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我国农业面源污染治理技术的演进与展望
1
作者 侯朋福 赵旭 +1 位作者 薛利红 杨林章 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第8期1955-1963,共9页
本文系统回顾了我国农业面源污染治理技术的演进历程,并结合人工智能、物联网等新兴技术,展望了未来治理的创新方向。回溯发现,1990年之前的相关研究主要为随着问题显现开展的理论及认识探讨;2011年提出面源污染治理的系统控制理论,填... 本文系统回顾了我国农业面源污染治理技术的演进历程,并结合人工智能、物联网等新兴技术,展望了未来治理的创新方向。回溯发现,1990年之前的相关研究主要为随着问题显现开展的理论及认识探讨;2011年提出面源污染治理的系统控制理论,填补了治理领域无理论指导的空白;2021年以来,模型决策和智能装备驱动的面源污染治理技术迭代更新明显加快。同时,1991-2010年期间开展了涉及农田养分管理、排水的拦截净化及水环境修复等多方面的大量研究,但文献关键词可视化知识图谱分析并未形成治理技术的领域聚类,凸显出该阶段理论指导的缺乏。据此,我国农业面源污染治理技术的演进历程可以划分为面源污染问题显现及认识探讨(1970-1990年)、面源污染发生理论与单一防控技术积累(1991-2010年)、系统治理思想与全局治理体系形成(2011-2020年)和模型决策及智能装备驱动的治理技术革新(2021年至今)4个阶段。随着人工智能技术的持续突破,今后应重点开展污染风险的实时预警溯源、污染治理的分层级决策、多类型污染物的立体协同防控、自主决策“面源机器人”开发等方面的跨学科攻关,实现农业面源污染治理从“被动治理”到“主动防控”的转变,推动我国农业面源污染治理的范式创新。 展开更多
关键词 农业面源污染 治理技术 智能决策 人工智能
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“产业治污”模式削减丘陵区农业面源氮排放 被引量：3
2
作者 刘广龙 李涛 +6 位作者 薛利红 樊丹 戴志刚 甘晓东 张凯 周宇翔 胡荣桂 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1963-1970,F0002,I0003,共10页
丘陵是我国南方面积最大的地貌类型,是降雨径流易发区和水土流失敏感区。诸多因素使农业面源氮排放成为丘陵区农村环境整治和乡村振兴的难题。为此,本研究以目标区域的产业发展为前提,基于丘陵小流域氮素流失特点,以氮资源循环利用为核... 丘陵是我国南方面积最大的地貌类型,是降雨径流易发区和水土流失敏感区。诸多因素使农业面源氮排放成为丘陵区农村环境整治和乡村振兴的难题。为此,本研究以目标区域的产业发展为前提,基于丘陵小流域氮素流失特点,以氮资源循环利用为核心,针对农村生活源、农田种植源和畜禽养殖源分别构建了生活污水的稻田安全消纳净化技术、生态种植串联沟渠塘堰的立体消减技术和种养结合的畜禽粪污多级循环全消纳技术体系,提出了“产业治污”运行及管理模式,即:根据流域环境承载力确定产业结构和规模,建立“企业订单+基地+农户+专家团队”的产业控污机制和“村企合一参与式”的治污管理体系。并基于国家典型流域农业面源污染综合治理专项,在湖北省竹溪县竹溪河源头流域农业面源污染综合治理试点项目中进行了具体的工程设计和应用。实践证明,“产业治污”模式实现了目标区域污染治理与产业发展的有机融合,在有效削减丘陵区农业面源氮排放的同时,推动了产业结构调整,提升了农民收入,促进了农业经济发展与环境保护双赢。 展开更多
关键词 丘陵区 农业面源 氮 产业治污
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长江中下游麦区不同小麦品种镉积累差异研究 被引量：11
3
作者 易超 史高玲 +5 位作者 陈恒强 姚澄 潘云俊 石月红 李标 高岩 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1164-1174,共11页
为探究长江中下游麦区不同小麦品种对镉的积累差异,本研究于无污染农田中对长江中下游麦区107个小麦品种的镉积累能力进行了比较,并基于大田试验结果,从中选取了42个小麦品种,利用盆栽试验将其种植于轻度镉污染土壤中,进一步对小麦不同... 为探究长江中下游麦区不同小麦品种对镉的积累差异,本研究于无污染农田中对长江中下游麦区107个小麦品种的镉积累能力进行了比较,并基于大田试验结果,从中选取了42个小麦品种,利用盆栽试验将其种植于轻度镉污染土壤中,进一步对小麦不同部位镉含量、农艺性状等指标进行了比较分析。结果表明:无污染条件下107个小麦品种籽粒镉含量分布在0.040~0.082 mg·kg^(-1)范围内,均低于我国规定的限量值(0.1 mg·kg^(-1))。盆栽试验结果显示,42个小麦品种籽粒、秸秆镉含量范围分别为0.261~0.524 mg·kg^(-1)和0.562~1.095 mg·kg^(-1),小麦籽粒镉含量与秸秆镉含量及秸秆向籽粒的镉转运系数呈显著正相关(P<0.001)。小麦籽粒镉含量与小麦产量、株高、千粒质量等农艺性状无显著相关性,且聚类分析结果显示存在宁麦11这一低镉高产品种,表明通过常规育种方式筛选出低镉高产小麦品种是可行的。盆栽试验的42个小麦品种籽粒镉含量与大田试验中对应品种的籽粒镉含量呈显著正相关(P<0.001),表明在非污染和轻度镉污染条件下,小麦自身遗传特性是影响品种间镉积累差异的主要因素。因此,可在小麦品种审定过程中,测定参加生产试验的小麦籽粒镉含量,初步评估不同小麦对镉的积累能力。 展开更多
