导读:本文包含了氮迁移转化论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:氮素,潜流,江汉平原,土壤,卡尔,溶质,径流。
氮迁移转化论文文献综述
魏伟伟,李春华,叶春,戴婉晴,郑培儒[1]（2019）在《腐解对水-底泥-黑藻系统中氮迁移转化的影响》一文中研究指出文章在约12 L的圆柱形聚乙烯塑料桶进行实验,通过对水-底泥-黑藻系统腐解模拟研究,监测在黑藻衰亡期时整个系统及在各介质中总氮和各形态氮含量变化,以此反映氮元素在研究系统中迁移转化规律。实验表明:在整个实验过程中,腐解量为30 g时,系统中TN、NH_4~--N分别增加了21.4%、13.8%,NO_3~-N降低了19.5%;腐解量为60 g时,系统中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N分别增加了37.6%、67.1%、13.0%,而对照组TN增加了5.8%,NH_4~+-N、NO_3~--N分别下降了25.6%和61.1%;同时腐解量与TN的增幅呈正比。黑藻的腐解促进了好氧性分解菌和氮循环菌的增殖,从而影响整个系统的氮素循环,并且改变系统中各形态氮的迁移转化。(本文来源于《环境科学与技术》期刊2019年07期）
蓝天杉[2]（2019）在《北京通州区浅层地下水中“叁氮”迁移转化与弱透水层阻滞作用研究》一文中研究指出水是维持人类生命的源泉,地下水作为居民生产、生活的重要水源之一,是社会经济发展的储备资源和战略资源。随着工农业经济的快速发展,地下水污染问题愈发凸显,显着加剧了水资源短缺的矛盾。“叁氮”作为农业地区地下水主要污染物,成为国内外最普遍、污染面积最大的地下水污染物之一。北京通州区是京津经济带的轴心,是北京市重要的粮食、蔬菜生产基地,当地居民生产和生活依赖于地下水,前期工作显示研究区潜水已受到不同程度的污染。因此研究北京通州区浅层地下水中“叁氮”迁移转化和潜水含水层与承压含水层之间的弱透水层阻滞作用,对通州区地下水水资源合理利用开发具有理论和实际意义。论文依托“地下水主要污染物运移规律调查与防污性能评价”项目选题,以北京通州区浅层地下水作为研究对象,围绕浅层地下水“叁氮”迁移转化和弱透水层阻滞作用问题,以水文地质学和水文地球化学理论为基础,通过野外调查和室内实验相结合,揭示研究区浅层水、土特征和浅层地下水含水层中“叁氮”迁移转化规律,进而通过数值模拟和数值计算等手段研究弱透水层的阻滞作用。主要研究成果如下:1.通过浅层土壤物理、化学特征测试分析,得出:(1)研究区浅层土壤主要为中砂、细砂、粉砂、亚砂土和亚粘土,孔隙类型为介孔,比表面积范围为2~30m~2/g,弱透水层渗透系数为0.42~14.80mm/d。(2)土壤化学类型主要为HCO_3-Ca·Na型土,部分受到人类污染严重地区出现高浓度NO_3~-和SO_4~(2-)。2.在潜水化学特征及成因分析基础上,采用内梅罗指数法、模糊综合评价法对潜水进行水质评价,结果表明:(1)潜水水化学类型以HCO_3-Ca·Mg(HCO_3-Ca·Na或HCO_3-Ca·Mg·Na)和HCO_3·Cl-Mg·Na(HCO_3·Cl-Na·Ca)型水为主,人为污染较严重地区CO_3~(2-)、NO_3~-和SO_4~(2-)浓度较高。(2)潜水总体呈现中-弱碱性,pH值为6.97~7.84,矿化度随着地下水流向呈现出增高的趋势,但整体为淡水。(3)潜水水质级别大部分为III级;部分为II级水,主要分布于马驹桥与于家务回族乡一带;少部分为IV级水,分布在永乐店镇南侧;极少为I级水,位于漷县镇与西集镇交界处。水中主要污染物为As、NH_4-N、F和NO_3-N,反映了潜水受到农业和生活污水的影响严重。(4)土壤矿物成分主要为石英、方解石、长石、伊/蒙脱石,为潜水提供离子成分,在地质地貌和气候作用下,潜水以溶滤和蒸发浓缩作用为主致使离子浓度发生变化,并在人类活动的影响下污染物浓度显着增高。3.根据吸附理论和氮素迁移转化理论,开展了静态吸附、动态吸附和微生物培养实验,得出:(1)浅层地下水含水层组中“叁氮”迁移转化过程主要受到吸附/解吸作用、硝化/反硝化和微生物作用影响。(2)静态吸附实验显示不同土壤介质吸附NH_4~+的能力为亚粘土>亚砂土>细砂>中砂;NO_3~-在不同土壤介质中吸附量极小,本次实验未获得最大吸附量。动态吸附实验表明不同结构模式中NH_4~+的吸附量以及分配系数不同,与土壤介质类型、含水层厚度、弱透水层厚度相关。土壤介质细颗粒含量越高,吸附量以及分配系数越大。(3)微生物培养实验结果表明反硝化菌含量与反硝化作用呈正相关,在不同介质中表现为:亚粘土>细砂>亚砂土>中砂。硝化反应过程中氨氧化菌占主要作用,其决定了硝化系数的大小以及NH_4~-最终转化为NO_3~-的量。4.根据氮素迁移转化机理,结合室内实验结果和北京通州区地质、水文地质、环境条件等因素,构建了北京通州区浅层地下水“叁氮”迁移转化模型概念图。5.