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  • 多氯联苯(PCBs)污染土壤的生物修复
  • 多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物(POPs),因氯原子取代位置和数量的不同共有209种同系物。近年来,土壤中的PCBs污染问题已引起人们的广泛关注。由于PCBs具有高分子稳定性、低水溶性和颗粒相高吸附势,土壤基质中PCBs的去除极其困难。此外,PCBs的高憎水性和亲脂性使之易于在动物体脂肪组织和母乳富集。生物修复技术是指利用生物有机体(绿色植物、微生物和动物)的作用将环境中污染物转化为无害或低毒产物的过程。生物修复技术具有成本低、高效和环境安全等特征,被认为是可替代传统的土壤污染修复技术的最佳选择之一。因此,通过综述国内外土壤PCBs污染现状和健康效应,以及土壤PCBs污染的生物修复最新研究进展和相关修复机理,对微生物修复、植物修复和蚯蚓修复目前存在的问题和后续研究方向进行了讨论及展望,以期为今后生物修复PCBs污染土壤提供有益参考。
  • 基于WebofScience数据库的土壤污染修复领域发展态势分析
  • 土壤污染修复是当今农业、生态和环境科学领域的研究热点。为明确该领域在世界范围的研究布局,基于WebofSciemm平台科学引文索引扩展版(Science Citation Index Expanded,SCIE)数据库对2005--2013年土壤污染修复领域的SCI论文进行计量学统计,探讨该领域的研究现状、研究重点及发展趋势。结果显示,在世界范围内土壤污染修复领域的发文量逐年稳步增长,其中以中国、美国和印度发文量较多,技术成熟度和重视程度也较强。美国、中国、英国和印度的论文质量和影响力较高,表征发展中国家中国和印度在土壤污染修复领域的研究实力也跻身世界前列,是土壤污染修复领域重要的参与者和引领者。中国科学院、浙江大学和西班牙高等科学研究委员会是其主要发文机构,中国国家自然科学院基金、973国家重点基础研究发展计划、欧盟、美国能源部、863国家高技术研究发展计划是其主要的项目资金来源。土壤污染修复研究涉及的学科领域分布广泛,其中以环境科学与生态学领域发文量最多,并向其他学科渗透,交叉研究将会更为普遍。今后土壤污染修复技术发展也将继续呈现多样化、友好化和高效化,更加注重土壤污染修复效果评价和经济效益评估。该研究结果可为土壤环境学科的发展、研究布局的规划以及我国土壤污染修复技术的创新提供思考与借鉴。
  • 马缨丹对铜的生理响应及亚细胞分布特征
  • 通过盆栽试验,分析了不同浓度铜处理下马缨丹(LantanacamaraL.)的生物量、抗氧化酶活性及其对铜的吸收、转运和亚细胞分布。结果表明:低于600mg·kg-1的铜处理下,马缨丹根、茎、叶的生物量分别较对照增加了6%~23%、4%-29%、6%-19%;而高于此浓度时,根系生物量无显著降低,但茎和叶的生物量分别较对照下降了26%-39%和19%-37%。铜处理下,其体内铜含量仅为12.45-59.17mg。kg-1,且根系中铜含量均高于地上部,根系抑制了铜的吸收和转运;亚细胞分布研究表明,铜主要固定于根的可溶性部分(37%-64%)和茎、叶的细胞壁(40%-43%、29%-38%),具有保护细胞器的分布特征。此外,低于600mg·kg-1的铜处理下,其根系和叶片中SOD、CAT、APX的活性显著高于对照,植株能够缓解低于600mg·kg-1铜处理诱导的氧化胁迫;而高于此浓度时,叶片中POD、CAT、APX活性显著下降,抗氧化能力减弱,叶片受到氧化胁迫伤害,但根系受到的影响较小。因此,马缨丹是一种铜耐性植物,且根部的耐性强于地上部,其主要耐性机制是根系对铜的限制、可溶性部分和细胞壁对铜的固定及抗氧化酶对活性氧物质的清除。
  • 冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究
