“农业面源污染综合防治”专题
2020, 36(14).
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.000
摘要:
习近平同志在“十九大报告”中指出，“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”，“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”，“强化土壤污染管控和修复，加强农业面源污染防治”。根据生态环境部、农业农村部联合印发的《农业农村污染治理攻坚战行动计划》要求，着力解决养殖业污染和有效防控种植业污染是其中两项重要任务。 为更好地宣传报道农业面源污染防治相关的研究成果，助力农业绿色发展，建设美丽乡村，本刊特策划“农业面源污染综合防治”专题。本期专题重点报道微塑料、化肥、农业固体废弃物、畜禽养殖污染防控及农田氮磷流失规律等方面的研究成果。董姝楠等针对环境与生态领域第二大科学问题——微塑料污染，总结归纳了其在土壤-地下水系统中迁移的影响因素及机制，并对未来研究进行展望，具有前瞻性和启示性，可为综合评判及预测微塑料在土壤-地下水中的污染风险提供理论依据；刘钦普等创新性地提出化肥施用强度和综合效率2个指标，并基于这2个指标比较研究了中国与英法美等欧美七国在化肥施用方面的差异，认为法国是化肥施用强度中等、综合效率高、粮食产量高、施肥安全的国家，为中国实现科学施肥、减量增效提供借鉴；吴汉卿等完整地评价了海河流域农田磷流失环境风险，识别出海河流域磷流失的关键源区，对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新方面有所裨益，可为海河流域农田面源污染防治提供参考；丛宏斌等提出了切实可行支撑管理落地的农业固体废物污染风险识别方法和技术处理路径，对农业固体废物污染防治和处理利用具有一定的指导意义；李舒涵等利用先进的研究手段紫外吸收-三维激发发射荧光光谱仪分析了果园生态养鸡鸡粪可溶性有机物组分特征，研究了其对抗生素吸附淋溶的影响，可为果园养鸡模式推广及其抗生素污染风险防控提供参考依据；王贵云等分析了采用RZWQM2模型模拟牛场肥水施用下土壤水氮运移及玉米产量的可行性，为预测和评估土壤适宜的肥水施用提供有效的方法；田路遥等研究黏土层厚度对硝态氮迁移过程影响的规律，为阻控农田过量氮肥淋失进入含水层以及保护地下水水质提供科学依据；孙文青等针对研究较少的生态脆弱带高原河流区域开展研究，分析了雅鲁藏布江中下游水体中含氮化合物的分布特征和来源，对高原河流氮素污染控制和生态保护具有理论意义和参考价值。 本专题集中刊发的8篇系列文章，分别来自河海大学、南京晓庄学院、中国农业大学、农业农村部规划设计研究院、西南交通大学、农业农村部环境保护科研监测所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站等机构，源于国家重点研发计划专项、公益性行业（农业）科研专项、国家自然科学基金项目等的研究成果，从污染源到水体，从机理模型到实用技术，从国内到国外，研究具有创新性、重要性、系统性、广泛性、实用性等特点，对解决养殖业污染和有效防控种植业污染具有重要参考价值，对促进农业可持续发展、农业绿色发展、推进农村人居环境整治、美丽乡村建设、生态文明建设等具有重要的理论意义和现实意义。
习近平同志在“十九大报告”中指出，“建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计”，“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”，“强化土壤污染管控和修复，加强农业面源污染防治”。根据生态环境部、农业农村部联合印发的《农业农村污染治理攻坚战行动计划》要求，着力解决养殖业污染和有效防控种植业污染是其中两项重要任务。 为更好地宣传报道农业面源污染防治相关的研究成果，助力农业绿色发展，建设美丽乡村，本刊特策划“农业面源污染综合防治”专题。本期专题重点报道微塑料、化肥、农业固体废弃物、畜禽养殖污染防控及农田氮磷流失规律等方面的研究成果。董姝楠等针对环境与生态领域第二大科学问题——微塑料污染，总结归纳了其在土壤-地下水系统中迁移的影响因素及机制，并对未来研究进行展望，具有前瞻性和启示性，可为综合评判及预测微塑料在土壤-地下水中的污染风险提供理论依据；刘钦普等创新性地提出化肥施用强度和综合效率2个指标，并基于这2个指标比较研究了中国与英法美等欧美七国在化肥施用方面的差异，认为法国是化肥施用强度中等、综合效率高、粮食产量高、施肥安全的国家，为中国实现科学施肥、减量增效提供借鉴；吴汉卿等完整地评价了海河流域农田磷流失环境风险，识别出海河流域磷流失的关键源区，对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新方面有所裨益，可为海河流域农田面源污染防治提供参考；丛宏斌等提出了切实可行支撑管理落地的农业固体废物污染风险识别方法和技术处理路径，对农业固体废物污染防治和处理利用具有一定的指导意义；李舒涵等利用先进的研究手段紫外吸收-三维激发发射荧光光谱仪分析了果园生态养鸡鸡粪可溶性有机物组分特征，研究了其对抗生素吸附淋溶的影响，可为果园养鸡模式推广及其抗生素污染风险防控提供参考依据；王贵云等分析了采用RZWQM2模型模拟牛场肥水施用下土壤水氮运移及玉米产量的可行性，为预测和评估土壤适宜的肥水施用提供有效的方法；田路遥等研究黏土层厚度对硝态氮迁移过程影响的规律，为阻控农田过量氮肥淋失进入含水层以及保护地下水水质提供科学依据；孙文青等针对研究较少的生态脆弱带高原河流区域开展研究，分析了雅鲁藏布江中下游水体中含氮化合物的分布特征和来源，对高原河流氮素污染控制和生态保护具有理论意义和参考价值。 本专题集中刊发的8篇系列文章，分别来自河海大学、南京晓庄学院、中国农业大学、农业农村部规划设计研究院、西南交通大学、农业农村部环境保护科研监测所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、西藏林芝高山森林生态系统国家野外科学观测研究站等机构，源于国家重点研发计划专项、公益性行业（农业）科研专项、国家自然科学基金项目等的研究成果，从污染源到水体，从机理模型到实用技术，从国内到国外，研究具有创新性、重要性、系统性、广泛性、实用性等特点，对解决养殖业污染和有效防控种植业污染具有重要参考价值，对促进农业可持续发展、农业绿色发展、推进农村人居环境整治、美丽乡村建设、生态文明建设等具有重要的理论意义和现实意义。
2020, 36(14):1-8.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.001
摘要:
微塑料在环境中广泛分布，世界范围内的农业土壤及地下水中都已发现微塑料污染，生态环境和人体健康受到严重威胁。研究土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制，对于准确评价其分布归趋及环境风险具有重要意义。该研究通过文献调研，对土壤-地下水环境中微塑料的来源、团聚及迁移研究进行梳理、归纳和总结，系统阐明了土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素，剖析了影响微塑料迁移的机制，并对未来研究进行展望。土壤中微塑料的来源可分为原位型微塑料和外源输入型微塑料2种，地下水中的微塑料一般源自于土壤中微塑料的垂直迁移及地表-地下水微塑料交换。水体中微塑料的团聚受多种水环境因素的影响，其团聚程度与迁移能力密切相关，是迁移行为的基础和前提。土壤-地下水中影响微塑料迁移的因素可分为化学、物理、生物3类。水化学条件、介质成分、水流条件、介质物理条件、植物生长发育、小型动物及微生物的生命活动均会影响土壤-地下水中微塑料的迁移行为，且影响机制各不相同。目前，土壤-地下水中微塑料的迁移研究处于起步阶段，在进一步的研究中，野外尺度微塑料迁移、多元化微塑料迁移、微塑料特性对其迁移行为影响、微塑料迁移过程中的转化等研究值得重点关注。
微塑料在环境中广泛分布，世界范围内的农业土壤及地下水中都已发现微塑料污染，生态环境和人体健康受到严重威胁。研究土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素及机制，对于准确评价其分布归趋及环境风险具有重要意义。该研究通过文献调研，对土壤-地下水环境中微塑料的来源、团聚及迁移研究进行梳理、归纳和总结，系统阐明了土壤-地下水中微塑料迁移的影响因素，剖析了影响微塑料迁移的机制，并对未来研究进行展望。土壤中微塑料的来源可分为原位型微塑料和外源输入型微塑料2种，地下水中的微塑料一般源自于土壤中微塑料的垂直迁移及地表-地下水微塑料交换。水体中微塑料的团聚受多种水环境因素的影响，其团聚程度与迁移能力密切相关，是迁移行为的基础和前提。土壤-地下水中影响微塑料迁移的因素可分为化学、物理、生物3类。水化学条件、介质成分、水流条件、介质物理条件、植物生长发育、小型动物及微生物的生命活动均会影响土壤-地下水中微塑料的迁移行为，且影响机制各不相同。目前，土壤-地下水中微塑料的迁移研究处于起步阶段，在进一步的研究中，野外尺度微塑料迁移、多元化微塑料迁移、微塑料特性对其迁移行为影响、微塑料迁移过程中的转化等研究值得重点关注。
2020, 36(14):9-16.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.002
摘要:
提出化肥施用相对产出率和综合效率的计算模型，基于联合国粮农组织数据，对中国和7个欧美主要国家（英国、法国、德国、西班牙、意大利、美国和加拿大）的化肥施用强度和综合效率进行比较研究。结果表明：1961-2017年，中国化肥施用强度呈快速波动增长的趋势，从3.1 kg/hm2增加到2014年的高峰值338.2 kg/hm2后降低至315.1 kg/hm2；欧洲5国化肥施用强度都呈现"上升-下降-上升-平稳"的波动变化，波动幅度按西班牙、意大利、法国、德国、英国依次增大，各国高峰值依次为169.0、235.0、438.3、503.4、594.9 kg/hm2；美国和加拿大呈现小幅度波动上升的变化，高峰值分别约为213.7、140.1 kg/hm2。8个国家的化肥施用强度趋于围绕国际公认的化肥安全施用上限225 kg/hm2，约在120～350 kg/hm2的范围内聚集和稳定。就化肥施用综合效率对比，西班牙基本上一直为最低水平；中国和加拿大由最高波动下降至法意德美英5国之下；该5国的综合效率2010年前皆呈增长趋势，此后则快速下降至平稳波动；2010年以来，综合效率的大小排序基本上是法国、意大利、德国、美国、英国、中国、西班牙、加拿大，综合效率平均值分别为0.88、0.85、0.81、0.71、0.67、0.57、0.54、0.49。法国是化肥施用强度中等、综合效率高、粮食产量高、施肥安全的国家，可为中国实现化肥施用负增长提供借鉴。
提出化肥施用相对产出率和综合效率的计算模型，基于联合国粮农组织数据，对中国和7个欧美主要国家（英国、法国、德国、西班牙、意大利、美国和加拿大）的化肥施用强度和综合效率进行比较研究。结果表明：1961-2017年，中国化肥施用强度呈快速波动增长的趋势，从3.1 kg/hm2增加到2014年的高峰值338.2 kg/hm2后降低至315.1 kg/hm2；欧洲5国化肥施用强度都呈现"上升-下降-上升-平稳"的波动变化，波动幅度按西班牙、意大利、法国、德国、英国依次增大，各国高峰值依次为169.0、235.0、438.3、503.4、594.9 kg/hm2；美国和加拿大呈现小幅度波动上升的变化，高峰值分别约为213.7、140.1 kg/hm2。8个国家的化肥施用强度趋于围绕国际公认的化肥安全施用上限225 kg/hm2，约在120～350 kg/hm2的范围内聚集和稳定。就化肥施用综合效率对比，西班牙基本上一直为最低水平；中国和加拿大由最高波动下降至法意德美英5国之下；该5国的综合效率2010年前皆呈增长趋势，此后则快速下降至平稳波动；2010年以来，综合效率的大小排序基本上是法国、意大利、德国、美国、英国、中国、西班牙、加拿大，综合效率平均值分别为0.88、0.85、0.81、0.71、0.67、0.57、0.54、0.49。法国是化肥施用强度中等、综合效率高、粮食产量高、施肥安全的国家，可为中国实现化肥施用负增长提供借鉴。
2020, 36(14):17-27.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.003
摘要:
农田面源磷流失是导致水体富营养化的主要原因，识别农田磷流失的关键源区、影响因子是农田面源污染防治的重要环节。该研究以海河流域为研究区，采用磷指数模型，选取土壤有效磷含量、磷肥施用量作为源因子，以土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数作为迁移因子，结合GIS技术评估海河流域农田磷流失风险，并利用结构方程模型研究农田磷流失风险指数与各影响因子间关系。结果表明：1）海河流域农田土壤有效磷、磷肥施用量、土壤侵蚀模数、年径流深及归一化距离指数处于中-低、中-高、极低、中-高和高级别风险等级的区域面积占比最高，分别占农田总面积的66.5%、61.1%、99.0%、54.2%和64.8%；2）影响农田磷流失的关键因子为迁移因子，其中关键的迁移因子为年径流深及归一化距离指数；3）源因子与迁移因子间呈极显著负相关（P<0.01），土壤性质（包括土壤质地及有机碳含量等）与源因子呈极显著负相关（P<0.01），与迁移因子呈极显著正相关（P<0.01）；4）海河流域农田磷流失关键源区位于黄河北岸的山东省和河北省东南部的平原农耕区、海河流域西北部的山区地带。该研究结果对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新有所裨益，可为海河流域农田面源污染防治提供科学参考。