基于研究区地质结构特征、水循环特征、污染特征,构建浅层地下水系统中15种代表性含水层组模式,采用Hydrus-1D数值模拟软件分析了15种模式“叁氮”迁移转化特征,结果表明:NH_4~+在单位厚度弱透水层迁移速度为0.06~0.36m/a,NO_3~-单位厚度弱透水层迁移速度为27.66~115.63m/a,揭示了NH_4~+的较大吸附性与硝化作用导致NH_4~+在弱透水层中迁移速度远小于NO_3~-迁移速度,因而弱透水层对NH_4~+阻滞能力强于NO_3~-,这与“叁氮”迁移转化实验相互印证。6.基于DRASTIC模型的基本原理,构建了适宜研究区越流系统浅层承压水防污性能评价指标体系,确定了适宜的评价指标,并对研究区流系统浅层承压水进行了“叁氮”防污性能评价,得出:(1)越流系统浅层承压水对“叁氮”防污性能从西北向东南整体上呈增强趋势,与弱透水层对NH_4~+和NO_3~-阻滞能力分布具有高度相似性,弱透水层介质细颗粒含量与厚度与防污性能成正相关。(2)潜水含水层渗透系数和地表污染载荷对防污性能影响显着,于家务一带渗透系数小、污染载荷中等因而防污性能较好。而马驹桥镇西部则与之相反,防污性能最差。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
平雪[3]（2019）在《生物堵塞作用对河床起伏潜流带氮迁移转化影响的数值分析》一文中研究指出随着人类工农业活动的增强,地表水体中氮污染不断加剧。在天然环境中,河床表面常由一系列起伏的微地形组成,床面局部形态驱动河流携带溶质、营养物质和污染物等进入潜流带,在微生物的介导下发生一系列生物地球化学反应后排泄到河水中。微生物依赖营养物质生长繁殖,聚集形成的菌落并分泌的胞外聚合物堆积在沉积物中,使河床渗透性降低,造成堵塞,影响甚或改变水流与溶质(氮素)的潜流交换过程。研究生物堵塞作用对氮素迁移转化的影响,对于更深入的了解潜流带氮循环过程,以及河流流域氮污染的防治和治理具有重要意义。室内水槽实验以及野外采样监测都难以捕捉到生物堵塞的过程,数值模拟可视化的结果能清晰的展示潜流带生物地球化学环境的分布和变化,因此本文采用数值模拟方法。利用ANSYS Fluent软件,模拟床面微地形情况下河水的流体动力学过程,获取床面水头分布并作为地下水流模型的上边界。运用COMSOL Multiphysics软件建立饱和地下水流与溶质运移-微生物生长耦合模型,模拟二维沙波驱动氮素潜流交换过程以及生物堵塞现象。并进一步探究有机碳含量、河流流速、床面形态以及河流-地下水补排关系对生物堵塞作用和氮循环的影响,主要研究结果如下:1.潜流带内生物堵塞作用对氮迁移转化的影响微生物生长繁殖造成的河床于堵,沙丘迎水面沉积物孔隙度由0.3降低到0.22左右;潜流带中形成氧化还原环境分层,沙丘浅部迎水面呈氧化环境,背水面及深部偏还原环境;生物堵塞限制了NO_3~-的运移深度,铵氮成为潜流带中氮素主要形式。2.生物堵塞作用对硝态氮源汇功能的影响1)生物堵塞区域内RNO_3>0,沙丘浅层作为硝态氮的源,沙丘深层作为硝态氮的汇;随着堵塞不断形成,潜流带作为硝态氮源的范围不断缩小,作为硝态氮汇的区域不断扩大。2)潜流带在反应初期(0-10.4天)作为硝态氮的源,硝态氮生成速率较低且随时间不断降低;在反应中后期(10.4-30天)作为硝态氮的汇,硝态氮的去除效率随时间先增大后减小,在反应达到稳定时,硝态氮的去除效率为35.00%。3)潜流带氧气的Damk?hler数在水沙界面附近Dao_2>>1,沿水流运移路径不断降低至小于1,且Dao_2>>1的区域随生物堵塞作用的发生不断缩小。RNO_3>0和Dao_2>>1的空间分布相似,Dao_2的值可以较好的指示潜流带硝态氮的源汇功能。3.环境因素对生物堵塞作用和氮循环的影响1)基于不同有机碳浓度下的模拟对比发现,当有机碳浓度受到限制时,河床几乎不存在生物堵塞,潜流带以硝化作用为主,且不发生反硝化作用;当有机碳浓度过量时,生物堵塞范围有所减小,但堵塞程度增强,潜流带中反硝化作用强烈,几乎无硝化作用,造成了地下水铵氮污染。2)生物堵塞作用同样受到地表水流条件及地形条件的影响。不平整的河底地形和较大的地表水流速会增大沙丘迎水面和背水面的压力差,促进微生物的生长繁殖,扩大生物堵塞范围,从而增强生物地球化学反应速率。较快的反应速率和较大的堵塞范围均有利于硝态氮和和铵氮的去除。3)生物堵塞程度和生物地球化学反应速率受到河流与地下水相互作用的影响。细菌总生物量和各反应速率与地下水排泄强度呈负相关关系,生物堵塞程度减弱,硝态氮的去除效率降低;细菌总生物量和各反应速率与地下水补给强度呈正相关关系,生物堵塞程度增强,硝态氮的去除效率增大。(本文来源于《中国地质大学》期刊2019-05-01）