  • 为寻找新的铅超富集植物以弥补目前国内铅超富集植物的不足,通过盆栽试验,研究了荠菜[Capsella bursa-pastoris(L.)Medic]在不同铅浓度(0、200、400、600、800、1000、1200、1400、1600mg·kg-1)处理下的生长、生理及对铅的积累特性。结果表明,在所有铅处理条件下,荠菜均能正常生长,且未出现任何中毒症状。荠菜的株高、根长、叶长、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、地上部与根系生物量均随土壤铅浓度的增加呈现先升高后降低的趋势,且几乎所有铅处理组的生长状况明显优于对照组。荠菜的地上部铅含量和铅积累量、根系铅含量和铅积累量、植株铅积累总量、富集系数、转运系数则随土壤铅浓度的增加而升高。在土壤铅浓度为1000mg·kg_。时,荠菜地上部、根系的铅含量分别为1036.14、1201.37mg·kg-1,超过铅超富集植物临界值(1000mg·k-1)。地上部富集系数在土壤铅浓度高于600mg·kg-1时超过1,但转运系数均小于1。同时,荠菜的抗氧化酶活性(SOD、CAT)随土壤铅浓度的增加而升高,丙二醛(MDA)含量和活性氧自由基(H2O2、O2)含量则处于较为稳定状态。因此,荠菜不仅有较强的铅富集能力与稳定的转运能力,而且具有较强的耐铅性,可作为一种新的铅富集植物应用于铅污染土壤修复。
  • 沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价
  • 以东北典型污灌区——沈抚灌区农田土壤为研究对象,在收集整理沈抚灌区自20世纪末停灌后不同时期土壤重金属污染情况的相关文献报道后,沿灌渠主干以行政村为单位布设取样点28个,利用原子吸收分光光度法、数理统计法、空间插值法等研究了重金属元素Cd、Pb、Cu、Zn在灌区农田土壤和农作物中的污染现状及时空分布特征,并利用内梅罗污染指数法、EPA人体暴露风险评价法及潜在生态危害指数法对污灌区重金属污染土壤及农产品的潜在健康风险进行评价。结果表明:灌区土壤重金属的平均浓度为:Cd 0.60 mg·kg~(-1)、Pb 38.76 mg·kg~(-1)、Cu 22.39 mg·kg~(-1)、Zn 57.64 mg·kg~(-1),其中Cd含量超过了国家土壤环境质量二级标准;与文献报道该灌区近15年来土壤重金属污染情况相比,土壤中Cu、Zn含量明显降低,而Cd、Pb含量并无显著变化;土壤中4种重金属元素的空间分布特征各异,灌区土壤重金属综合污染水平属于轻微污染;Cd、Pb在玉米中残留浓度超过国家食品安全限值,对人摄食途径存在健康风险,尤其是Cd具有较强的潜在生态危害性。
  • 羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响
  • 为研究组配改良剂羟基磷灰石+沸石(简称HZ)对稻田土壤Pb和Cd生物有效性以及糙米中Pb和Cd累积的影响,在湘南两矿区附近污染稻田中施用不同添加量(0、0.45、0.9、1.8 kg·m~(-2))的组配改良剂HZ,进行了水稻种植的田间试验。结果表明:与对照相比,当施用量为1.8 kg·m~(-2)时,土壤A中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低69.6%和62.0%,TCLP提取态含量分别降低80.0%和41.8%,Mg Cl2提取态含量分别降低87.4%和19.4%;土壤B中Pb和Cd的DTPA提取态含量分别降低73.8%和82.7%,TCLP提取态含量分别降低65.8%和65.1%,Mg Cl2提取态含量分别降低99.8%和94.5%。施用0.45~1.8 kg·m~(-2)的HZ能使土壤A水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低36.4%~48.5%和4.9%~17.0%;土壤B水稻糙米中Pb和Cd的含量分别降低5.0%~41.3%和16.7%~20.2%。分析土壤p H和糙米中重金属含量与3种重金属提取态含量的关系得知,土壤p H增加是HZ降低土壤中Pb和Cd生物有效性的关键因素之一;比较得知,DTPA提取方法更合适表达重金属生物有效性,可用于糙米重金属含量的风险评估。
  • 续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与Cd形态分布状况研究