农田面源磷流失是导致水体富营养化的主要原因，识别农田磷流失的关键源区、影响因子是农田面源污染防治的重要环节。该研究以海河流域为研究区，采用磷指数模型，选取土壤有效磷含量、磷肥施用量作为源因子，以土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数作为迁移因子，结合GIS技术评估海河流域农田磷流失风险，并利用结构方程模型研究农田磷流失风险指数与各影响因子间关系。结果表明：1）海河流域农田土壤有效磷、磷肥施用量、土壤侵蚀模数、年径流深及归一化距离指数处于中-低、中-高、极低、中-高和高级别风险等级的区域面积占比最高，分别占农田总面积的66.5%、61.1%、99.0%、54.2%和64.8%；2）影响农田磷流失的关键因子为迁移因子，其中关键的迁移因子为年径流深及归一化距离指数；3）源因子与迁移因子间呈极显著负相关（P<0.01），土壤性质（包括土壤质地及有机碳含量等）与源因子呈极显著负相关（P<0.01），与迁移因子呈极显著正相关（P<0.01）；4）海河流域农田磷流失关键源区位于黄河北岸的山东省和河北省东南部的平原农耕区、海河流域西北部的山区地带。该研究结果对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新有所裨益，可为海河流域农田面源污染防治提供科学参考。
2020, 36(14):28-36.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.004
摘要:
防治农业固体废物污染，对保障农民身体健康，维护农业生态安全，促进农村经济社会可持续发展具有重要意义。在总结农业固体废物内涵和外延的基础上，探讨农业固体废物的主要来源、分类方法和基本特征，按照来源、毒性、组分和形态对农业固体废物进行了分类，剖析来源单一与类型多样的双重性、潜在污染与重要资源的两面性、周年持续与季节波动的复杂性等农业固体废物的基本特征。识别农业种植固体废物、畜禽水产养殖固体废物、废旧农业投入品和农产品初加工固体废物的潜在污染风险。梳理农业固体废物污染防治、处理利用代表性法规政策，分析农业固体废物全链条运营和监管体系，提出"分类处理、多措并举，统筹兼顾、绿色循环，减量回用、精准处置"的农业固体废物处理利用技术路径与模式。该研究可为指导农业固体废物污染防治和处理利用提供基础支撑和决策参考。
防治农业固体废物污染，对保障农民身体健康，维护农业生态安全，促进农村经济社会可持续发展具有重要意义。在总结农业固体废物内涵和外延的基础上，探讨农业固体废物的主要来源、分类方法和基本特征，按照来源、毒性、组分和形态对农业固体废物进行了分类，剖析来源单一与类型多样的双重性、潜在污染与重要资源的两面性、周年持续与季节波动的复杂性等农业固体废物的基本特征。识别农业种植固体废物、畜禽水产养殖固体废物、废旧农业投入品和农产品初加工固体废物的潜在污染风险。梳理农业固体废物污染防治、处理利用代表性法规政策，分析农业固体废物全链条运营和监管体系，提出"分类处理、多措并举，统筹兼顾、绿色循环，减量回用、精准处置"的农业固体废物处理利用技术路径与模式。该研究可为指导农业固体废物污染防治和处理利用提供基础支撑和决策参考。
2020, 36(14):37-46.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.005
摘要:
为研究粪源溶解性有机物与抗生素的共迁移行为及机制，以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象，通过吸附平衡试验与填装土柱试验，结合光谱学表征手段，研究鸡粪溶解性有机物（Dissolved Organic Matter，DOM）的淋溶特征及其对磺胺嘧啶（Sulfadizine，SD）、氟苯尼考（Florfenicol，FFC）及泰乐菌素（Tylosin，TYL）吸附和淋溶的影响。结果表明：鸡粪DOM以色氨酸为主要成分，吸附性强于腐殖酸成分，可增加土壤表面对抗生素的吸附位点。3种抗生素的等温吸附过程均符合线性和Freundlich方程，并以物理吸附为主。SD和FFC在紫色土中吸附性较弱，当与鸡粪DOM（200 mg/L）同时进入土壤时，其吸附未发生显著变化；而当鸡粪DOM先与土壤作用后，SD和FFC与土壤表面已吸附的鸡粪DOM成分通过非共价作用结合，吸附显著增加，相应吸附容量参数（Kf值）分别增加77.28%和114.36%。TYL在紫色土中的吸附很强，对鸡粪DOM的影响不敏感。在模拟降雨条件（20 mm/h）下，SD和FFC极易淋溶，与平衡吸附试验结果一致，SD和FFC在鸡粪DOM预先与土壤作用的土柱中穿透分别延迟了0.49和0.25个孔隙体积，淋溶总量减少了12.04%和15.35%，而鸡粪DOM与抗生素同时进入土壤的处理也表现出减少抗生素迁移的趋势。TYL未发生穿透而主要分布在表层土壤中，鸡粪DOM对它的淋溶无显著影响。综上，鸡粪DOM与抗生素发生共迁移的过程中，大量鸡粪DOM中色氨酸物质在土壤中的吸附，对弱吸附性抗生素的淋溶迁移具有显著的阻滞作用。
为研究粪源溶解性有机物与抗生素的共迁移行为及机制，以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象，通过吸附平衡试验与填装土柱试验，结合光谱学表征手段，研究鸡粪溶解性有机物（Dissolved Organic Matter，DOM）的淋溶特征及其对磺胺嘧啶（Sulfadizine，SD）、氟苯尼考（Florfenicol，FFC）及泰乐菌素（Tylosin，TYL）吸附和淋溶的影响。结果表明：鸡粪DOM以色氨酸为主要成分，吸附性强于腐殖酸成分，可增加土壤表面对抗生素的吸附位点。3种抗生素的等温吸附过程均符合线性和Freundlich方程，并以物理吸附为主。SD和FFC在紫色土中吸附性较弱，当与鸡粪DOM（200 mg/L）同时进入土壤时，其吸附未发生显著变化；而当鸡粪DOM先与土壤作用后，SD和FFC与土壤表面已吸附的鸡粪DOM成分通过非共价作用结合，吸附显著增加，相应吸附容量参数（Kf值）分别增加77.28%和114.36%。TYL在紫色土中的吸附很强，对鸡粪DOM的影响不敏感。在模拟降雨条件（20 mm/h）下，SD和FFC极易淋溶，与平衡吸附试验结果一致，SD和FFC在鸡粪DOM预先与土壤作用的土柱中穿透分别延迟了0.49和0.25个孔隙体积，淋溶总量减少了12.04%和15.35%，而鸡粪DOM与抗生素同时进入土壤的处理也表现出减少抗生素迁移的趋势。TYL未发生穿透而主要分布在表层土壤中，鸡粪DOM对它的淋溶无显著影响。综上，鸡粪DOM与抗生素发生共迁移的过程中，大量鸡粪DOM中色氨酸物质在土壤中的吸附，对弱吸附性抗生素的淋溶迁移具有显著的阻滞作用。