杨亚茹,唐仲华[4]（2019）在《土壤中硝态氮迁移转化的数值模拟研究》一文中研究指出为了揭示不同灌溉强度下土壤中硝态氮浓度的变化规律,选取常德市典型浅层土壤为研究对象,以动态土柱淋滤试验和静态反硝化试验为基础,运用HYDRUS-1D软件建立数值模型对不同灌溉强度下硝态氮浓度的变化进行模拟分析。结果表明:当灌溉强度大于4 cm/d时,灌溉强度超过土壤下渗能力,灌溉水按下渗能力下渗,多余的水会形成地面积水,进而形成地表径流,模拟10 d各组土壤中硝态氮的浓度差异不大;当灌溉强度小于等于4 cm/d时,灌溉水全部下渗到土壤中,模拟10 d后土壤中硝态氮的浓度随灌溉强度的增加而增大。(本文来源于《人民长江》期刊2019年04期）
宋蕾[5]（2019）在《氮添加对红松人工林土壤氮迁移转化的影响》一文中研究指出氮是构成生物必不可少的大量元素,也是生物生存的重要养分来源。陆地生态系统,尤其是温带森林多数是氮限制的。随着人口的增长和工业化的加深,活性氮排放增加,大气氮沉降量不断提高,适量的氮沉降能够缓解生态系统的氮限制,但过量的氮沉降会导致富营养化、酸化、生物多样性丧失等不利影响。本研究观测黑龙江凉水国家级自然保护区的干湿氮沉降状况,并在保护区的红松(Pius koraiensis)人工林内进行氮添加实验,设置对照((CK:无氮添加)、低氮(L:20 kg ha-1 yr-1)、中氮(M:40kg ha-1 yr-1)和高氮(H:80 kg haa1 yr-1)四组处理,探究氮添加对红松人工林土壤氮转化、氧化亚氮排放、氮淋溶损失等的影响。研究结果表明:(1)保护区一年的氮沉降量(不包括含氮气体)为12.93 kg ha-1,其中无机氮沉降量和有机氮沉降量分别为8.27 kg ha-1和4.66 kg ha-1,分别占全氮比例的64%和36%,且铵态氮沉降量与硝态氮沉降量比率为1.3;生长季氮沉降量为11.42 kg ha-1,占全年氮沉降的88.3%,非生长季氮沉降量为1.51 kg ha-1,占全年的11.7%;生长季湿沉降量为9.28 kg ha-1,与降水量存在正相关关系(R2=0.87,P<0.001),而生长季颗粒物干沉降为2.14 kg ha-1,湿沉降和干沉降在生长季氮沉降中所占比例分别为81.3%和18.7%。(2)红松人工林土壤初级氮矿化速率为2.8 mg kg-1 d-1且以易分解有机氮的矿化为主,初级硝化速率为5.7 mg kg-1 d-1,且以自养硝化为主;NH4+、NO3-的同化速率以及NO3-异化还原为NH4+速率较低,均不高于0.5 mg kg-1 d-1。施氮组矿化和硝化速率降低,而NH4+、NO3-的同化速率在不同氮处理组变化不同。(3)氮添加显着增加了 N2O的排放,四年平均的N2O通量从对照的0.009 mg m-2 h-1提高到施氮组的0.039 mg m-2 h-1,生长季平均的N2O累积排放量从对照的0.36 kg·ha-1增加到施氮组的1.57 kg.ha-。地表径流、土壤溶液中全氮、NH4+、NO3-和溶解性有机氮的浓度随氮添加的增加显着提高。土壤气态的和液态的氮损失对氮添加的响应敏感,施氮后增加的氮损失和被抑制的硝化、矿化速率表明土壤对施加的氮的直接损失是施肥后增加的无机氮损失的重要来源。(本文来源于《东北林业大学》期刊2019-04-01）
李龙飞,张嘉琪,李金敏,徐保坤,史良胜[6]（2018）在《基于集合卡尔曼滤波的土壤硝态氮迁移转化实时预测方法研究》一文中研究指出为了实时预测土壤硝态氮浓度,首先通过水动力学和化学反应动力学耦合模型描述硝态氮的迁移和转化过程,然后通过集合卡尔曼滤波方法(EnKF)建立了硝态氮反应和运移参数(最大反应速率、半饱和常数和弥散度)的实时估计以及硝态氮浓度的实时预测方法.土柱试验结果表明:通过实时注入硝态氮的浓度观测,EnKF可以显着改善反应性运移模型的参数估计,准确地重现污染物浓度的时空分布;化学反应的存在使硝酸盐的空间分布更加均匀,以硝酸盐浓度估计反应运移参数会导致估计的弥散度结果偏大;可通过溴离子的弥散度代替硝酸盐的弥散度进行硝酸盐浓度的实时预测.(本文来源于《武汉大学学报(工学版)》期刊2018年10期）
方颖珂[7]（2018）在《基于氮迁移转化过程优化的鱼菌藻共生系统构建及性能研究》一文中研究指出目前,中国是世界第一的水产养殖大国。随着人类对水产品的需求日益提升,水产养殖行业得到了快速的发展。然而,其盲目的扩张,随之而来是由该行业带来的巨大的环境问题。现有的鱼菜共生系统虽然能够改善这种情况,但是其发展也受到氮利用效率低、运行成本高、水质净化不稳定可靠,以及硝酸盐氮(NO3--N)在养殖水体中积累等问题的制约,因此亟需发展新型的、可持续的水产养殖模式。理论上,菌藻共生技术的引入能够解决上述问题。然而该新型系统的构建与性能及运行条件尚不确定,系统中重要的营养盐(氮元素)的迁移转化规律也并不明确,因此,为了提高该系统的运行稳定性及性能,对系统的氮迁移转化规律的探究及优化具有较高的理论价值。本课题将菌藻共生技术引入循环水养殖系统中,成功构建了鱼菌藻共生系统(AA)。通过与传统鱼菜共生系统(MA)在运行情况、生产性能、水质净化能力、氧化亚氮(N2O)释放情况等方面的比较,验证了该新型系统的可行性。调控关键的影响参数(水力停留时间,HRT),考察水力停留时间对鱼菌藻共生系统性能的影响。该研究成果为构建和运行鱼菌藻共生系统提供了理论依据。