  • 通过田间试验,研究间作和单作两种种植模式下植物根际土壤p H、有机质、碱解氮、速效钾、速效磷和不同形态Cd分布状况变化,考察综合因素对土壤重金属Cd形态分布状况与续断菊(Sonchus asper L.Hill)和蚕豆(Vicia faba L.)两种植物吸收Cd的影响。结果表明:随着植物的生长,单作蚕豆与单作续断菊土壤p H值没有显著变化,间作土壤p H值下降0.11个单位;间作土壤有机质比单作蚕豆和单作续断菊分别增加12.64%和20.13%;随着植物的生长,间作与单作蚕豆碱解氮含量分别显著增加139.87%、155.15%;间作与单作续断菊土壤速效钾含量接近,变幅在5%左右,单作蚕豆下降10.60%;不同种植模式土壤速效磷含量均呈现下降趋势,间作显著下降7%左右,单作蚕豆与续断菊下降量接近;各时期Cd各形态含量分布为可交换态〉碳酸盐结合态〉铁锰氧化物结合态〉有机物结合态;成熟期间作Cd可交换态含量比单作蚕豆与单作续断菊分别下降21.98%、22.13%,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态含量没有差异性;间作蚕豆生物量相比单作降低了24.77%,间作续断菊生物量相比单作增加15.29%;单作蚕豆根、叶、豆荚与籽粒Cd质量分数显著大于间作蚕豆,间作续断菊地上部Cd质量分数显著大于单作,根部无差异。总之,间作增强了续断菊对Cd的吸收,降低了蚕豆对Cd的吸收。
  • 几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响
  • 采用盆栽试验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料不同添加量对Cd污染土壤p H、有效Cd、Cd形态分布及小白菜生物量、Cd含量的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H,并显著降低土壤有效态Cd含量,且降低幅度随添加量的增加而增大。与对照相比,添加矿物材料后土壤p H提高0.1~0.7个单位,有效Cd含量降低9.19%~18.92%。几种矿物材料对土壤Cd形态的影响均以酸提取态和残渣态的变化较为明显,酸提取态Cd比例降低3.27%~8.68%,残渣态Cd比例升高1.35%~4.75%,添加海泡石和钠基膨润土处理的变化更为突出。小白菜地上部和根部Cd含量随矿物材料用量的增加而降低,分别较对照降低16.03%~42.95%和20.69%~50.34%,海泡石、钠基膨润土和石灰的降低效果更好。值得注意的是,除海泡石和钙基膨润土外,施用钠基膨润土、汉白玉和石灰在降低小白菜Cd含量的同时亦可造成其地上部生物量的显著降低。
  • 模拟酸雨对羟基磷灰石稳定化污染土壤磷/镉释放的影响
  • 通过室内土柱淋溶实验,以0.5%的质量比向镉污染土壤中添加羟基磷灰石(HAP),考察p H值为3.5、4.5和5.6的模拟酸雨对土壤磷和镉释放的影响。结果表明:淋出液p H随着酸雨p H降低逐渐下降,HAP处理使淋出液p H较未处理土壤淋出液显著增加0.3~1.5个单位。淋出液总磷和正磷酸盐含量均随酸雨p H的降低而增加,且HAP处理显著增加了淋出液中总磷和正磷酸盐含量;总磷含量在第1~3 L和4~6 L分别是《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)五类水标准(总磷含量0.4 mg·L-1)的2.70~3.55倍和1.25~2.15倍,对地表水表现出较大的富营养化风险。较未处理土壤,HAP处理显著降低了淋出液中Cd含量,随酸雨p H降低,未处理土壤淋出液Cd含量逐渐增加,而HAP处理土壤淋出液Cd含量逐渐降低。因此,HAP能够显著减少酸雨淋溶对污染土壤中Cd的淋失,但需防止磷素释放造成地表水体富营养化。
  • 两种螯合剂单独和复合浸提土壤重金属效果的研究