2020, 36(14):47-54.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.006
摘要:
为研究华北平原种养结合中养殖肥水的合理施用，减少典型农田水肥施用后土壤氮淋溶对地下水的影响。该研究以河北省徐水区夏玉米为研究对象，应用RZWQM2模型验证牛场肥水施用玉米农田的可行性，对2014-2016年玉米种植前后数据进行模型参数率定与验证。验证结果表明，土壤体积含水率的均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 6～0.070 7 cm3/cm3和0.21%～21.44%之间变化，土壤硝态氮均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 8～2.617 3 mg/kg和0.03%～18.58%之间变化，其中牛场肥水施用土壤中硝态氮主要在0～120 cm土层发生变化，说明RZWQM2模型可以用来模拟华北平原牛场肥水施用对土壤水分、硝态氮含量及玉米产量的动态变化。利用率定和验证后的模型进行了夏玉米农田硝态氮淋溶的验证与预测，表明硝态氮淋溶浓度随肥水氮量的增加而增加。RZWQM2模型可以应用于牛场肥水施用农田的模拟，为预测和评估土壤适宜的肥水施用提供更合适的方法。
为研究华北平原种养结合中养殖肥水的合理施用，减少典型农田水肥施用后土壤氮淋溶对地下水的影响。该研究以河北省徐水区夏玉米为研究对象，应用RZWQM2模型验证牛场肥水施用玉米农田的可行性，对2014-2016年玉米种植前后数据进行模型参数率定与验证。验证结果表明，土壤体积含水率的均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 6～0.070 7 cm3/cm3和0.21%～21.44%之间变化，土壤硝态氮均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 8～2.617 3 mg/kg和0.03%～18.58%之间变化，其中牛场肥水施用土壤中硝态氮主要在0～120 cm土层发生变化，说明RZWQM2模型可以用来模拟华北平原牛场肥水施用对土壤水分、硝态氮含量及玉米产量的动态变化。利用率定和验证后的模型进行了夏玉米农田硝态氮淋溶的验证与预测，表明硝态氮淋溶浓度随肥水氮量的增加而增加。RZWQM2模型可以应用于牛场肥水施用农田的模拟，为预测和评估土壤适宜的肥水施用提供更合适的方法。
2020, 36(14):55-62.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.007
摘要:
层状包气带结构中黏土层对污染物进入地下水具有阻滞作用，黏土层的厚度对硝态氮（NO3--N）在包气带迁移中的淋失、累积以及反硝化作用等具有非常重要的影响，而目前关于这方面的研究还不足。该研究通过设置高度为40 cm、砂土与黏土层厚度比分别为3∶1，1∶1，1∶3的"上粗下细"型以及全黏土型的4组填充土柱，采用稳定浓度的定水头淋滤试验，研究黏土层厚度不同的土柱NO3--N溶液入渗过程、土壤NO3--N淋滤、累积和反硝化特征，进而阐明层状包气带黏土层厚度对NO3--N迁移的影响。结果表明：湿润锋运移深度和累积入渗量与入渗时间的关系在溶液穿越砂黏土层界面前后由非线性趋于线性，累积入渗量随黏土层厚度增加而显著减小（P<0.05）；当土柱内黏土层厚度达到40 cm时，其对NO3--N淋滤的阻滞作用明显强于黏土层厚度为10～30 cm的土柱；淋滤试验过程中在砂黏土层界面形成水分滞留层，界面处黏土层中NO3--N和NO2--N累积量均达到峰值，且随着深度的增加，NO3--N和NO2--N累积量降低；黏土层厚度差不小于20 cm的土柱内NO3--N累积量差异显著（P<0.05），而40 cm黏土层的土柱反硝化量 [（0.15±0.05） g] 显著高于黏土层厚度为10～30 cm的土柱（P<0.05），说明当黏土层达到一定厚度时（如40 cm），对NO3--N的阻滞作用和反硝化作用具有显著影响，对防止NO3--N淋失进入地下水产生重要作用。该研究可为层状包气带土壤条件下农田施肥管理与地下水保护提供科学依据。
层状包气带结构中黏土层对污染物进入地下水具有阻滞作用，黏土层的厚度对硝态氮（NO3--N）在包气带迁移中的淋失、累积以及反硝化作用等具有非常重要的影响，而目前关于这方面的研究还不足。该研究通过设置高度为40 cm、砂土与黏土层厚度比分别为3∶1，1∶1，1∶3的"上粗下细"型以及全黏土型的4组填充土柱，采用稳定浓度的定水头淋滤试验，研究黏土层厚度不同的土柱NO3--N溶液入渗过程、土壤NO3--N淋滤、累积和反硝化特征，进而阐明层状包气带黏土层厚度对NO3--N迁移的影响。结果表明：湿润锋运移深度和累积入渗量与入渗时间的关系在溶液穿越砂黏土层界面前后由非线性趋于线性，累积入渗量随黏土层厚度增加而显著减小（P<0.05）；当土柱内黏土层厚度达到40 cm时，其对NO3--N淋滤的阻滞作用明显强于黏土层厚度为10～30 cm的土柱；淋滤试验过程中在砂黏土层界面形成水分滞留层，界面处黏土层中NO3--N和NO2--N累积量均达到峰值，且随着深度的增加，NO3--N和NO2--N累积量降低；黏土层厚度差不小于20 cm的土柱内NO3--N累积量差异显著（P<0.05），而40 cm黏土层的土柱反硝化量 [（0.15±0.05） g] 显著高于黏土层厚度为10～30 cm的土柱（P<0.05），说明当黏土层达到一定厚度时（如40 cm），对NO3--N的阻滞作用和反硝化作用具有显著影响，对防止NO3--N淋失进入地下水产生重要作用。该研究可为层状包气带土壤条件下农田施肥管理与地下水保护提供科学依据。
2020, 36(14):63-68.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.14.008
摘要:
作为世界上海拔最高的大河之一，雅鲁藏布江集中了西藏地区一半以上的水资源。随着梯级水电站的开发，人类活动的影响大大增加，可能改变雅鲁藏布江及周边的生态环境，进而对河流氮循环产生影响。为深入理解水体含氮化合物的赋存演变规律，定量分析其来源，在雅鲁藏布江中下游及其主要支流设置11个采样点，研究了雅鲁藏布江中下游水体中含氮化合物赋存形式和时空分布特征，结果表明：溶解性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen，DON）和硝态氮（NO3--N）是溶解性总氮（Total Dissolved Nitrogen，TDN）的主要形式，枯水期TDN的浓度高于丰水期，沿程呈现下降趋势。结合氮氧同位素技术和稳定同位素模型对水体中的NO3-进行了源解析。δ15N-NO3-和δ18O-NO3-的变化范围分别为-9.17‰～22.7‰和-13.3‰～8.24‰。NO3-主要来自降雨及肥料、土壤有机氮以及污水和粪便。在日喀则段和拉萨段，水体NO3-主要来自土壤有机氮和降雨及肥料中NH4+，二者贡献率超过70%；在山南段和林芝段，降雨及肥料中NH4+对水体NO3-的贡献率最大，达到43%～70%。水体硝化和反硝化作用是影响氮素赋存形态和氮氧同位素组成的主要因素。