采用氮平衡、稳定同位素、氧平衡和分子生物学手段深入地剖析了鱼菌藻共生系统中氮的分布和迁移转化规律,并分析了不同养殖模式和不同水力停留时间对系统中氮的迁移转化规律的影响,提出优化鱼菌藻共生系统中氮迁移转化的可行措施,对推动鱼菌藻共生系统的可持续发展具有深远意义。主要结论如下:(1)由于鱼菌藻共生系统拥有较好的水质、较低的N20释放量及较高的生产性能,所以该系统具有经济、环境可行性。将菌藻共生技术系引入循环水养殖系统可提高水质净化能力,其氨氮(TAN)、亚硝氮(NO2--N)都维持在较低的水平,更重要的是鱼菌藻共生系统有更高的硝酸盐氮去除效果,从而使得该系统的N2O释放量较传统鱼菜共生系统降低了 89.89%。不仅如此,鱼菌藻共生系统的鱼和菌藻生物质增长比传统鱼菜共生系统的鱼和植物生物质增长分别提升了 6.18%和27.21%。而该系统的饲料转化率(FCR)比已报道的各种类型的鱼菜共生系统都低。此外,微藻的光合作用有助于鱼池复氧,具有降低曝气成本的潜力。(2)由于长期运行的2 d系统获得较好的水质和较高的生产性能,因此在运行鱼菌藻共生系统时推荐采用2 d的水力停留时间。虽然较高的进水速率、较短的水力停留时间(0.5 d)使鱼菌藻共生系统拥有最高的硝酸盐氮去除率,从而达到更好的N2O减排效果。但是,2 d的水力停留时间更有利于鱼和菌藻生物质增长及饲料转化,其生物质增长较0.5 d系统分别提升了 10.24%和89.74%。相应地,长期运行的2 d系统内的总氨氮和亚硝氮浓度水平最低,更有利于鱼类生长。(3)由于微藻对氮元素较强的吸收作用,鱼菌藻共生系统在氮利用效率(NUE)方面比传统鱼菜共生系统更具优势,且2 d的水力停留时间可提升系统的氮利用效率。鱼菌藻共生系统的NUE比传统鱼菜共生系统提高了 13.79%。而由于较高的菌藻生物质增长,2 d系统的氮利用效率比0.5 d和4 d系统分别提高了 18.96%和25.90%。虽然较短的水力停留时间更有助于减少养殖水体中的氮(硝酸盐氮)含量,但是该去除效果是以增加更多的氮流失为代价。(4)鱼菌藻共生系统中最主要的氨氮去除途径为微藻的吸收作用,且微藻的光合产氧量可以原位地支持完整的硝化反应。由于较好的微藻生长状况,2 d的鱼菌藻共生系统具有最高的氨氮去除贡献量(78.42%)。但是,各水力停留时间下的光合产氧量较硝化反应耗氧量都明显过剩,这意味着鱼菌藻共生系统具有较高的减少曝气成本的潜力。(5)细菌数量对鱼菌藻共生系统中氮迁移转化过程的影响被弱化。虽然传统鱼菜共生系统的水培床中可以富集大量的氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌,但由于微藻较强的氮吸收能力,鱼菌藻共生系统也同样获得较好的水质。而nosZ基因的多寡对于N2O的释放影响较小,硝酸盐氮的浓度决定了鱼菌藻共生系统和鱼菜共生系统中N2O的释放量。2 d的水力停留时间更利于微藻生长,而4 d的水力停留时间更有助于细菌生长。虽然4 d系统中的AOB数量是2 d系统的10倍,但是微藻吸收氨氮的能力较硝化反应氨氮去除能力更强。(本文来源于《山东大学》期刊2018-05-20）
闫玉琴[8]（2018）在《泾河潜流带氮迁移转化规律及其关键过程影响因素》一文中研究指出由于人类活动的加强,地表水和地下水中的氮污染愈加严重,对生态环境和人体健康造成严重危害。而潜流带作为地表水和地下水动态交互混合的重要过渡区域,在河流生态系统中发挥着重要的作用。目前潜流带氮循环受到越来越多的关注,研究氮在潜流带的迁移转化规律以及影响因素,对于潜流带的开发利用,地表水和地下水氮污染的防治与修复具有重要意义。本研究以泾河作为研究区域,选取不同河段(宁县、长武、彬县和泾阳)分别在温度特征变化明显的冬、夏两个时段,在野外进行调查采样分析,同时通过室内培养实验,揭示泾河潜流带水交换特征,探明潜流带沉积物氮迁移转化规律以及潜流带反硝化过程的影响因素。主要研究结论如下:(1)四个研究河段在冬、夏两个不同季节,温度随着沉积物深度的变化而变化,在不同研究河段,不同时间各河段潜流带水量交换活跃,其水量交换方式在冬季表现为地下水补给河流,夏季则为河流补给地下水,各研究河段交换量的空间分层较为明显,交换量随着深度的增加而增大。其中冬季交换量值范围在1.99~46.89 mm·d~(-1)之间;夏季交换量值范围在11.89~103.25 mm·d~(-1)之间。(2)四个研究区潜流带NO_3~--N在夏季和冬季分布规律一致,均随着沉积物深度增加而递减,并且NO_3~--N在潜流带向下迁移过程中沉积物可以通过反硝化作用或者氨化作用大量去除河流水体中的NO_3~--N,且夏季沉积物反硝化能力明显高于冬季;而泾阳沉积物NO_3~--N和NH_4~+-N已经成为当地泾河水体新的N污染源;(3)四个研究区潜流带沉积物NH_4~+-N分布规律不一致,宁县和彬县潜流带冬季发生硝化作用造成河流潜流带沉积物NH_4~+-N呈现出底层富集的现象。