  • 为揭示土壤重金属的浸出规律,采用振荡浸提方法,研究了三聚磷酸钠(STPP)和乙二胺四乙酸钠(Na2EDTA)对土壤中Pb、Cd和Cu的浸出效果,重点考察混合液浓度、振荡时间、p H对土壤重金属浸出率的影响,并比较浸提前后重金属的存在形态。结果表明:Na2EDTA和STPP均能将土壤中重金属离子浸出,其中STPP的浸出能力较小;浸提剂浓度为5 mmol·L-1时,混合液对Pb、Cd和Cu的浸出率均高于同浓度的Na2EDTA、STPP单独浸提的浸出率;当浸提剂浓度大于10 mmol·L-1时,混合液对Pb、Cu的浸出率低于同浓度的Na2EDTA、STPP单独浸提的浸出率;混合浸提剂对重金属的浸出率随p H的升高有所降低,浓度为10 mmol·L-1、振动时间为2 h较为适宜;混合浸提剂主要浸出酸可交换态、还原态、氧化态的重金属,能较大程度地降低土壤中重金属的含量。
  • 冶炼厂周边农田土壤水稳性团聚体中镉的分布规律
  • 采集冶炼厂周边农田表层土壤样品,通过湿筛法获得不同尺寸水稳性团聚体,测定原土与团聚体层级不同化学形态镉(Cd)含量及理化性质,分析影响不同化学形态Cd在团聚体层级分布的主要因素。结果发现:土壤总Cd含量3.77 mg·kg-1,以惰性的残渣态Cd为主,其次是潜在可利用结合态Cd;不同化学形态Cd在粉砂+粘粒组分中最易富集,而在微团聚体中不易积累;考虑团聚体质量分配,总Cd和各化学形态Cd主要存在库是2000~250μm大团聚体和微团聚体;影响总Cd分布的主要因素是土壤有机碳,影响可交换态Cd和铁锰氧化物结合态Cd分布的主要因素是CEC。以上结果表明:Cd在粉砂+粘粒组分中富集以及存在于2000~250μm大团聚体中的潜在可利用结合态Cd导致农田土壤Cd污染风险提高。显然,通过土壤物理组分分级和Cd的化学形态分级的途径有助于客观、全面地解析Cd的污染风险。
  • 施肥对苏丹草修复石油污染土壤的影响
  • 采用盆栽试验,研究了苏丹草修复石油污染土壤的效果,在有、无氮磷钾肥的条件下,对苏丹草的生长发育和石油的组分进行了分析。结果表明,经过90 d的修复,施肥处理的石油烃去除率比无施肥处理的对照高10.31%;苏丹草的株高、地上干重和地下干重也得到了显著提高,而叶绿素a/b和叶绿素a/类胡萝卜素均有所降低;芳烃(16种多环芳烃)的去除率和烷烃(C8~C40)的去除率分别提高了7.39%和6.44%。不论是对照还是施肥处理,烷烃的去除效果均优于芳烃。
  • 不同生物炭吸附乙草胺的特征及机理
  • 研究了两种原材料(松树木屑和猪粪便)分别在7个温度条件下制备的14种生物炭对乙草胺的吸附,结果表明生物炭的理化性质随原料来源以及热解温度的不同会发生明显的变化。生物炭的总极性随着热解温度的升高而降低,同时芳香度和比表面积(CO2-SA)显著增加,生物炭样品的表面有机碳(OC)含量高于总体OC含量;猪粪便来源的生物炭(SWBs)的灰分含量显著高于松树木屑来源的生物炭(WDBs),这可能是导致SWBs对乙草胺的吸附能力大于WDBs的原因。生物炭的表面极性[(O+N)/C]和吸附能力lg K_(oc)之间呈正相关关系,表明表面极性官能团的氢键作用可能是控制低温WDBs(热解温度〈450℃)吸附乙草胺的主要因素;而高温生物炭(热解温度≥450℃)的芳香度和lg K_(oc)之间呈显著的正相关关系,说明高温生物炭对吸附乙草胺主要受芳香碳组分的影响。此外,吸附参数(非线性因子n和lg K_(oc))和OC标准化的比表面积(CO_2-SA/OC)之间的相关关系表明,孔填充效应可能是影响生物炭吸附乙草胺的主要作用之一。
  • 控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响
  • 为探究生物炭的添加对淹水稻田体系中蓝藻等光合微生物生长及稻田土水界面氧化还原平衡的影响,选择3种水稻土样品,采用土壤泥浆厌氧恒温培养方法,在控制光照条件下研究添加不同粒径生物质对光合细菌生长及Fe(Ⅲ)还原过程的影响。结果表明,避光条件下添加生物炭可以促进水稻土中铁还原过程,但不同粒度生物炭对铁还原的促进作用差异不显著。光照条件下添加不同粒度生物炭使天津(TJ)、宁夏(Nx)和四川(sc)水稻土中叶绿素a(Ch]a)含量分别降低35.63%~67.47%、39.66%~70.56%和46.82%,生物炭粒度对Chla累积量的影响因土壤不同而存在差异。