作为世界上海拔最高的大河之一，雅鲁藏布江集中了西藏地区一半以上的水资源。随着梯级水电站的开发，人类活动的影响大大增加，可能改变雅鲁藏布江及周边的生态环境，进而对河流氮循环产生影响。为深入理解水体含氮化合物的赋存演变规律，定量分析其来源，在雅鲁藏布江中下游及其主要支流设置11个采样点，研究了雅鲁藏布江中下游水体中含氮化合物赋存形式和时空分布特征，结果表明：溶解性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen，DON）和硝态氮（NO3--N）是溶解性总氮（Total Dissolved Nitrogen，TDN）的主要形式，枯水期TDN的浓度高于丰水期，沿程呈现下降趋势。结合氮氧同位素技术和稳定同位素模型对水体中的NO3-进行了源解析。δ15N-NO3-和δ18O-NO3-的变化范围分别为-9.17‰～22.7‰和-13.3‰～8.24‰。NO3-主要来自降雨及肥料、土壤有机氮以及污水和粪便。在日喀则段和拉萨段，水体NO3-主要来自土壤有机氮和降雨及肥料中NH4+，二者贡献率超过70%；在山南段和林芝段，降雨及肥料中NH4+对水体NO3-的贡献率最大，达到43%～70%。水体硝化和反硝化作用是影响氮素赋存形态和氮氧同位素组成的主要因素。
2020, 36(20).
摘要:
为更好地宣传报道农业面源污染防治相关的研究成果，助力农业绿色发展，建设美丽乡村，今年本刊第2次刊载所策划的“农业面源污染综合防治”专题文章，重点报道农田氮磷流失规律和畜禽养殖污染防控等方面的研究成果。编辑部获悉张晴雯研究员团队主持国家科技重大专项“十二五”水专项、国家自然科学基金面上项目“水蚀驱动下坡耕地氮素迁移转化与氮功能微生物的响应与反馈机制”等多项与面源污染有关的项目，在农业环境生态、水土迁移及氮磷过程的互作机理方面研究深入，特向张晴雯团队邀约一篇关于农业面源污染综合防治方面具有前瞻性的综述文章，对近期最新研究动态和重要成果进行系统全面综述，对该领域研究方向与存在的问题进行分析，具有重要参考价值。最终本专题共刊发7篇文章。 展晓莹、张晴雯等总结归纳了农业面源污染治理在当前农业绿色高质量发展新时期面临的“卡脖子”技术及运维障碍，宏观、微观结合，理论联系实际，提出更为优化的技术途径与良性运维机制，总体侧重管理政策性，具有学术性、 新见解和指导性；刘娟等基于潮土中磷素累积与流失污染风险，研究磷素径流和淋滤流失特征，通过分段线性模型拟合磷素环境阈值，对潮土区水环境保护和土壤磷素管理具有实际指导意义。陈明洪等构建了基于土壤微环境分层的平原水稻灌区磷污染模型，对精准模拟平原灌区稻田水量和磷污染负荷具有参考意义，对平原灌区水田磷素污染评估有指导作用。李梦婷等对天津地区33家种养结合型规模化奶牛场进行定位监测，探究粪水氮磷含量的变化规律，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据，为粪水养分管理及资源化利用提供理论参考。宋建超等针对高浓度污水采用膜处理技术容易造成膜污染、降低处理效果的问题，开展了絮凝预处理方法的研究，论文提出的方法对改进现有的污水处理工艺、提高处理效率有较好的理论意义和应用价值，研究结果为改进膜生物反应器膜的处理效率、提高膜生物反应器的可靠性提供了借鉴。肖华等针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，采用不同孔径的陶瓷膜对猪场沼液进行了处理，在不同膜面流速、压力、温度等条件下对处理流量及处理效果进行研究，获得最佳的工艺参数，对沼液膜浓缩工艺的实际应用具有一定的指导作用。刘向阳等针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，采用异养硝化-好氧反硝化菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器组合工艺对沼液进行处理，对化学需氧量、NH4+-N和总氮达到较高的去除率，出水优于城镇污水厂排放一级B标准，为沼液处理工艺提供了参考，对保护地表水环境有重要意义。 本专题集中刊发的7篇系列文章，分别来自中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、云南农业大学、中国农业大学、农业农村部环境保护科研监测所、浙江省农业科学院、重庆理工大学等机构，源于国家自然科学基金、国家水体污染控制与治理科技重大专项、国家重点研发计划项目等的研究成果，从机理模型到实用技术，研究具有创新性、重要性、实用性等特点，对解决养殖面源污染和有效防控种植面源污染具有重要参考价值，对促进农业可持续发展、农业绿色发展、推进农村人居环境整治、美丽乡村建设等具有重要的理论意义和现实意义。
为更好地宣传报道农业面源污染防治相关的研究成果，助力农业绿色发展，建设美丽乡村，今年本刊第2次刊载所策划的“农业面源污染综合防治”专题文章，重点报道农田氮磷流失规律和畜禽养殖污染防控等方面的研究成果。编辑部获悉张晴雯研究员团队主持国家科技重大专项“十二五”水专项、国家自然科学基金面上项目“水蚀驱动下坡耕地氮素迁移转化与氮功能微生物的响应与反馈机制”等多项与面源污染有关的项目，在农业环境生态、水土迁移及氮磷过程的互作机理方面研究深入，特向张晴雯团队邀约一篇关于农业面源污染综合防治方面具有前瞻性的综述文章，对近期最新研究动态和重要成果进行系统全面综述，对该领域研究方向与存在的问题进行分析，具有重要参考价值。最终本专题共刊发7篇文章。 展晓莹、张晴雯等总结归纳了农业面源污染治理在当前农业绿色高质量发展新时期面临的“卡脖子”技术及运维障碍，宏观、微观结合，理论联系实际，提出更为优化的技术途径与良性运维机制，总体侧重管理政策性，具有学术性、 新见解和指导性；刘娟等基于潮土中磷素累积与流失污染风险，研究磷素径流和淋滤流失特征，通过分段线性模型拟合磷素环境阈值，对潮土区水环境保护和土壤磷素管理具有实际指导意义。陈明洪等构建了基于土壤微环境分层的平原水稻灌区磷污染模型，对精准模拟平原灌区稻田水量和磷污染负荷具有参考意义，对平原灌区水田磷素污染评估有指导作用。李梦婷等对天津地区33家种养结合型规模化奶牛场进行定位监测，探究粪水氮磷含量的变化规律，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据，为粪水养分管理及资源化利用提供理论参考。