长武和泾阳潜流带沉积物夏季氨化作用明显,长武冬季潜流带沉积物中的NH_4~+-N主要来源于地表水迁移;(4)间隙水中NO_3~--N和NH_4~+-N在夏季时的规律与沉积物规律表现一致,说明夏季间隙水中的污染物主要来源于沉积物,冬季在地下水补给河流过程中间隙水内发生了硝化作用。NO_2~--N含量很少,冬季基本无变化,夏季间隙水内会出现底层积累形象;(5)泾河潜流带沉积物反硝化作用强烈,且夏季反硝化作用大于冬季反硝化作用,宁县、彬县、泾阳河流沉积物反硝化强度随着深度的增加递减,长武河流沉积物反硝化强度随着深度的增加递增,流速越小越有利于反硝化作用。同时潜流带反硝化速率受多种因素的影响,温度、沉积物pH、沉积物DOC其中同一因素对不同研究区影响作用不同。冬季潜流带温度对反硝化作用的影响较弱;由于选择的四个研究区潜流带沉积物pH都属于碱性并且已超出微生物适宜范围,导致研究区pH与反硝化速率成显着负相关关系;沉积物DOC含量与反硝化速率有无显着性关系在于植被;泾阳夏季潜流带沉积物NO_3~--N含量与反硝化速率之间呈显着正相关关系。地表水pH、Eh、DO与表层沉积物反硝化速率呈显着负相关关系。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2018-05-01）
杜尧[9]（2017）在《江汉平原地表水—地下水相互作用及其对铵氮迁移转化的影响》一文中研究指出地表水-地下水(Surface Water-Groundwater,SW-GW)相互作用是地表水与地下水之间在不同时空尺度上发生的水量与物质交换,是水循环中不可忽视的关键环节。开展SW-GW相互作用研究可为水资源管理和水质保护提供水量均衡和物质归趋方面的支撑信息。江汉平原位于长江中游,是我国重要的商品粮、棉、油基地和淡水渔业基地,区内河渠纵横交错,地下水位埋深浅(一般小于2米),地表水与地下水之间有着密切的水力联系。受自然条件与人类活动的共同影响,平原内出现了湿地退化、水体污染、原生劣质水、冷浸田等地质环境问题,这些问题均与SW-GW相互作用有着紧密关联。因此,开展江汉平原SW-GW相互作用研究对于认识区内的生态环境问题是十分必要的,但目前人们对于区内SW-GW相互作用特征和强度等方面的认识仍不清楚。平原内的地表水体与孔隙含水层之间存在一侧向延伸的弱透水层,相似的水文地质条件在世界其它低平原地区也广泛存在,但国内外已有研究多关注地表水和与其有直接水力联系的含水层之间的交换,对于地表水和含水层之间通过侧向延伸的弱透水层进行相互作用这一模式尚未给予足够的重视。作为自然界水体中的一种典型污染组分,高浓度的铵氮(数十至数百mg/L,N)在江汉平原的地表水和浅层地下水中被广泛检出,然而人们对于其来源及迁移转化机制的认识仍不清楚。在国内外水体氮污染研究中,硝态氮一直是人们关注的重点,但越来越多的研究显示,铵氮正在成为一种更为主要的氮赋存形态。地表水和浅层地下水中高含量的铵氮一般归因于人类活动的输入,但最近的一些研究也检测到了天然来源的高含量铵氮。因此,在SW-GW系统中,铵氮的多来源和多过程属性使得对其进行识别正在变得复杂。鉴于以上背景认识,本文以江汉平原腹地(仙桃、洪湖、潜江、监利)为典型研究区域,以SW-GW系统和其中赋存的铵氮为主要研究对象,围绕“地表水-弱透水层-含水层这一复杂系统如何进行相互作用”和“地表水-弱透水层-含水层相互作用如何影响铵氮的来源与迁移转化”这两个科学问题,综合运用环境示踪剂和数值模拟等方法对SW-GW相互作用进行表征与量化;在此基础上,运用水化学和氮同位素示踪等方法探讨铵氮在SW-GW系统中的分布、来源、迁移转化机制及质量平衡特征。获取的主要认识如下:1.基于水化学、氢氧同位素和氚的空间分布特征,对SW-GW相互作用进行了识别和表征。在地表水和不同层位地下水中,Cl~-和SO_4~(2-)主要为人类活动来源,而HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+)则主要来源于碳酸盐矿物的溶解。从地表水至上部弱透水层(0-18m)、下部孔隙含水层(19-100m)、孔隙裂隙含水层(>100m),水化学组成和Cl/Br比值均呈现出渐变的分布特征,弱透水层中的水样点一部分与地表水点迭合而另一部分与孔隙含水层的水样点迭合,指示弱透水层充当着地表水与孔隙含水层之间的过渡纽带。氢氧同位素的分布呈现出两大特点:(1)δ~2H和δ~(18)O随地下水赋存深度的增加而逐渐贫化,其中弱透水层和孔隙含水层中的样品点在δ~2H-δ~(18)O图上的斜率分别为5.74和5.99,指示了近地表的蒸发过程;(2)地表水点与不同层位地下水点相互迭合,指示了地表水与地下水之间的混合过程。氚的分布显示,靠近河流(<200m)的地下水中氚含量(均值3.6TU)高于远离河流(>1000m)的地下水(均值2.3TU),指示河流附近的水文交换更为强烈。2.以通顺河流域为典型区,综合运用水文地质模拟、水文地质计算和环境示踪剂(氚)模拟,对SW-GW相互作用进行了量化。