关键词 小麦 镉 品种差异 农艺性状 低积累
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江苏省大米重金属调查与膳食摄入评估 被引量：5
4
作者 唐之贤 董歌 +4 位作者 史高玲 高岩 张祎 赵方杰 汪鹏 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期721-731,共11页
为探究苏南、苏中、苏北地区大米中重金属含量的空间分布特征,及其经大米途径摄入重金属元素的健康风险,本研究于2014—2018年收集了江苏省13个地级市产地的980份稻谷样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),对糙米中镉(Cd)、砷(As)、... 为探究苏南、苏中、苏北地区大米中重金属含量的空间分布特征,及其经大米途径摄入重金属元素的健康风险,本研究于2014—2018年收集了江苏省13个地级市产地的980份稻谷样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),对糙米中镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)和铬(Cr)元素的含量进行了研究。结果表明:江苏省大米中Cd、总As、无机As、Pb和Cr含量范围分别为0.002~0.314、0.003~0.513、0.003~0.385、0.002~0.722 mg·kg^(-1)和0.002~1.982 mg·kg^(-1),算术平均值分别为0.038、0.147、0.110、0.032 mg∙kg^(-1)和0.042 mg∙kg^(-1)。相较于食品安全国家标准GB 2762—2022,大米中Cd、Pb和Cr含量超标率依次为0.9%、2.8%和0.2%,据估测大米中无机As含量的超标率为0.2%。与全国和全球水平相比,江苏省大米中总As和无机As含量较高,人群具有较高的大米无机As暴露风险。江苏省大米中Cd含量呈现由北向南递增的空间分布特征,苏南地区人群具有相对较高的大米Cd暴露风险,间接地反映出了苏南地区的土壤Cd活性较高,这可能与苏南地区发达的工业经济和土壤pH较低相关。江苏省成人单位体质量日均大米Cd、无机As、Pb和Cr摄入量分别为0.19、0.48、0.14μg·kg^(-1)和0.18μg·kg^(-1),与世卫组织和国际粮农组织推荐的健康指导值相比,通过大米膳食摄入重金属量整体较低,但江苏省大米无机As和苏南地区大米Cd的暴露风险相对较高。综上,江苏省大米重金属含量总体处于安全范围,建议加强监测江苏省各产地大米中Cd和无机As的含量,降低江苏省局部地区成人的大米Cd、无机As的膳食暴露风险。 展开更多
关键词 江苏省 大米 重金属含量 调查 膳食摄入评估
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秸秆水热碳化液修饰二氧化钛去除农村生活污水尾水中抗生素的动力学特征研究
5
作者 杨梖 任卓 +4 位作者 俞映倞 何世颖 吴蓉 杨林章 薛利红 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期159-164,共6页
为探究秸秆水热碳化液修饰二氧化钛纳米球(SHCS&TiO_(2))去除抗生素的动力学特征,以实际农村生活污水尾水为目标处理水体,以磺胺嘧啶和红霉素为典型目标污染物,采用时间梯度实验研究和动力学模拟进行分析。结果表明:1)SHCS&TiO_... 为探究秸秆水热碳化液修饰二氧化钛纳米球(SHCS&TiO_(2))去除抗生素的动力学特征,以实际农村生活污水尾水为目标处理水体,以磺胺嘧啶和红霉素为典型目标污染物,采用时间梯度实验研究和动力学模拟进行分析。结果表明:1)SHCS&TiO_(2)去除两种抗生素的动力学特征有明显差异。去除磺胺嘧啶反应主要发生在前10 min,去除速率为2.11~2.37 mg/(L·min),最终去除率为72.6%~89.5%。去除红霉素反应主要发生在0~20、120~240 min,去除速率分别为1.65~2.34、0.32~0.42 mg/(L·min),最终去除率达到100.0%。2)Behnajady-Modirshahla-Ghanbary反应动力学模型模拟结果最佳。3)去除机制是吸附和催化共同作用,且催化起主要作用。 展开更多
关键词 秸秆 水热碳化液 二氧化钛 抗生素 动力学特征
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生态沟渠对农田退水污染物的净化效能及其配置规模 被引量：9
6
作者 张迎颖 李敏 +5 位作者 潘吴意 王岩 姜智绘 苏国东 刘海琴 张志勇 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第1期105-116,共12页