宋建超等针对高浓度污水采用膜处理技术容易造成膜污染、降低处理效果的问题，开展了絮凝预处理方法的研究，论文提出的方法对改进现有的污水处理工艺、提高处理效率有较好的理论意义和应用价值，研究结果为改进膜生物反应器膜的处理效率、提高膜生物反应器的可靠性提供了借鉴。肖华等针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，采用不同孔径的陶瓷膜对猪场沼液进行了处理，在不同膜面流速、压力、温度等条件下对处理流量及处理效果进行研究，获得最佳的工艺参数，对沼液膜浓缩工艺的实际应用具有一定的指导作用。刘向阳等针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，采用异养硝化-好氧反硝化菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器组合工艺对沼液进行处理，对化学需氧量、NH4+-N和总氮达到较高的去除率，出水优于城镇污水厂排放一级B标准，为沼液处理工艺提供了参考，对保护地表水环境有重要意义。 本专题集中刊发的7篇系列文章，分别来自中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、云南农业大学、中国农业大学、农业农村部环境保护科研监测所、浙江省农业科学院、重庆理工大学等机构，源于国家自然科学基金、国家水体污染控制与治理科技重大专项、国家重点研发计划项目等的研究成果，从机理模型到实用技术，研究具有创新性、重要性、实用性等特点，对解决养殖面源污染和有效防控种植面源污染具有重要参考价值，对促进农业可持续发展、农业绿色发展、推进农村人居环境整治、美丽乡村建设等具有重要的理论意义和现实意义。
2020, 36(20):1-7.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.001
摘要:
农业是中国经济平稳发展的基石，在保障了粮食安全的同时也造成了严重的面源污染。过去10 a，中国面源污染治理虽取得一定成效，但农业源的贡献仍居高不下。该研究阐述了新时期农业面源污染治理面临的挑战，结合国家农业绿色发展的重大需求，提出了以"生态循环、流域统筹"为核心的农业面源污染治理新思路；分析了农业面源污染治理的卡脖子技术，提出了以"种养结合、产业链循环"为核心的污染治理实现路径；深入探讨了农业面源污染治理运维机制不通畅的原因，提出以"农民和农业企业为主力军"的多元主体治理及运维机制；结合典型案例，阐述了农业面源污染治理的实现路径和应用效果，以期为推动中国农业农村生态环境治理体系的现代化建设提供支撑。
农业是中国经济平稳发展的基石，在保障了粮食安全的同时也造成了严重的面源污染。过去10 a，中国面源污染治理虽取得一定成效，但农业源的贡献仍居高不下。该研究阐述了新时期农业面源污染治理面临的挑战，结合国家农业绿色发展的重大需求，提出了以"生态循环、流域统筹"为核心的农业面源污染治理新思路；分析了农业面源污染治理的卡脖子技术，提出了以"种养结合、产业链循环"为核心的污染治理实现路径；深入探讨了农业面源污染治理运维机制不通畅的原因，提出以"农民和农业企业为主力军"的多元主体治理及运维机制；结合典型案例，阐述了农业面源污染治理的实现路径和应用效果，以期为推动中国农业农村生态环境治理体系的现代化建设提供支撑。
2020, 36(20):8-16.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.002
摘要:
潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤，潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤，采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法，通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度，研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征，并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积，土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大，中磷次之，低磷最小，而磷吸持指数值表现为低磷最大，中磷次之，高磷最小。从磷素的剖面分布来看，低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低，而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（Total Phosphorus，TP）、可溶性总磷（Total Dissolved phosphorus，TDP）和颗粒磷（Particulate Phosphorus，PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高，中磷和低磷水平土壤次之，潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低，而在高磷水平的潮土淋滤液中，20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层，在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势，潮土淋滤流失以TDP为主，其中，高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导，而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合，得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg，研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关，因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。