光照刺激下光合微生物的大量生长并产氧,引起了Fe(1I)的氧化,使Fe(Ⅱ)累积量降低了6.009~6.415mg·g-1(TJ)、1.473~2.058mg·g-1(Nx)和3.037—3.693mg·g-l(sc)。光照条件下,添加生物炭在三种水稻土中均对铁氧化过程有促进作用,且增加量与水稻土来源和生物炭粒度有关:TJ和sc水稻土中〈0.25mm处理和0.25~O.5mm处理对铁氧化的促进作用高于O.5~1.0mm处理和1.0~2.0mm处理;NX水稻土中,不同粒度生物炭对铁氧化的促进作用差异不明显。表征光合微生物生长的Chla含量、体系pH的改变量及Fe(Ⅱ)的氧化量之间存在显著的相关性。
  • 水基包衣控释掺混肥料一次性施用对单季稻氮素利用的影响
  • 通过田间小区试验研究一次性简化施肥对水稻产量和氮素吸收利用的影响,为水稻简化高效施肥提供技术支撑。以水稻品种南粳46为试验材料,设置常规分次施肥处理和水基包衣控释掺混肥料(控释氮占30%)一次性简化施用处理,在施肥后利用红外光声光谱法监测农田顶空NH3和N2O浓度,并测定植株各部位氮素积累量和不同生育期土壤铵态氮与硝态氮含量。结果表明,与常规分次施肥相比,一次简化施肥处理将产量从6 201.9 kg·hm~(-2)提高到6 506.9 kg·hm~(-2),在观测期内常规分次施肥处理的土壤顶空NH_3和N_2O平均浓度为19.14、8.40μmol·mol~(-1),而一次简化施肥处理则分别为18.63、7.74μmol·mol~(-1),氮肥气态损失相对减少,同时土壤中残留的硝态氮与铵态氮有增加的趋势。因此,常规分次施肥的农学利用率为7.81 kg籽粒·kg~(-1)氮,而一次简化施肥处理农学利用率为9.09 kg籽粒·kg-1氮。综上,水基包衣控释掺混肥料可以实现水稻一次性施肥,在保证产量的基础上实现氮素利用率的提升,为水稻简化高效施肥提供了技术支撑。
  • 生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响
  • 为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆〉稻壳〉松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆〈稻壳〈松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。
  • 施用玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响
  • 为探究不同施加量生物质炭对黑土中腐殖质组成和胡敏酸(Humic acid,HA)结构的影响,进行了盆栽试验研究,设置4个处理,分别为空白,生物质炭施加量为6、12、24 t·hm~(-2)。结果表明:施加生物质炭3年能明显提高土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量,SOC随施加生物质炭量增加而提高,不同处理SOC含量较空白分别上升3.61%、13.40%和30.64%;不同处理水溶性物质(Water-soluble substances,WSS)中有机碳含量较空白分别上升30.88%、86.29%和116.18%;不同处理胡敏素(Humin,Hu)中有机碳含量较空白分别上升5.44%、19.46%和51.16%;不同处理HA中有机碳含量较空白分别上升7.89%、13.60%和25%;不同处理富里酸(Fulvic acid,FA)中有机碳含量较空白降低13.11%、24.60%和45.90%。施加生物质炭3年,能使HA分子结构发生变化。相较于空白,不同处理H/C摩尔比值分别降低0.01%、0.03%和0.05%;相对于空白,不同处理O/C摩尔比值分别降低0.05%、0.11%和0.17%,不同处理在2920 cm~(-1)处相对强度分别提高0.38%、0.41%和0.49%,在1620 cm~(-1)处相对强度分别提高0.94%、0.24%和0.39%。施用生物质炭能提高HA缩合度,降低HA的氧化度,增加HA的脂族性和芳香性,使HA结构复杂化。