生态沟渠是我国南方水网区农业面源污染防控技术体系的重要环节,其与农田面积相对应的配置规模研究尚无定论。选择3条规格相同的试验沟渠进行生态化改造,增设湿生植物、生物填料箱和生态滤坝,构建生态沟渠。设置不同强化净化措施的沟渠... 生态沟渠是我国南方水网区农业面源污染防控技术体系的重要环节,其与农田面积相对应的配置规模研究尚无定论。选择3条规格相同的试验沟渠进行生态化改造,增设湿生植物、生物填料箱和生态滤坝,构建生态沟渠。设置不同强化净化措施的沟渠处理,分别为:湿生植物+1座生物填料箱+1座生态滤坝处理(D1)、湿生植物+2座生物填料箱+2座生态滤坝处理(D2)、湿生植物+3座生物填料箱+3座生态滤坝处理(D3),并控制进水流量的变化,对比不同处理生态沟渠对农田退水污染物的净化效能,分析污染通量在时空尺度上的变化情况,探讨对应于单位农田面积的生态沟渠配置规模。结果表明:强化处理生态沟渠对TN、NH_(4)^(+)-N、TP和COD的削减率分别为33.9%~49.1%、37.8%~42.9%、29.3%~42.0%和60.0%~78.1%,其中,D2和D3对TN和TP的削减率较高。D2和D3出水TN和COD的污染通量显著低于D1(P<0.05),而3条沟渠出水NH_(4)^(+)-N和TP的污染通量之间无显著差异。流水试验条件下,出水TN和TP降低至2.0 mg·L^(-1)和0.2 mg·L^(-1),D3所需要的沟渠长度分别为85.4 m和57.3 m,为3条强化措施处理沟渠中最短;对应于667 m2农田,单日降雨量为60 mm,TN浓度降低4.64 mg·L^(-1),按照D3沟渠的设施配置,1 m^(3)的生态沟渠可处理19 m^(2)的农田退水。在后续研究中,可因地制宜应用湿生植物+3座生物填料箱+3座生态滤坝(D3)的强化净化措施,并有效衔接生态沟渠与汇水塘浜,考量两者的综合净化效能,对“田-沟-塘-浜”的配置规模进行总体测算。 展开更多
关键词 生态沟渠 农田退水 氮 磷 配置规模
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生态浜塘对稻田退水污染物的净化效能及其配置规模分析
7
作者 张迎颖 王岩 +4 位作者 牛昶昊 姜智绘 郭文景 刘海琴 张志勇 《环境工程技术学报》 北大核心 2025年第5期1646-1654,共9页
生态浜塘是南方水网区农业面源污染管控技术体系的末端环节,因地制宜建设与农田面积相匹配的生态浜塘以有效拦截农田退水氮磷污染物、最大程度上降低面源污染排放负荷,对于农村水环境改善具有积极意义。基于水稻—油菜轮作模式,对小流... 生态浜塘是南方水网区农业面源污染管控技术体系的末端环节,因地制宜建设与农田面积相匹配的生态浜塘以有效拦截农田退水氮磷污染物、最大程度上降低面源污染排放负荷,对于农村水环境改善具有积极意义。基于水稻—油菜轮作模式,对小流域汇水路径末端的浜塘进行生态化改造,构建生态支浜和深度净化塘;沿水流方向在生态浜塘沿程设置4个采样点,监测周年水体TN、N H_(4)^(+)-N、TP浓度和COD的变化,分析生态浜塘的周年净化效能,并探讨适应农田面积的生态浜塘配置规模。结果表明:生态浜塘对TN、N H_(4)^(+)-N、TP和COD的沿程总削减率均值分别为40.1%、47.7%、27.3%和38.1%。生态浜塘对TN、TP和COD的沿程总削减率稻季均高于油菜季。冬季低温条件下,深度净化塘对TN、TP和COD仍然具有一定的净化能力。根据氮、磷流失量和生态浜塘对氮、磷的净化能力估算浜塘的配置规模,农田与生态浜塘的面积比例约为23∶1~29∶1;根据径流体积估算浜塘的配置规模,农田与生态浜塘的面积比例约为21∶1~33∶1。后续进一步开展蓄浑排清方式及初期径流蓄存量的深入研究,以降低生态浜塘的配置比例。 展开更多
关键词 生态支浜 深度净化塘 农田退水 氮磷 配置规模
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秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响 被引量：2
8
作者 陈佩 李士伟 +4 位作者 程宇 陈瑞 王宁 薛利红 杨林章 《土壤学报》 北大核心 2025年第4期1149-1161,共13页
固氮微生物是驱动稻田生物固氮的重要引擎,而秸秆还田引起土壤高C/N可影响土壤中固氮微生物多样性和功能。水稻根际被认为是土壤微生物最活跃的区域之一,水稻生长可能泌氧抑制固氮微生物活性,然而秸秆降解可导致氧气快速耗竭促进厌氧固... 固氮微生物是驱动稻田生物固氮的重要引擎,而秸秆还田引起土壤高C/N可影响土壤中固氮微生物多样性和功能。水稻根际被认为是土壤微生物最活跃的区域之一,水稻生长可能泌氧抑制固氮微生物活性,然而秸秆降解可导致氧气快速耗竭促进厌氧固氮过程,在复杂植稻体系中关于秸秆还田对水稻土固氮微生物群落结构与功能活性的影响方面的研究仍十分匮乏。采用根际袋法研究了不同量秸秆还田(0%、1%、2%)对两种类型水稻土(高砂土和黄泥土)根际与非根际区固氮微生物丰度、群落结构以及固氮酶活性的影响。结果表明:与秸秆不还田相比,2%秸秆还田下高砂土非根际区土壤固氮功能基因nifH丰度显著增加了约86.2%,两种类型土壤根际区nifH丰度均显著增加了154%~179%,而与非根际区土壤相比,两种类型稻田根际区土壤nifH丰度均有所提高,尤其是2%秸秆还田下显著增加了68.3%~101%。主坐标分析表明,两种类型稻田非根际与根际土壤固氮微生物群落组成显著不同。此外,土壤固氮酶活性对秸秆还田的响应与固氮微生物并不总是一致。与秸秆不还田相比,高砂土非根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下并无显著变化,而在2%秸秆还田下显著提高约33.4%;两种秸秆还田下高砂土根际区固氮酶活性则显著降低约18.3%~37.2%;与高砂土所不同,黄泥土非根际和根际区固氮酶活性在1%秸秆还田下显著提高8.69%~20.4%,而在2%秸秆还田下均有所降低。综上,根际通过优化土壤环境提高根际土壤固氮微生物丰度及其酶活性,秸秆还田主要通过提高土壤有机碳和碳氮比,提高土壤固氮微生物丰度,改变微生物群落多样性,而土壤固氮酶活性对秸秆还田响应因土壤类型、还田量的不同而有所差异。 展开更多