基于MODFLOW程序的水文地质模拟揭示平原区河流的侧向影响范围约1000m,其中在500m范围内尤为显着;对于河流附近孔隙含水层的水位波动,河底与孔隙含水层之间弱透水层中的垂向流动和随后孔隙含水层中的侧向流动这一模式的贡献较大(约90%),而上部弱透水层中的侧向河岸储积和随后的向下入渗这一模式的贡献相对较小(约10%)。基于达西定律的水文地质计算显示,在靠近河流和远离河流的区域,垂向水文通量均处于0.01m/day这一数量级;水质地质计算对应着短时间尺度(半月)的水文交换,这种交换主要表现在地表水与上部弱透水层之间,因此计算结果可指示:在靠近河流的区域河流与弱透水层之间和远离河流的区域其它地表端元与弱透水层之间,存在着相似的短时间尺度水文通量。基于OTIS模型的氚模拟显示,河流附近的平均地下水储留时间约为15年,垂向水文通量处于0.001m/day这一数量级;而基于弥散模型的氚模拟显示,在远离河流的区域,平均地下水储留时间为90年左右,垂向水文通量处于0.0001m/day这一数量级。两种氚模拟均对应着长时间尺度(数十年)的水文交换,这种交换主要表现在地表水与下部孔隙含水层之间,因此模拟结果指示:在靠近河流的区域,长时间尺度的垂向水文通量显着高于远离河流的区域。3.以通顺河流域为典型区,基于NH_4~+中氮稳定同位素组成,结合氮形态和水化学特征,对SW-GW系统中铵氮的来源和归趋进行了识别。在江汉平原的地表水和浅层地下水(弱透水层和孔隙含水层)中均检测到了高含量的铵氮。在通顺河中,NH_4-N含量最高可达10.25mg/L,其在河流上游(潜江段)急剧升高而在下游(仙桃段)逐渐衰减。通顺河中NH_4~+的δ~(15)N值较高,且变化区间较小(+12.5~+15.4‰),指示其主要为人类活动来源,即工业废水的排放;吸附作用和硝化作用是通顺河下游铵氮衰减的主要控制过程。在浅层地下水中,高含量的NH_4-N(最高达14.10mg/L)赋存于更还原的环境中。孔隙含水层中NH_4~+的δ~(15)N值较低,且变化区间也较小(+2.3~+4.5‰),指示其主要为天然来源,即沉积物有机氮的矿化作用。弱透水层中,NH_4~+的δ~(15)N值变化区间较大,为-1.8~+9.4‰,指示其并非单一的来源;弱透水层中存在两种类型的水:(1)储留时间相对较长的水,与孔隙含水层相似,其中的铵氮主要来源于沉积物有机氮的矿化作用;(2)储留时间相对较短的水,其中的铵氮受地表端元输入、化学衰减和有机氮矿化作用共同的控制。弱透水层阻止了地表水和孔隙含水层之间发生快速的铵氮交换,且弱透水层浅部为铵氮的衰减提供了充足的反应时间和较快的反应速率。4.在典型场地,基于水位、水化学、氮形态和NH_4~+中氮同位素的季节性变化,对季节性水文变化影响下铵氮的地球化学行为进行了研究。在场地内的浅部沉积物(25m以内)中,有机氮为最主要的氮形态(约90%以上);铵氮含量在垂向上表现出较大的变化(4.0-187.5mg/kg,N);沉积物的δ~(15)N值主体位于+2.0~+5.0‰这一区间。铵氮含量与总氮含量及δ~(15)N值均呈现出较好的正相关性,指示沉积物中铵氮的含量主要受原始沉积有机氮的控制。地表水和地下水的水位监测显示它们存在季节性的补给(丰水期)和排泄(枯水期)。10m深度监测孔中地下水的氧化还原状态在空间上具有高度的变异性(约-160~-40 mv),而在时间上则未呈现出明显的变化规律;25m深度监测孔中地下水的氧化还原状态在空间上较为一致(约-160~-100 mv),在时间上呈现出丰水期比枯水期更还原的规律。相对于枯水期(0.05-9.80 mg/L,2.50-8.55 mg/L),丰水期时10m深度监测孔中的NH_4-N浓度整体上更高(0.60-18.96 mg/L),而25m的整体上更低(0.70-5.03 mg/L)。10m和25m深度监测孔中地下水NH_4~+的δ~(15)N值主要位于+2.0‰~+6.0‰,指示有机氮矿化作用为铵氮富集的主控过程。在10m深度监测孔地下水中,存在两种NH_4~+-δ~(15)N(NH_4~+)之间的季节性变化模式,即:(1)NH_4~+浓度和δ~(15)N值在丰水期同时升高,其主要受人类活动输入的影响;(2)在丰水期,NH_4~+浓度轻微升高而δ~(15)N值轻微降低,其主要归因于矿化作用的增强。而在25m深度监测孔地下水中,存在一种季节性变化模式,即:丰水期时,NH_4~+浓度降低而δ~(15)N值升高,其主要归因于厌氧氨氧化过程。5.在典型铵氮污染河段,基于示踪剂(KBr)注射试验,结合河底沉积物的理化生特征,对SW-GW系统中铵氮的质量平衡进行了评价。基于河流叁个断面处Br~-浓度随注射时间的变化,运用基于最小二乘拟合的OTIS-P模拟,得到河段尺度上的平均潜流深度、储留时间和潜流交换量分别为16.4cm、111min和1.36m/day。通过观察河底不同深度沉积物孔隙水中Br~-浓度随注射时间的变化,计算得到:在流动路径尺度上,河流中央处的潜流深度、储留时间和潜流交换量分别为6cm、75min和0.66m/day;而河流边缘处相应的结果分别为3cm、100min和0.25m/day。