潮土是中国分布比较广、施肥强度大的典型耕作土壤，潮土中磷素累积与流失对区域水环境的污染风险不容忽视。该研究在潮土面积最大的河南省采集磷素水平不同的典型潮土作为供试土壤，采用人工模拟降雨及土柱模拟试验方法，通过测定土壤中Olsen-P和溶解态活性磷CaCl2-P含量以及径流或淋滤液中各形态磷浓度，研究了潮土中磷素随地表径流和下渗流失特征，并通过分段线性模型对潮土的磷素环境阈值进行拟合。结果表明：1）不同形态磷在潮土土壤剖面中均有一定程度的累积，土壤Olsen-P和CaCl2-P含量表现为高磷最大，中磷次之，低磷最小，而磷吸持指数值表现为低磷最大，中磷次之，高磷最小。从磷素的剖面分布来看，低磷和中磷水平潮土Olsen-P和CaCl2-P含量随着土壤深度的增加而降低，而高磷水平的潮土Olsen-P和CaCl2-P含量在20～40 cm土层含量最高。2）不同磷水平潮土径流中总磷（Total Phosphorus，TP）、可溶性总磷（Total Dissolved phosphorus，TDP）和颗粒磷（Particulate Phosphorus，PP）浓度和流失量大小表现为高磷最高，中磷和低磷水平土壤次之，潮土径流流失以PP为主。3）低磷和中磷水平潮土淋滤液中的各形态磷浓度和流失量随着土层深度的增加而降低，而在高磷水平的潮土淋滤液中，20～40 cm土层淋滤液中磷浓度和流失量要显著高于其他土层，在整个土壤剖面磷素浓度随着土层深度的增加呈现先上升后下降的趋势，潮土淋滤流失以TDP为主，其中，高磷和低磷水平潮土以可溶性有机磷占主导，而中磷水平潮土以钼酸盐反应磷占主导。4）通过分段回归模型将不同含磷水平潮土的水溶性磷与土壤中Olsen-P含量进行拟合，得出潮土土壤磷素环境阈值为24.65 mg/kg，研究还表明径流和渗漏液中TP浓度与土壤CaCl2-P含量呈显著正相关，因此可通过测定CaCl2-P来预测并判断土壤磷素流失风险。
2020, 36(20):17-26.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.003
摘要:
灌溉农田产生的非点源磷是造成水体富营养化的主要原因之一，但是目前国内外的磷污染模型对于平原灌区灌溉和排水管理下的水分运动过程和氧化还原条件下的磷转化过程的定量表征还比较欠缺。该研究构建了适用于平原水稻灌区水分运动和磷转化迁移的机理性磷污染模型，模型根据稻田水量平衡和沟道运动波方程模拟灌区产汇流，采用考虑土壤微环境分层的磷转化模型和对流扩散方程模拟灌区产汇污。模型中将耕作层分为有氧层和无氧层，定量表征了由于水田干湿交替导致的土壤分层溶解氧变化和磷的转化过程。为了验证模型的可靠性，利用黑龙江省和平灌区2018年试验田实测田间土壤水、积水及排水和2条支沟实测排水的水量和水质数据对模型进行了率定和验证。验证结果显示试验田、一排和七排排水的径流流量、磷浓度的模拟结果与实测结果都吻合较好。模拟排水流量的Nash-Sutcliffe效率系数（NSE）和决定系数（R2）分别大于0.820和0.815；模拟总磷浓度的NSE和R2分别大于0.811和0.821；考虑土壤微环境分层后得到的土壤可溶磷垂向分布结果比不考虑分层时与原位实测结果更接近。该磷污染模型被用于模拟和平水稻灌区的非点源磷污染。灌区磷污染浓度过程统计结果显示，2018年水稻生育期内通过排水和渗漏流失的磷为1.88 kg/hm2，约占施肥和灌溉磷输入的5.7%。其中分蘖期和拔节孕穗期径流磷输出负荷最大，分别为0.85和0.60 kg/hm2；泡田期和分蘖期渗漏输出负荷最大，分别为0.11和0.16 kg/hm2。灌区一排和四排由于控制面积大，输出磷污染物总量大于其他排水沟。该研究所构建的磷污染模型包含稻田灌溉和排水过程的水分运动及稻田干湿交替引起的氧化还原变化条件下的磷转化和运移，可为平原灌区水肥运筹管理下的磷运移模拟提供更准确的方法。
灌溉农田产生的非点源磷是造成水体富营养化的主要原因之一，但是目前国内外的磷污染模型对于平原灌区灌溉和排水管理下的水分运动过程和氧化还原条件下的磷转化过程的定量表征还比较欠缺。该研究构建了适用于平原水稻灌区水分运动和磷转化迁移的机理性磷污染模型，模型根据稻田水量平衡和沟道运动波方程模拟灌区产汇流，采用考虑土壤微环境分层的磷转化模型和对流扩散方程模拟灌区产汇污。模型中将耕作层分为有氧层和无氧层，定量表征了由于水田干湿交替导致的土壤分层溶解氧变化和磷的转化过程。为了验证模型的可靠性，利用黑龙江省和平灌区2018年试验田实测田间土壤水、积水及排水和2条支沟实测排水的水量和水质数据对模型进行了率定和验证。验证结果显示试验田、一排和七排排水的径流流量、磷浓度的模拟结果与实测结果都吻合较好。模拟排水流量的Nash-Sutcliffe效率系数（NSE）和决定系数（R2）分别大于0.820和0.815；模拟总磷浓度的NSE和R2分别大于0.811和0.821；考虑土壤微环境分层后得到的土壤可溶磷垂向分布结果比不考虑分层时与原位实测结果更接近。该磷污染模型被用于模拟和平水稻灌区的非点源磷污染。灌区磷污染浓度过程统计结果显示，2018年水稻生育期内通过排水和渗漏流失的磷为1.88 kg/hm2，约占施肥和灌溉磷输入的5.7%。其中分蘖期和拔节孕穗期径流磷输出负荷最大，分别为0.85和0.60 kg/hm2；泡田期和分蘖期渗漏输出负荷最大，分别为0.11和0.16 kg/hm2。灌区一排和四排由于控制面积大，输出磷污染物总量大于其他排水沟。该研究所构建的磷污染模型包含稻田灌溉和排水过程的水分运动及稻田干湿交替引起的氧化还原变化条件下的磷转化和运移，可为平原灌区水肥运筹管理下的磷运移模拟提供更准确的方法。
2020, 36(20):27-33.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.004
摘要:
为揭示粪水运移中氮磷含量的时空变化特征，探究不同管理方式下粪水氮磷含量的变化规律，在天津地区33家种养结合型规模化奶牛场定位监测，解析季节、地区、清粪方式、粪水处理工艺和运移环节粪水氮磷含量差异。结果表明：1）不同季节粪水总氮（Total Nitrogen，TN）和总磷（Total Phosphorus，TP）含量差异极显著（P<0.0001）；2）不同地区粪水TN含量差异不显著，TP含量差异显著（P<0.05）；3）不同清粪方式和处理工艺下粪水TN和TP含量差异不显著，但干清粪+干清粪方式下粪水中TN和TP含量均略高于其他方式，厌氧发酵+沼液贮存处理工艺下粪水中TN和TP含量略高于其他处理工艺；4）不同运移环节粪水TN和TP含量差异极显著（P<0.0001）。该研究为系统摸清奶牛粪水中氮磷养分变化规律提供支撑，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据。
为揭示粪水运移中氮磷含量的时空变化特征，探究不同管理方式下粪水氮磷含量的变化规律，在天津地区33家种养结合型规模化奶牛场定位监测，解析季节、地区、清粪方式、粪水处理工艺和运移环节粪水氮磷含量差异。结果表明：1）不同季节粪水总氮（Total Nitrogen，TN）和总磷（Total Phosphorus，TP）含量差异极显著（P<0.0001）；2）不同地区粪水TN含量差异不显著，TP含量差异显著（P<0.05）；3）不同清粪方式和处理工艺下粪水TN和TP含量差异不显著，但干清粪+干清粪方式下粪水中TN和TP含量均略高于其他方式，厌氧发酵+沼液贮存处理工艺下粪水中TN和TP含量略高于其他处理工艺；4）不同运移环节粪水TN和TP含量差异极显著（P<0.0001）。该研究为系统摸清奶牛粪水中氮磷养分变化规律提供支撑，为粪水管控实用技术研发和路径选择提供依据。