关键词 秸秆还田 根际 固氮酶 固氮菌群落组成
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生物炭负载纳米零价铁添加对人工湿地甲烷排放的影响 被引量：1
9
作者 毕玉翠 刘福兴 +4 位作者 付子轼 王俊力 何世颖 乔红霞 黄小敏 《环境科学研究》 北大核心 2025年第6期1205-1216,共12页
人工湿地中甲烷(CH_(4))排放是一个不可忽视的问题。生物炭负载纳米零价铁(nZVI-BC)由于其独特的性质能影响人工湿地CH_(4)排放。在温室内构建三组人工湿地,分别为对照组(砾石)、1%nZVI-BC组(1%nZVI-BC+砾石)和2%nZVI-BC组(2%nZVI-BC+砾... 人工湿地中甲烷(CH_(4))排放是一个不可忽视的问题。生物炭负载纳米零价铁(nZVI-BC)由于其独特的性质能影响人工湿地CH_(4)排放。在温室内构建三组人工湿地,分别为对照组(砾石)、1%nZVI-BC组(1%nZVI-BC+砾石)和2%nZVI-BC组(2%nZVI-BC+砾石),基于静态箱-气相色谱法研究不同nZVI-BC添加量对人工湿地CH_(4)排放的影响;同时,利用荧光定量PCR和高通量测序技术,研究产CH_(4)菌、CH_(4)氧化菌功能基因丰度及群落结构,揭示nZVI-BC影响人工湿地CH_(4)排放的内在机制。结果表明:①对照组、1%nZVI-BC组和2%nZVI-BC组人工湿地的CH_(4)平均排放通量分别为0.55、0.22和0.35 mg(以C计)/(m^(2)·h)。②1%nZVI-BC组中,出水溶解性有机碳(DOC)浓度最高,CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属(CH_(4)氧化菌)的相对丰度也达最大值。③人工湿地的CH_(4)平均排放通量与CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属的相对丰度均呈负相关。④人工湿地的出水DOC浓度与CH_(4)氧化菌的Shannon-Wiener指数和广甲基营养菌属的相对丰度均呈正相关。因此,添加nZVI-BC主要通过增加人工湿地的DOC浓度,从而提高CH_(4)氧化菌的多样性及广甲基营养菌属的相对丰度。CH_(4)氧化菌多样性及广甲基营养菌属相对丰度的提高进一步增强了CH_(4)氧化过程,最终实现CH_(4)减排。研究显示,nZVI-BC的添加量需控制在适当范围内,其中添加1%的nZVI-BC对人工湿地CH_(4)的减排效果最为显著。 展开更多
关键词 生物炭负载纳米零价铁(nZVI-BC) 人工湿地 甲烷排放 产甲烷菌 甲烷氧化菌
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聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺对藻泥水热炭特征的影响及产物应用潜力 被引量：1
10
作者 王怡梦 梁韵仪 +6 位作者 陈丙法 马亚鑫 周紫瑜 何世颖 谢慧芳 薛利红 冯彦房 《中国环境科学》 北大核心 2025年第5期2587-2597,共11页
以太湖藻泥为研究对象,选择聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)两种常见絮凝剂,分别在180、220和260℃条件下制备得到不同水热炭.结果表明,随着水热温度升高,藻泥水热炭中碳含量增加,氢和氮含量减少,水热反应过程中脱羧和水解反应占主导... 以太湖藻泥为研究对象,选择聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)两种常见絮凝剂,分别在180、220和260℃条件下制备得到不同水热炭.结果表明,随着水热温度升高,藻泥水热炭中碳含量增加,氢和氮含量减少,水热反应过程中脱羧和水解反应占主导地位.PFS的加入使水热炭中铁含量显著提高519.6%~748.3%,并且水热温度升高可使铁的形态由Fe(Ⅲ)逐渐向Fe(Ⅱ)转变,从而增加铁的还原性.PAM在较低温度即发生降解,生成含氧官能团,而PFS则促进了有机质的降解和碳化过程.180℃制备的藻泥基水热炭养分含量较高,水稻种植实验表明,施用藻泥基水热炭不会对水稻生长产生不利影响其中PAM水热炭可以使水稻植株生物量增加9.0%.基于实地调研数据估算,太湖藻泥转化为水热炭,每年可回收总氮549.8t,总磷130.9t;其中总磷回收量占环太湖河流入湖磷负荷的7.3%. 展开更多
关键词 水热炭化 絮凝剂 太湖藻泥 养分转化 稻田应用
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生态沟渠对太湖流域稻田径流的净化效能及其配置规模
11