相比于河流边缘处河底沉积物的孔隙度、含水率和粒度(40.08%,48.16%,18.49μm),河流中央处的更高(56.52%,73.70%,21.45μm),因此使其具有更大的潜流深度和潜流交换量。在河段尺度上,通过OTIP模型来模拟NH_4~+的对流-弥散-储积-反应,得到河段尺度上平均的铵氮衰减速率常数为8.5×10~(-6)s~(-1)。而基于流动路径尺度上的计算,可得知:铵氮衰减速率常数在空间上具有高度的可变性,但在河流边缘处沉积物表层的衰减速率常数(2.9×10~(-5)s~(-1))高于河流中央处(1.1×10~(-5)s~(-1));而在河流边缘处的沉积物表层,铵氮衰减的百分比(5.24%)也相应地高于河流中央处(0.72%)。铵氮的衰减主要通过铵氮的氧化过程来实现,相比于河流中央处(3.23×10~3和6.26×10~4 copies/g),在河流边缘处的表层沉积物中赋存着更高丰度的氨氧化细菌和氨氧化古菌(3.70×10~4和2.09×10~6 copies/g)。无论在河流中央还是河流边缘处,铵氮在表层沉积物中的衰减率均受制于反应,结合对反应意义因子(Reaction Significance Factor,RSF)的分析可知,铵氮衰减在更大空间尺度上的累积效应主要受潜流带中局部生物地球化学条件的控制,而非潜流水动力交换。本文的创新点为:(1)运用多种方法对低平原地区“地表水-弱透水层-含水层”这一复杂系统开展了作用机理识别与量化,弥补了国际上SW-GW相互作用研究中这一薄弱环节,为具有相似水文地质背景区域的SW-GW相互作用研究提供了新思路;(2)针对“地表水-弱透水层-含水层”这一复杂系统中铵氮的来源及迁移转化机制开展研究,发现在内陆冲湖积相背景的地下水中也赋存着天然来源的高含量铵氮,且由于地表水或人类活动的影响,弱透水层是否充当地下水中铵氮的“源”或“汇”取决于局部的生物地球化学条件和水文储留时间,更新了国际上已有研究关于“弱透水层是地下水中铵氮的源”的认识。(本文来源于《中国地质大学》期刊2017-11-01）
张书新[10]（2017）在《地下水“叁氮”迁移转化模型的解析解及其应用》一文中研究指出地下水是我国宝贵的淡水资源,是社会经济发展和人民生活改善的重要条件。然而随着社会的急速发展,人类对地下水环境的破坏,导致地下水污染现象越来越普遍,而且有加重发展趋势。造成我国地下水污染的因素有很多,其中“叁氮”污染作为地下水污染的典型污染源,一直备受关注。防止“叁氮”污染的重要途径是控制或改变地下水“叁氮”的迁移,而解决这些问题的基础之一是通过数学模型对其规律进行定量研究。目前,地下水“叁氮”迁移转化研究大多采用数值法来进行模拟预测。虽然数值法能够解决复杂问题,但既耗时又昂贵,也会出现很多问题。而采用解析法进行地下水“叁氮”迁移转化研究,虽然适用的条件没有数值模型广泛,但其对数据要求相对较低,计算工作量小,操作使用简单易行。现在求解“叁氮”迁移转化的解析模型是将叁者分开以单物种进行解析求解,这样忽略掉“叁氮”之间的相互作用。本文是基于耦合多物种迁移转化问题将“叁氮”耦合在一起获得其解析解,为研究“叁氮”之间的相互关系提供进一步的依据。本文以李官堡水源地研究区为基础,首先建立了地下水“叁氮”迁移转化模型,其次求得该模型的解析解,最后进行简单应用。第一章介绍了本课题研究背景及意义、国内外研究进展。第二章介绍了研究区水文地质模型和准备知识。第叁章首先在水文地质模型基础上建立了相应的数学模型,然后基于拉普拉斯变换和线性变换对模型进行解析求解。第四章基于求得的解析解,编制了相应的程序,对模型参数进行灵敏性分析。(本文来源于《长春工业大学》期刊2017-06-01）
氮迁移转化论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
水是维持人类生命的源泉,地下水作为居民生产、生活的重要水源之一,是社会经济发展的储备资源和战略资源。随着工农业经济的快速发展,地下水污染问题愈发凸显,显着加剧了水资源短缺的矛盾。“叁氮”作为农业地区地下水主要污染物,成为国内外最普遍、污染面积最大的地下水污染物之一。北京通州区是京津经济带的轴心,是北京市重要的粮食、蔬菜生产基地,当地居民生产和生活依赖于地下水,前期工作显示研究区潜水已受到不同程度的污染。因此研究北京通州区浅层地下水中“叁氮”迁移转化和潜水含水层与承压含水层之间的弱透水层阻滞作用,对通州区地下水水资源合理利用开发具有理论和实际意义。论文依托“地下水主要污染物运移规律调查与防污性能评价”项目选题,以北京通州区浅层地下水作为研究对象,围绕浅层地下水“叁氮”迁移转化和弱透水层阻滞作用问题,以水文地质学和水文地球化学理论为基础,通过野外调查和室内实验相结合,揭示研究区浅层水、土特征和浅层地下水含水层中“叁氮”迁移转化规律,进而通过数值模拟和数值计算等手段研究弱透水层的阻滞作用。主要研究成果如下:1.