详细信息

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰动过程中夏季未疏浚对照和疏浚水柱总悬浮物(TSS)最大含量分别为初始值的7.0和2.2倍;而冬季未疏浚对照和疏浚水柱分别为24.3和6.4倍.统计分析发现,夏、冬两季模拟试验未疏浚对照和疏浚水柱中总磷(TP)、磷酸盐(PO34--P)含量都与TSS含量变化呈现显著正相关(P<0.05),表明风浪扰动造成大量沉积物再悬浮,并伴随内源磷的释放是水柱中TP和磷酸盐的主要来源.夏季模拟试验疏浚对水柱中TP和磷酸盐负荷控制效果略差,冬季模拟试验疏浚水柱中TP和磷酸盐含量都显著(P<0.01)低于未疏浚对照.利用薄膜扩散梯度(DGT)技术研究了夏季疏浚沉积物-水界面上间隙水中溶解态活性磷(DRP)垂向分布,未疏浚水土界面中间隙水DRP扩散层厚度大于疏浚样,但疏浚样间隙水DRP在水土界面的离子浓度势能大于未疏浚对照样,表明底泥疏浚可以有效地降低疏浚区间隙水中DRP潜在的释放风险,但水动力作用下短期内可能会导致疏浚间隙水中DRP释放.对于太湖这样的大型浅水湖泊,确定最佳的疏浚时令、疏浚深度及疏浚范围至关重要.

关键词：底泥疏浚再悬浮薄膜扩散梯度磷迁移太湖

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不同植被恢复下土壤团聚体总磷含量变化特征

绿色科技 2023年第24期25卷 30-34页

作者：王永丽李松余居华王乐豪福州大学先进制造学院福建晋江362251 福建省农业科学院土壤肥料研究所福建福州350013

以福建长汀县退化红壤为研究对象,选取5个典型的不同植被恢复样地(裸地样地、百喜草样地、甘薯样地、马尾松和芒萁混合样地、马尾松样地),通过团聚体过筛,得到团聚体粒级为:2 mm的土壤样品,分别探讨了土壤不同植被恢复下对0~10、10~20、... 详细信息

以福建长汀县退化红壤为研究对象,选取5个典型的不同植被恢复样地(裸地样地、百喜草样地、甘薯样地、马尾松和芒萁混合样地、马尾松样地),通过团聚体过筛,得到团聚体粒级为:2 mm的土壤样品,分别探讨了土壤不同植被恢复下对0~10、10~20、20~30 cm 3种土壤深度以及团聚体总磷含量的影响。结果表明:百喜草样地、马尾松和芒萁混合样地、马尾松样地在0~10 cm土壤中与裸地样地相比,总磷含量分别增加了20.7%、1.9%、6.8%,而在10~20 cm土壤深度总磷含量分别减少了1.3%、46.7%、49.5%,在20~30 cm土壤深度总磷含量分别减少了12.6%、20.6%、38.6%。甘薯样地、马尾松和芒萁混合样地、裸地样地在土壤深度为0~10 cm土壤团聚体2 mm粒径团聚体中总磷含量最小。

关键词：植被恢复团聚体磷含量土壤

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氮肥形态耦合促进马铃薯生长

中国土壤与肥料 2023年第5期 1-7页

作者：郭宝玲郑祥洲余居华丁洪骆社周沈金泉张玉树福建农林大学资源与环境学院福建福州350002 福建省农业科学院土壤肥料研究所福建福州350013 福建省农田建设与土壤肥料技术总站福建福州350003

为明确氮素形态耦合及土壤氮转化过程调控措施对作物氮肥利用率的影响,在田间试验条件下研究了不同铵态氮肥用量(纯氮225.0、168.8和112.5 kg/hm^(2))±硝化抑制剂、不同硝态氮肥用量(纯氮225.0、168.8和112.5 kg/hm^(2))对马铃薯生长... 详细信息