  • 香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响
  • 选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。
  • 丹江口水库水质评价及水污染特征
  • 在南水北调中线工程通水前夕,为了解丹江口库区水质状况及影响库区水质的主要污染因子,于2014年平水期(5月)、丰水期(8月)、枯水期(12月)对库区内26个点位表层水样进行采集,分别采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对库区水质进行评价。单因子评价结果表明,TN对水质评价结果有重要影响,参与评价时库区水质为Ⅳ类或Ⅴ类。综合污染指数法评价结果表明,库区水质整体处于中污染,平水期水质优于枯水期和丰水期,且丹江库区(DK)水质劣于汉江库区(HK);总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(CODMn)及生化需氧量(BOD5)为库区的主要污染因子。主成分分析法结果表明,库区水质主要受溶解氧(DO)、TN、BOD5及CODMn的影响;DK各点位主成分得分均值高于HK各点位主成分得分均值,也说明HK水质整体上略优于DK水质。
  • 密云水库上游流域地下水中氮素污染特征及影响因素
  • 为分析密云水库上游流域地下水中氮素的污染情况,于2014年7月和2015年1月进行了地下水样品的采集,应用域法和地质统计学方法等多元统计方法识别流域地下水中不同形态氮的时空分布特征,并解析土地利用类型、地下水埋深以及地表水对地下水中氮素的影响。结果表明:区域地下水的氮素污染不容乐观,29.73%的样品中硝态氮含量超标(10 mg·L-1≤NO_3~-≤20mg·L~(-1)),27.03%的样品出现严重超标(NO_3~--N≥20 mg·L~(-1))。从空间来看,地下水氮素具有空间自相关性,其中氨氮空间变异的随机性较大,硝态氮最小,硝态氮的污染主要发生在城镇人口密集区域;从时间来看,硝态氮污染呈逐年升高趋势,硝态氮的超标样品百分比从2008年的2.30%增长为2015年的25.71%,且年内变化表现为丰水期高于枯水期。各种土地利用类型中,城镇的氮污染最严重;硝态氮、亚硝态氮的含量随地下水埋深增加呈减小趋势;地下水氮污染浓度与流向有一定的联系,从上游至下游呈升高的趋势。
  • 水生植物对生态沟渠底泥磷吸附特性的影响
  • 以用于小流域源头区农业面源污染防控的3条生态沟渠为研究对象,采集入口处(S1)、中间段(S2)和出口处(S3)沟渠底泥,分析其属性和磷吸附特性。结果表明,沟渠底泥全磷含量在0.19~0.60 g·kg~(-1)范围内,且沿水流方向有增大趋势;草酸提取态磷(Pox)及有机质含量与全磷含量呈显著正相关(P〈0.01,R2=0.920和P〈0.05,R2=0.549,n=9);而底泥的p H值则随着水流方向有降低的趋势。Langmuir方程拟合吸附数据发现,底泥吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0)、磷最大吸附量(Smax)和磷吸附键能参数(Kc)分别为0.08~0.38 mg·L~(-1)、555.6~909.1 mg·kg~(-1)和0.18~0.52 L·mg~(-1)。样点S2(挺水植物梭鱼草和沉水植物绿狐尾藻交接种植区)的Smax最大、EPC0最小,样点S3次之,而样点S1的Smax最小、EPC0最大。这说明水生植物的种植和合理配置,不仅能够影响底泥基本属性的变化,且能增强底泥对磷的吸附作用,有利于降低生态沟渠的磷输出风险。
  • 腐熟堆肥为滤料的生物滤池对堆肥气中NH_3的去除效果