通过浅层土壤物理、化学特征测试分析,得出:(1)研究区浅层土壤主要为中砂、细砂、粉砂、亚砂土和亚粘土,孔隙类型为介孔,比表面积范围为2~30m~2/g,弱透水层渗透系数为0.42~14.80mm/d。(2)土壤化学类型主要为HCO_3-Ca·Na型土,部分受到人类污染严重地区出现高浓度NO_3~-和SO_4~(2-)。2.在潜水化学特征及成因分析基础上,采用内梅罗指数法、模糊综合评价法对潜水进行水质评价,结果表明:(1)潜水水化学类型以HCO_3-Ca·Mg(HCO_3-Ca·Na或HCO_3-Ca·Mg·Na)和HCO_3·Cl-Mg·Na(HCO_3·Cl-Na·Ca)型水为主,人为污染较严重地区CO_3~(2-)、NO_3~-和SO_4~(2-)浓度较高。(2)潜水总体呈现中-弱碱性,pH值为6.97~7.84,矿化度随着地下水流向呈现出增高的趋势,但整体为淡水。(3)潜水水质级别大部分为III级;部分为II级水,主要分布于马驹桥与于家务回族乡一带;少部分为IV级水,分布在永乐店镇南侧;极少为I级水,位于漷县镇与西集镇交界处。水中主要污染物为As、NH_4-N、F和NO_3-N,反映了潜水受到农业和生活污水的影响严重。(4)土壤矿物成分主要为石英、方解石、长石、伊/蒙脱石,为潜水提供离子成分,在地质地貌和气候作用下,潜水以溶滤和蒸发浓缩作用为主致使离子浓度发生变化,并在人类活动的影响下污染物浓度显着增高。3.根据吸附理论和氮素迁移转化理论,开展了静态吸附、动态吸附和微生物培养实验,得出:(1)浅层地下水含水层组中“叁氮”迁移转化过程主要受到吸附/解吸作用、硝化/反硝化和微生物作用影响。(2)静态吸附实验显示不同土壤介质吸附NH_4~+的能力为亚粘土>亚砂土>细砂>中砂;NO_3~-在不同土壤介质中吸附量极小,本次实验未获得最大吸附量。动态吸附实验表明不同结构模式中NH_4~+的吸附量以及分配系数不同,与土壤介质类型、含水层厚度、弱透水层厚度相关。土壤介质细颗粒含量越高,吸附量以及分配系数越大。(3)微生物培养实验结果表明反硝化菌含量与反硝化作用呈正相关,在不同介质中表现为:亚粘土>细砂>亚砂土>中砂。硝化反应过程中氨氧化菌占主要作用,其决定了硝化系数的大小以及NH_4~-最终转化为NO_3~-的量。4.根据氮素迁移转化机理,结合室内实验结果和北京通州区地质、水文地质、环境条件等因素,构建了北京通州区浅层地下水“叁氮”迁移转化模型概念图。5.基于研究区地质结构特征、水循环特征、污染特征,构建浅层地下水系统中15种代表性含水层组模式,采用Hydrus-1D数值模拟软件分析了15种模式“叁氮”迁移转化特征,结果表明:NH_4~+在单位厚度弱透水层迁移速度为0.06~0.36m/a,NO_3~-单位厚度弱透水层迁移速度为27.66~115.63m/a,揭示了NH_4~+的较大吸附性与硝化作用导致NH_4~+在弱透水层中迁移速度远小于NO_3~-迁移速度,因而弱透水层对NH_4~+阻滞能力强于NO_3~-,这与“叁氮”迁移转化实验相互印证。6.基于DRASTIC模型的基本原理,构建了适宜研究区越流系统浅层承压水防污性能评价指标体系,确定了适宜的评价指标,并对研究区流系统浅层承压水进行了“叁氮”防污性能评价,得出:(1)越流系统浅层承压水对“叁氮”防污性能从西北向东南整体上呈增强趋势,与弱透水层对NH_4~+和NO_3~-阻滞能力分布具有高度相似性,弱透水层介质细颗粒含量与厚度与防污性能成正相关。(2)潜水含水层渗透系数和地表污染载荷对防污性能影响显着,于家务一带渗透系数小、污染载荷中等因而防污性能较好。而马驹桥镇西部则与之相反,防污性能最差。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
氮迁移转化论文参考文献
[1].魏伟伟,李春华,叶春,戴婉晴,郑培儒.腐解对水-底泥-黑藻系统中氮迁移转化的影响[J].环境科学与技术.2019
[2].蓝天杉.北京通州区浅层地下水中“叁氮”迁移转化与弱透水层阻滞作用研究[D].吉林大学.2019
[3].平雪.生物堵塞作用对河床起伏潜流带氮迁移转化影响的数值分析[D].中国地质大学.2019
[4].杨亚茹,唐仲华.土壤中硝态氮迁移转化的数值模拟研究[J].人民长江.2019
[5].宋蕾.氮添加对红松人工林土壤氮迁移转化的影响[D].东北林业大学.2019
[6].李龙飞,张嘉琪,李金敏,徐保坤,史良胜.基于集合卡尔曼滤波的土壤硝态氮迁移转化实时预测方法研究[J].武汉大学学报(工学版).2018
[7].方颖珂.基于氮迁移转化过程优化的鱼菌藻共生系统构建及性能研究[D].山东大学.2018
[8].闫玉琴.泾河潜流带氮迁移转化规律及其关键过程影响因素[D].西北农林科技大学.2018
[9].杜尧.江汉平原地表水—地下水相互作用及其对铵氮迁移转化的影响[D].中国地质大学.2017
[10].张书新.地下水“叁氮”迁移转化模型的解析解及其应用[D].长春工业大学.2017
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