作者 潘吴意 张迎颖 +6 位作者 张志勇 龚新羽 闻学政 王岩 姜智绘 刘海琴 宋雪飞 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第8期2009-2022,共14页
为解析生态沟渠与农田面积的适配规模,基于太湖流域生态沟渠净化稻田径流的现场运行试验,选择常州武进水稻耕作区内3条自然排水沟渠进行生态化改造,通过在沟渠中增设水生植物、拦截透水坝(填充环保基质),构建梯级净化系统。根据沟渠长... 为解析生态沟渠与农田面积的适配规模,基于太湖流域生态沟渠净化稻田径流的现场运行试验,选择常州武进水稻耕作区内3条自然排水沟渠进行生态化改造,通过在沟渠中增设水生植物、拦截透水坝(填充环保基质),构建梯级净化系统。根据沟渠长度设置不同处理:1号沟渠(ED_(1))长77 m,布设2组强化净化措施(每组含30 m植物带+1座透水坝);2号沟渠(ED_(2))长186 m,布设5组强化净化措施形成强化处理系统;3号沟渠(ED3)长193 m作为对照,不进行处理。通过对比不同处理级生态沟渠对稻田径流中主要污染物的拦截效果,分析生态沟渠建设规模与净化效能的关系,并探究与农田面积匹配的适宜配置规模。结果表明:设置强化净化措施的生态沟渠在净化稻田径流主要污染物方面显著优于未设置该措施的生态沟渠(P<0.05),其中设置5组强化净化措施的ED_(2)净化效果最优,其对水体总氮(TN)、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的平均削减率分别为41.54%、37.32%、26.72%、31.19%、54.67%和63.56%,对TN、TP污染通量的平均削减量分别为652.62、28.19 g·d^(-1)。水生植物黄菖蒲和梭鱼草的生长表现均优于苦草,且在稻田退水的氮、磷污染净化方面贡献更为显著。在自然降雨条件下,为确保沟渠出水中TN和TP达到地表水Ⅴ类标准,3条沟渠中ED_(2)所需的长度最短,分别为9.79 m和11.51 m。667 m^(2)稻田的退水平均流量约为7.93 m^(3)·d^(-1),农田退水中TN和TP的平均浓度分别为6.33 mg·L^(-1)和0.62 mg·L^(-1)。为了达到地表水Ⅴ类标准,依据ED_(2)沟渠的配置规模,1 m^(2)生态沟渠可处理约39 m^(2)的农田退水,相当于1 m^(3)生态沟渠可处理约12 m^(3)的农田退水。因此,后续研究应重点围绕区域特征合理设定生态沟渠配置规模,构建适配参数的动态量化模型,并协同优化“田-沟-塘”系统的规模配比。 展开更多
关键词 生态沟渠 稻田径流 氮 磷 配置规模
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不同强化处理措施生态沟渠的净化效果对比分析
12
作者 李敏 张迎颖 +5 位作者 王岩 张志勇 苏国东 刘海琴 宋雪飞 姜智绘 《江苏农业学报》 北大核心 2025年第3期526-536,共11页
本研究旨在研究不同降雨条件下具有不同强化处理措施的生态沟渠对农田退水中主要污染物的净化效果。利用江苏省农业科学院试验基地内3条同样规格的沟渠,沿程种植水生植物金线菖蒲和矮生苦草,并增设生态填料箱和生态滤坝,构建生态沟渠。... 本研究旨在研究不同降雨条件下具有不同强化处理措施的生态沟渠对农田退水中主要污染物的净化效果。利用江苏省农业科学院试验基地内3条同样规格的沟渠,沿程种植水生植物金线菖蒲和矮生苦草,并增设生态填料箱和生态滤坝,构建生态沟渠。按照强化处理措施的不同,3条生态沟渠的设置分别为:D1,1个填料箱和1座滤坝;D2,2个填料箱和2座滤坝;D3,3个填料箱和3座滤坝。对应于不同降雨强度,设置了3种沟渠进水流量。在动态连续进水条件下,分析不同强化处理生态沟渠对农田退水中总氮、总磷、化学需氧量和铵态氮的净化效果。结果显示,相同试验条件下,低流量(0.7 m^(3)/h)运行下的生态沟渠净化效果最好;相关指标综合评价分析结果显示,D3的净化效果最优。本试验中降雨强度为中雨时,生态沟渠的拦截净化效果较优;当降雨强度为大到暴雨时,可选用D3的强化处理措施,并在生态沟渠滤坝中增加高效吸附填料,或在承接沟渠出水的塘浜内增设强化净化设施。本研究中试验植物金线菖蒲的生物量以及对氮磷的吸收量均远高于矮生苦草。 展开更多
关键词 生态沟渠 农田退水 削减率 氮 磷
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铁-生物炭基生态沟渠净化农田退水及增强N_(2)O汇的机制
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作者 杨伊婧 蒋碧妮 +6 位作者 张迎颖 王岩 张志勇 刘海琴 李典 何席伟 杨玉立 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第8期2043-2056,共14页