  • 为了研究腐熟堆肥作为生物滤池滤料对好氧堆肥过程中产生的NH_3的定量化去除效果,实验设计了将生物滤料进行灭菌和不灭菌两个处理,通过滤池对NH_3的去除率以及滤料物理化学性质的变化,分析腐熟堆肥作为生物滤料对于NH_3的去除机理以及定量化物理吸附作用和微生物转化作用的贡献大小。结果表明,腐熟堆肥作为生物滤料,在一定的滤池高度下可100%去除NH_3。在对NH_3的去除过程中,腐熟堆肥物理吸附作用贡献率为75%~80%,微生物转化作用的贡献率为10%~25%。NH_3在生物滤池中先通过物理吸附作用以铵态氮的形式被固定,然后经微生物转化为硝态氮。滤池最底部滤料承担着去除NH_3的主要作用,随着滤池高度的增加,滤料对NH_3的累积去除量逐渐减少。滤池不同高度与NH_3累积排放量的关系可用拟合方程表示,通过方程计算可知:对于灭菌的滤料,当滤池高度为50 cm时,NH_3去除率可接近100%;而未灭菌的腐熟堆肥滤料仅25 cm高度就可完全去除NH_3。腐熟堆肥∶砂土=4∶6(湿基质量比)混合而成的生物滤料,经过28 d的过滤处理后,滤料未发生酸化现象。
  • 外源菌剂对猪粪堆肥质量及四环素类抗生素降解的影响
  • 为了探讨不同外源菌剂组合对猪粪秸秆堆肥质量及猪粪中四环素类抗生素的降解影响,以猪粪为原料,秸秆为调理剂,分别设置了不加菌剂处理(CK)、添加白腐真菌处理(F)以及同时添加白腐真菌、氨化和硝化菌剂(FAN)三个处理,在自制的长方体翻转式好氧堆肥反应器中进行了猪粪秸秆的堆肥化模拟试验。通过定期采样,分析了堆肥的基本物理性质、氮素形态和其中有机碳(OC)、全磷(TP)、全钾(TK)和四环素(TC)与土霉素(OTC)含量的变化。结果显示:菌剂添加处理(F和FAN)对堆肥腐熟(种子发芽率)影响不大,但促进了堆肥中有机碳降解及全磷和全钾的增加,单一白腐真菌处理下的铵态氮的损失最小(0.24 g·kg~(-1));四环素和土霉素的浓度随堆肥时间显著下降,经过42 d两种抗生素降解率达90%以上(OTC、TC浓度〈5 mg·kg~(-1));白腐真菌起到加速堆肥中四环素降解的作用。
  • 种子发芽试验在低碳氮比堆肥腐熟度评价方面的适用性
  • 为了研究种子发芽率和根长与种子发芽率指数(GI)评价指标的关系、取值及其在低碳氮比堆肥腐熟度评价方面的适用性,以猪粪为堆肥原料,进行了两组堆肥试验。其中一组添加初始物料湿重15%的木本泥炭作为调理剂和固氮剂,另一组在添加相同比例木本泥炭的基础上再添加过磷酸钙进行优化,过磷酸钙的添加比例约为初始物料干重的16%。通过两种种子(萝卜种子和白菜种子)的发芽试验,结合概率统计原理对堆肥的腐熟度进行了评价。研究结果表明,两个处理在整个堆肥过程中均维持了较高的NH+4-N含量(1.77~3.40 g·kg~(-1)DM),而较高的NH+4-N含量是抑制种子根长伸长的主要原因。因此,将种子发芽率(SG)和相对种子根长(RRG)这两个指标相结合比种子发芽率指数(GI)这单一指标更能准确地评价低碳氮比堆肥的腐熟度,当SG≥70%且RRG≥50%时,表明堆肥已达到腐熟且对作物无盐害。
  • 高效纤维素分解菌群及锯末对动物粪便降解纤维素酶活与除臭效果的影响
  • 以自主培养的高效纤维素分解菌群和动物粪便为材料,设定锯末和菌群两个因素,以动物粪便中不加锯末和菌群为对照,采用2x4两因子试验设计,运用DNS法和硼酸、锌铵络盐吸收法,通过测定添加高效纤维分解菌(5%)对猪粪和牛粪降解过程中含水率、pH的变化,及添加菌群与添加不同比例锯末(0、5%、10%、15%)降解过程中酶活力和NH3、H2S的释放量,研究高效纤维素分解菌群对动物粪便降解效果的影响。结果表明:接种菌群的处理能够使不加锯末猪粪与牛粪的处理组含水率迅速下降,有效降低pH,并能使CMC(羧甲基纤维素)酶活力保持较高水平,且能明显降低NH,与H2S的释放量;锯末降低了CMC酶活力;添加菌群及10%锯末的猪粪与牛粪降解过程中,CMC酶活力升高,最大时分别达到2.54、2.33mg·mL-1,且减少了NH,与H2S的释放。
  • 一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N_2O排放的影响