2020, 36(20):34-41.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.005
摘要:
为探讨经济实用的高浓度奶牛场污水预处理方法，该研究开展了絮凝预处理对膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）膜污染的影响试验，试验采用高浓度奶牛场污水原水和絮凝出水作为MBR进水依次运行，对比分析了不同进水的膜污染规律及其原因。结果表明，絮凝出水作为MBR进水时膜污染速率较污水原水降低47%且膜组件的维护性清洗时间间隔由10 d延长至16 d；MBR处理污水原水的膜池混合液中胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，EPS）和溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products，SMP）浓度分别为4.76和3.94 g/L，而处理絮凝出水时的EPS和SMP浓度值分别为3.97和2.23 g/L。两阶段MBR膜池混合液各粒径值总体上均呈现先增大后减小的趋势，第1和第2阶段的最大粒径体积百分比分别出现在第16天和第23天，第1阶段EPS浓度和SMP浓度均随着颗粒粒径的增大而减小，第2阶段EPS浓度随着颗粒粒径的增大而增大但SMP浓度与颗粒物粒径之间无变化规律；MBR处理污水原水的膜池混合液颗粒粒径的峰值较分散，且16 d后峰值向小粒径方向移动，而处理絮凝出水的峰值粒径相对稳定，且峰值粒径对应的最大体积百分比从3.57%增加至5.95%。MBR对2种进水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率均可达90%以上，氨氮（Ammonia Nitrogen，NH3-N）去除率均接近90%，对絮凝出水的总磷（Total Phosphorus，TP）处理效果高于污水原水。絮凝预处理使膜池混合液的EPS和SMP浓度降低且SMP蛋白质浓度显著降低（P<0.05）、膜池混合液颗粒粒径显著增加（P<0.05），有效减缓了MBR的膜污染，絮凝预处理与MBR组合可望为高浓度奶牛场污水处理提供可靠的技术途径。
为探讨经济实用的高浓度奶牛场污水预处理方法，该研究开展了絮凝预处理对膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）膜污染的影响试验，试验采用高浓度奶牛场污水原水和絮凝出水作为MBR进水依次运行，对比分析了不同进水的膜污染规律及其原因。结果表明，絮凝出水作为MBR进水时膜污染速率较污水原水降低47%且膜组件的维护性清洗时间间隔由10 d延长至16 d；MBR处理污水原水的膜池混合液中胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances，EPS）和溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products，SMP）浓度分别为4.76和3.94 g/L，而处理絮凝出水时的EPS和SMP浓度值分别为3.97和2.23 g/L。两阶段MBR膜池混合液各粒径值总体上均呈现先增大后减小的趋势，第1和第2阶段的最大粒径体积百分比分别出现在第16天和第23天，第1阶段EPS浓度和SMP浓度均随着颗粒粒径的增大而减小，第2阶段EPS浓度随着颗粒粒径的增大而增大但SMP浓度与颗粒物粒径之间无变化规律；MBR处理污水原水的膜池混合液颗粒粒径的峰值较分散，且16 d后峰值向小粒径方向移动，而处理絮凝出水的峰值粒径相对稳定，且峰值粒径对应的最大体积百分比从3.57%增加至5.95%。MBR对2种进水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）去除率均可达90%以上，氨氮（Ammonia Nitrogen，NH3-N）去除率均接近90%，对絮凝出水的总磷（Total Phosphorus，TP）处理效果高于污水原水。絮凝预处理使膜池混合液的EPS和SMP浓度降低且SMP蛋白质浓度显著降低（P<0.05）、膜池混合液颗粒粒径显著增加（P<0.05），有效减缓了MBR的膜污染，絮凝预处理与MBR组合可望为高浓度奶牛场污水处理提供可靠的技术途径。
2020, 36(20):42-48.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.006
摘要:
针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，该研究采用陶瓷膜进行预处理，开展膜过滤工艺参数优化和污染物去除效果的试验。首先证明7种不同孔径陶瓷膜中10～50 nm超滤陶瓷膜通量较高，再选择20 nm膜进行后续沼液温度、膜面流速和浓缩倍数等因素对陶瓷膜通量影响的研究。结果显示：20 nm陶瓷膜通量随温度升高呈指数型增长；较适宜的膜面流速为3.0 m/s，对应的膜通量可达175 L/(m2·h)；经济性较高的变频器运行频率范围为40～45 Hz；20 nm陶瓷膜的极限浓缩倍数大于10倍，优于100 nm膜。20 nm陶瓷膜可完全去除沼液中浊度，同时较好的保留溶解性有机质和氮磷钾等无机营养，并对沼液中多种重金属具有良好的阻控效果，综合考虑其生产工艺和使用成本，20 nm陶瓷膜有广阔的实际应用前景。
针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，该研究采用陶瓷膜进行预处理，开展膜过滤工艺参数优化和污染物去除效果的试验。首先证明7种不同孔径陶瓷膜中10～50 nm超滤陶瓷膜通量较高，再选择20 nm膜进行后续沼液温度、膜面流速和浓缩倍数等因素对陶瓷膜通量影响的研究。结果显示：20 nm陶瓷膜通量随温度升高呈指数型增长；较适宜的膜面流速为3.0 m/s，对应的膜通量可达175 L/(m2·h)；经济性较高的变频器运行频率范围为40～45 Hz；20 nm陶瓷膜的极限浓缩倍数大于10倍，优于100 nm膜。20 nm陶瓷膜可完全去除沼液中浊度，同时较好的保留溶解性有机质和氮磷钾等无机营养，并对沼液中多种重金属具有良好的阻控效果，综合考虑其生产工艺和使用成本，20 nm陶瓷膜有广阔的实际应用前景。
2020, 36(20):49-56.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.20.007
摘要:
针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。
针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。
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