为探究海绵铁-狐尾藻衍生生物炭基生态沟渠在暴雨条件下形成的农田退水的脱氮效果及N_(2)O排放情况,本研究构建6条中试规模的铁-粉绿狐尾藻衍生生物炭基生态沟渠模拟系统,探究海绵铁分别耦合粉末状和颗粒状生物炭基生态沟渠对不同碳氮... 为探究海绵铁-狐尾藻衍生生物炭基生态沟渠在暴雨条件下形成的农田退水的脱氮效果及N_(2)O排放情况,本研究构建6条中试规模的铁-粉绿狐尾藻衍生生物炭基生态沟渠模拟系统,探究海绵铁分别耦合粉末状和颗粒状生物炭基生态沟渠对不同碳氮比的农田退水的脱氮效果及N_(2)O汇功能的影响。结果表明,与无添加铁-生物炭生态沟渠(CK)相比,海绵铁-生物炭的加入能够提高总氮(TN)去除率,其中粉末炭能够显著增强系统的N_(2)O-N汇,将沟渠由大气的N_(2)O排放源转变为净吸收汇。当化学需氧量(COD)/TN=30/5时,海绵铁-粉末生物炭基生态沟渠TN去除率高达40.06%,N_(2)O-N吸收速率为2.59μg·m^(-2)·h^(-1),显著高于无添加和添加海绵铁-颗粒生物炭的生态沟渠。生态沟渠中NO_(3)^(-)-N去除率是TN去除率的主要贡献者,N_(2)O排放通量与溶解性有机碳浓度、COD和总有机碳的去除率呈显著负相关。狐尾藻和鸢尾两种水生植物吸收的TN进一步解释了铁-粉末生物炭基生态沟渠同步增强反硝化和N_(2)O汇的生物驱动机制。研究表明,铁-狐尾藻衍生粉末态生物炭基生态沟渠处理暴雨条件形成的农田退水效果较好,且其与植物共同作用能够形成N_(2)O净吸收汇。 展开更多
关键词 海绵铁 生物炭 生态沟渠 反硝化 净N_(2)O汇 狐尾藻
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丘陵坡度对生态沟渠磷消纳的影响及优化策略
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作者 吴陈晨 徐轩 +2 位作者 段婧婧 陈小锋 薛利红 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第8期2033-2042,共10页
为探究丘陵坡度对生态沟渠磷消纳效能的影响,本研究结合模拟沟渠实验与野外原位验证相结合的方法,评估了不同坡度条件下生态沟渠的磷去除机制与效率。模拟实验设置0°与6°两种坡度及常规沟渠与生态沟渠两种类型,监测了24 h内... 为探究丘陵坡度对生态沟渠磷消纳效能的影响,本研究结合模拟沟渠实验与野外原位验证相结合的方法,评估了不同坡度条件下生态沟渠的磷去除机制与效率。模拟实验设置0°与6°两种坡度及常规沟渠与生态沟渠两种类型,监测了24 h内上覆水中不同磷组分[总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)、溶解态无机磷(DIP)、溶解态有机磷(DOP)、颗粒态磷(PP)]浓度及实验前后底泥磷形态的变化。结果表明:生态沟渠在两种坡度下对TP、DTP、PP的去除率均显著高于常规沟渠;与0°相比,6°坡度使生态沟渠的TP去除率降低了15.34%,表明坡度增加对磷的去除产生了显著的抑制作用。沟渠系统主要通过促进底泥中活性磷(如NaOH-P)的累积来实现对水体中磷的消纳。南京汤山野外沟渠实验(坡度约7°、种植金钱蒲、铺设火山石)验证了丘陵生态沟渠的实际效能,该50 m长的生态沟渠对TP的平均去除率达到18.06%,去除负荷为29.81 g·d^(-1)。研究表明,坡度是影响丘陵生态沟渠磷消纳性能的关键因素之一,通过优化沟渠结构设计、基质选择与植被配置等策略,可有效提升其在丘陵地区农业面源磷污染控制中的应用潜力。 展开更多
关键词 面源污染 磷 沿程消纳 生态沟渠 丘陵 坡度
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农村汇水河浜生态修复组合工程处理效果分析 被引量：5
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作者 张迎颖 闻学政 +6 位作者 李敏 徐佳兵 宋雪飞 姜智绘 刘海琴 王岩 张志勇 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1563-1575,共13页
为有效削减农村集中居住区汇水河浜的污染物,在常州市武进区前黄镇运村村新运小桥浜东北侧次级支浜构建“前置库-湿地塘-生态沟”的生态修复组合工程,并沿水流方向采集水样(平枯水期7次、丰水期7次),监测主要水质指标,包括水温、pH、溶... 为有效削减农村集中居住区汇水河浜的污染物,在常州市武进区前黄镇运村村新运小桥浜东北侧次级支浜构建“前置库-湿地塘-生态沟”的生态修复组合工程,并沿水流方向采集水样(平枯水期7次、丰水期7次),监测主要水质指标,包括水温、pH、溶解氧(DO)、总氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS),计算各污染物的沿程总削减率,分析各工艺段的污染通量,估算组合工程对于该次级支浜污染负荷的年削减量。结果表明:在平枯水期,组合工程主要依靠物理沉降、透水坝拦截等作用削减颗粒态污染物;在丰水期,组合工程主要依靠植物吸收、微生物降解等作用削减溶解态污染物。生活污水和分散菜地对于TN、TP污染负荷的贡献较大;生活污水对COD污染负荷的贡献最大。次级支浜水体氮素中NO_(3)^(-)-N含量较高,磷素中颗粒态磷(PP)含量较高。组合工程对次级支浜陆源污染中TN、TP和COD污染负荷的年削减量分别为166.23、20.07、502.66 kg·a^(-1)。研究表明,生态修复组合工程能够削减部分污染负荷,今后仍须加强来自生产、生活的陆源污染拦截,以及汇入新运小桥浜之后的水体原位净化。 展开更多
关键词 生态修复组合工程 农村汇水河浜 菜地径流 氮 磷
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不同来源水热炭DOM特征及其与四环素的络合作用