为明确氮素形态耦合及土壤氮转化过程调控措施对作物氮肥利用率的影响,在田间试验条件下研究了不同铵态氮肥用量(纯氮225.0、168.8和112.5 kg/hm^(2))±硝化抑制剂、不同硝态氮肥用量(纯氮225.0、168.8和112.5 kg/hm^(2))对马铃薯生长的影响。研究结果显示,与施用硝态氮肥相比,铵态氮肥的施用显著提高了马铃薯的产量和氮素吸收量;随铵态氮肥用量的提高,马铃薯产量具有增加的趋势,而不同硝态氮肥用量处理对马铃薯薯块产量无显著影响;铵态氮肥配施双氰胺(DCD)可以有效提高土壤铵态氮含量,增加马铃薯薯块产量(特别是大中薯产量)。马铃薯产量与土壤铵态氮含量呈显著正相关关系,与硝态氮含量没有明显关系。研究结果说明氮素形态耦合能够促进作物生长、提高作物氮肥利用率,对氮肥减量增效具有重要的指导意义。

关键词：氮肥形态硝化抑制剂氮肥利用率

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水淹对三峡库区消落带南川柳植物群落的影响

南京林业大学学报（自然科学版） 2013年第4期37卷 23-28页

作者：艾丽皎余居华张银龙南京林业大学森林资源与环境学院江苏南京210037 重庆市风景园林科学研究院重庆401329 重庆市城市园林绿化工程技术研究中心重庆401329

根据三峡库区冬蓄夏汛的水文生态过程,研究了消落带典型的冬季蓄水淹没和夏季汛期水淹对不同高程消落带土著植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的盖度、基径和株高等生物学特征及群落物种多样性格局的影响。结果表明:冬季水淹后172 m... 详细信息

根据三峡库区冬蓄夏汛的水文生态过程,研究了消落带典型的冬季蓄水淹没和夏季汛期水淹对不同高程消落带土著植物南川柳(Salix rosthornii Seemen)的盖度、基径和株高等生物学特征及群落物种多样性格局的影响。结果表明:冬季水淹后172 m高程南川柳平均盖度与株高及175 m高程平均株高显著增大(p0.05)。夏季水淹后,172 m高程南川柳平均盖度显著降低(p0.05);而175 m高程南川柳生物学特征受水淹影响不明显(p>0.05)。经过冬季和夏季水淹,172 m高程物种Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数先增大后降低,而175 m高程则出现相反变化趋势;172 m高程Simpson优势度指数显著增大(p<0.05),而175 m高程仅冬季水淹后显著增大(p<0.05)。就水淹后生物特征短时效而言,南川柳可以有效地作为三峡消落带植被恢复的适生物种,但为降低夏季水淹后由泥沙堆压造成的物理胁迫,需要适当的人为管护。

关键词：消落带水文生态过程生物多样性南川柳三峡库区

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太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征

中国环境科学 2016年第1期36卷 125-132页

作者：刘德鸿余居华钟继承钟文辉范成新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江苏南京210008 河南科技大学农学院河南洛阳471003 南京师范大学地理科学学院江苏南京210023

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12m... 详细信息

对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明:研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体TN和TP平均含量分别为4.12mg/L和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为1658.76mg/kg和712.25mg/kg,NO3--N为水体无机氮的主要存在形态,NH4+-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征;沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为:NH4+-N为-188.08~329.45mg/(m2?h),均值为13.05mg/(m2?h);NO3--N为-118.68~42.86mg/(m2?h),均值-28.09mg/(m2?h);NO2--N为-18.37^-4.81mg/(m2?h);均值-8.22mg/(m2?h);溶解性活性磷(SRP)为-10.94~10.58mg/(m2?h),均值1.34mg/(m2?h).NH4+-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP和TDP均显著正相关,表明NH4+-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP释放主要受沉积物TP和TDP影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口>上游的特征,表明人类活动对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.

关键词：太湖河网沉积物-水界面沉积物需氧量交换通量