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作者 史云龙 向海荣 +3 位作者 谢慧芳 冯彦房 陈欢 王冰玉 《中国环境科学》 北大核心 2025年第8期4596-4607,共12页
采用紫外光谱、红外光谱、荧光光谱及平行因子分析方法,探讨了四环素TC与3种不同来源(污泥、鸡粪、秸秆)水热炭溶解性有机质(DOM)之间的络合异质性及其作用机制.结果表明, 3种水热炭DOM均表现出较高的亲水性和较低的芳香性特征,其中秸... 采用紫外光谱、红外光谱、荧光光谱及平行因子分析方法,探讨了四环素TC与3种不同来源(污泥、鸡粪、秸秆)水热炭溶解性有机质(DOM)之间的络合异质性及其作用机制.结果表明, 3种水热炭DOM均表现出较高的亲水性和较低的芳香性特征,其中秸秆水热炭DOM尽管具有较高的芳香性和较大的分子量,但其溶解性有机碳(DOC)含量较低且表面含氧官能团较为丰富;相反,污泥水热炭DOM拥有最高的DOC含量,但其芳香性和分子量均最低.3种水热炭DOM与TC之间的荧光猝灭均属于静态猝灭类型,其中污泥水热炭DOM和鸡粪水热炭DOM表现出显著的荧光猝灭效应,其络合常数lgK范围分别为4.48~5.81与5.94~6.33,络合容量f值范围分别为0.21~0.40与0.14~0.46.进一步分析显示,TC更倾向于与水热炭DOM中富含的类蛋白组分发生猝灭反应,其中鸡粪水热炭DOM与类蛋白组分C4络合常数lgK与络合容量值f分别为6.33与0.46为最高.不同来源的水热炭DOM与污染物TC之间存在差异化的络合效应,这将影响环境中TC的存在形态、迁移行为及其生物有效性. 展开更多
关键词 水热炭 溶解性有机质 络合作用 四环素
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江苏省秸秆综合利用途径现状及发展策略 被引量：10
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作者 郭德杰 罗佳 马艳 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第3期248-252,共5页
为保障江苏省秸秆综合利用工作再上新台阶,促进江苏省秸秆综合利用新发展,通过现场调研、走访座谈、文献查阅等调研方式,调研苏南苏州市太仓市、苏中扬州市高邮市、苏北连云港市赣榆区、南京市高淳区秋亚家庭农场等秸秆综合利用主体,南... 为保障江苏省秸秆综合利用工作再上新台阶,促进江苏省秸秆综合利用新发展,通过现场调研、走访座谈、文献查阅等调研方式,调研苏南苏州市太仓市、苏中扬州市高邮市、苏北连云港市赣榆区、南京市高淳区秋亚家庭农场等秸秆综合利用主体,南京骏圣生态农业有限公司、江苏省东海县农业农村局农机科、江苏常州汉森机械股份有限公司等秸秆收储运服务组织、秸秆农机具管理部门和生产企业等。结果表明,江苏省秸秆综合利用率已不低,但总体收益和产业化水平有待提高;秸秆还田离田机械保有量各地区间不平衡,秸秆还田深度不一;秸秆还田后对土壤、作物和环境等多元效应的基础研究薄弱;蔬菜秸秆综合利用也是秸秆综合利用的一部分,须引起重视;秸秆综合利用相关政策及管理体制机制滞后于现行发展,须改善。建议制定新政策,鼓励和刺激秸秆终端高值化产品创新与研发,提高秸秆离田利用率和产业化水平;政府扶持,推进秸秆收储运体系和社会服务体系建设,提高单位面积内秸秆还田离田机械配备量;加强基础研发,统筹提高秸秆还田多元效应,减少秸秆还田可能带来的农田面源污染等问题;完善政策,制定蔬菜秸秆综合利用管理机制,促进秸秆综合利用全面发展等。 展开更多
关键词 秸秆 综合利用 发展策略 秸秆还田 收储运农机设备
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锰改性生物质炭调控土壤-溶液体系中砷赋存形态的机制研究
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作者 黄琴 童非 +6 位作者 王博 杜晓菲 樊广萍 刘丽珠 张明超 邱一格 高岩 《土壤学报》 北大核心 2025年第3期752-765,共14页
淹水稻田土壤中砷(As)的还原释放增强。利用具有高氧化和吸附能力的锰(Mn)改性生物质炭(MBC),通过炭-土混合和分离处理探究MBC抑制土壤-溶液体系中砷释放的作用机制,揭示其调控土壤砷形态转化的可能路径。结果表明,与对照和未改性生物... 淹水稻田土壤中砷(As)的还原释放增强。利用具有高氧化和吸附能力的锰(Mn)改性生物质炭(MBC),通过炭-土混合和分离处理探究MBC抑制土壤-溶液体系中砷释放的作用机制,揭示其调控土壤砷形态转化的可能路径。结果表明,与对照和未改性生物质炭相比,负载锰氧化物的生物质炭(MBC)显著促进土壤溶液As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),在培养期间始终维持低浓度As(Ⅲ)(0.02~0.88 mg·L^(-1)),且向土壤溶液释放的Mn离子易与As(Ⅴ)形成沉淀。MBC丰富的孔隙结构和含氧官能团促进吸附更多的无机砷(iAs),同时MBC对铁(Fe)表现出较好的亲和力(吸附的Fe含量达3.12 mg·g^(-1)),显著降低了土壤溶液Fe浓度,并通过MBC上锰氧化物的还原提高土壤溶液pH(0.08~0.22个单位)以促进Fe离子在固相中沉淀,增强固相对iAs的吸附。28 d时MBC吸附的As含量为未改性生物质炭的12倍。MBC高氧化性能抑制铁矿物的还原溶解,显著降低土壤有效态Fe和As含量(P<0.05),促进土壤有效态As向更稳定的铁锰结合态和残渣态As转变。综上,添加MBC能够抑制固相砷释放,促进淹水稻田土壤溶液中的砷向土壤稳态砷转化,显著降低稻田土壤砷活性与毒性。 展开更多
关键词 锰改性生物质炭 锰氧化物 As(Ⅲ) 赋存形态 炭-土混合处理 炭-土分离处理
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集水花坛组合工程对农村初期径流的污染物削减效果分析 被引量：1
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作者 张迎颖 姜智绘 +5 位作者 徐佳兵 宋雪飞 王岩 闻学政 刘海琴 张志勇 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1365-1374,共10页
为有效削减农村集中居住区初期地表径流污染,在常州市前黄镇运村新运小桥浜附近构建了“沉降池-调节池-集水花坛”组合工程,主要收集约6.00 hm^(2)集水区域内的初期径流和周边排水,并分别在工程进水口、沉降池出水口、调节池出水口和集... 为有效削减农村集中居住区初期地表径流污染,在常州市前黄镇运村新运小桥浜附近构建了“沉降池-调节池-集水花坛”组合工程,主要收集约6.00 hm^(2)集水区域内的初期径流和周边排水,并分别在工程进水口、沉降池出水口、调节池出水口和集水花坛出水口采集水样,监测主要水质指标,分析各污染物的沿程总削减率,估算组合工程对于初期径流污染的削减量。结果表明:(1)组合工程对TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TP、COD_(Cr)和SS的沿程总削减率均值分别为39.1%、47.7%、29.0%、33.3%、33.4%和43.1%。2020年6月15日的暴雨径流对组合工程的冲刷效应明显,除了COD_(Cr)与NH_(4)^(+)-N以外,其余污染物指标出水口浓度均高于进水口。(2)TN与NH_(4)^(+)-N的沿程总削减率呈极显著相关(P<0.01);进水TP主要以溶解态磷的形式存在;COD_(Cr)与SS的沿程总削减率呈极显著相关(P<0.01)。组合工程中存在淹没区,有助于增加水生植物生物量,提高系统的反硝化能力,进而促进氮磷污染物的削减。(3)按照年降雨量进行估算,组合工程对集水区初期径流或排水中TN、TP和COD_(Cr)的年削减量分别约为2.49、0.29和20.94 kg·a^(-1)。后续需加强集水花坛组合工程小型化、标准化、净化效能及抗冲击负荷能力提升的研究,以便在太湖流域农村集中居住区进一步推广应用。 展开更多
关键词 集水花坛组合工程 农村集中居住区 初期径流污染 污染负荷
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江苏优质稻区土壤理化性状对稻米品质的影响 被引量：1
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作者 刘红江 裴晓芳 +5 位作者 丁雯丽 郭智 张岳芳 盛婧 周炜 黄胜东 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期956-965,共10页
为了探索优良食味粳稻稻米品质与土壤理化性状之间的关系,本研究在江苏省镇江市句容市后白镇圩区随机选取种植南粳46、南粳3908、南粳5055和南粳9108的11个具有代表性的水稻种植主体,2020年和2021年度对其土壤理化性状和稻米品质进行取... 为了探索优良食味粳稻稻米品质与土壤理化性状之间的关系,本研究在江苏省镇江市句容市后白镇圩区随机选取种植南粳46、南粳3908、南粳5055和南粳9108的11个具有代表性的水稻种植主体,2020年和2021年度对其土壤理化性状和稻米品质进行取样检测,并分析主要指标之间的相关性。结果表明,2个试验年度,11个水稻种植主体土壤理化性状主要指标中,总氮含量和总磷含量平均值分别为1.60 g/kg和0.56 g/kg;速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量平均值分别为110.5 mg/kg、11.42 mg/kg、133.4 mg/kg;有机质含量平均值为26.64 g/kg,不同水稻种植主体土壤肥力状况差异显著。2季水稻平均产量以南粳46最低,为9248.1 kg/hm^(2),以南粳3908最高,达到9812.8 kg/hm^(2);2021年水稻平均产量与2020年差异不显著。南粳46的稻米品质指标总体优于其他3个水稻品种,综合食味值也最高,品质较优,但该品种垩白度和垩白粒率偏高。相关性分析结果表明,土壤有机质含量高的水稻种植主体的稻田,稻米整精米率、峰值黏度和热浆黏度高,胶稠度大,蛋白质含量低,米质较好。综上,就不同水稻品种而言,南粳46稻米品质最优,在肥力水平较高的土壤上种植南粳46能进一步提高其稻米品质,但南粳46的产量总体偏低,而南粳3908则相对兼顾了水稻产量和稻米品质。 展开更多
关键词 优质稻区 土壤 理化性状 产量 稻米品质
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