  • 利用静态暗箱-气相色谱法对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统施氮条件土壤N2O排放特征进行周年观测,以探讨不同处理[对照(CK)、优化施氮(OPT)、优化氮肥一次性施用(OPT1)和控释肥(CRF)]土壤N_2O排放特征及土壤温度、湿度对土壤N_2O排放的影响。结果表明:冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N2O排放峰值主要出现在施肥+降雨或灌溉事件后,不同处理N_2O排放通量变化范围在-0.24~2.78 mg N2O·m~(-2)·h~(-1),平均排放通量23.88~65.46μg N_2O·m~(-2)·h~(-1),OPT1和CRF两个一次性施肥处理可以降低小麦和玉米基肥施用后土壤N_2O排放峰值,但未改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律;土壤含水量对土壤N2O排放有显著影响,且对夏玉米季土壤N2O排放影响大于冬小麦季;各处理土壤N2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间均无相关性;不同处理N_2O年度排放总量差异显著,与OPT处理相比,OPT1处理和CRF处理N2O年排放总量分别减少27.47%和22.80%。各处理N_2O排放系数介于0.28%~0.50%,均低于IPCC 1.0%的推荐值,且各处理产量之间没有显著性差异,因此一次性施肥技术能够在保证产量的前提下,有效减少冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N2O排放。
  • [专论与综述]
    多氯联苯(PCBs)污染土壤的生物修复(张雪;刘维涛;梁丽琛;陈晨;霍晓慧;李松)
    基于WebofScience数据库的土壤污染修复领域发展态势分析(串丽敏;郑怀国;赵同科;赵静娟;颜志辉;张晓静;谭翠萍)
    [污染生态]
    马缨丹对铜的生理响应及亚细胞分布特征(张春梅;张长锋;朱青青;贾永霞;罗弦;张世熔;李云;李婷)
    冬季农田杂草荠菜对铅的生理响应及积累特性研究(刘英杰[1,2,5];朱雪梅;林立金;杨远祥;杨占彪;邵继荣)
    [土壤环境]
    沈抚灌区农田土壤重金属污染时空变化特征及生态健康风险评价(安婧;宫晓双[1,2];陈宏伟;魏树和)
    羟基磷灰石+沸石对稻田土壤中铅镉有效性及糙米中铅镉累积的影响(邹紫今;周航;吴玉俊;周歆;朱维;曾敏;彭佩钦;廖柏寒)
    续断菊与蚕豆间作下土壤部分化学特征与Cd形态分布状况研究(谭建波;湛方栋;刘宁宁;李元;祖艳群)
    几种矿物材料对Cd污染土壤中Cd形态分布及植物有效性的影响(谢霏;余海英;李廷轩;张锡洲;郑子成;陈光登)
    模拟酸雨对羟基磷灰石稳定化污染土壤磷/镉释放的影响(马凯强;崔红标[1,2];范玉超;苏彬彬;胡友彪;周静)
    两种螯合剂单独和复合浸提土壤重金属效果的研究(刘丽芬;张晓文;李密;唐东山;姚娅;彭莹)
    冶炼厂周边农田土壤水稳性团聚体中镉的分布规律(郁红艳;阮文权;杨广龙)
    施肥对苏丹草修复石油污染土壤的影响(韩涛;赵志鹏;王莹莹)
    不同生物炭吸附乙草胺的特征及机理(王子莹;邱梦怡;杨妍;孙可)
    控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响(游萍;贾蓉;曲东;唐琚瑶)
    水基包衣控释掺混肥料一次性施用对单季稻氮素利用的影响(辛志远;王昌全;申亚珍;马菲;周健民;杜昌文)
    生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响(王冰[1,2];赵闪闪[1,2];秦治家;高强[1,2];娄玉杰;刘淑霞[1,2])
    施用玉米秸秆生物质炭对黑土腐殖质组成和胡敏酸结构特征的影响(孟凡荣;窦森;尹显宝;张葛;钟双玲)
    [面源污染]
    香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响(崔超;刘申;翟丽梅;周继文;张富林;刘宏斌;雷秋良;武淑霞;华玲玲)
    [水体环境]
    丹江口水库水质评价及水污染特征(朱媛媛[1,2];田进军;李红亮;江秋枫;刘琰)
    密云水库上游流域地下水中氮素污染特征及影响因素(鲁垠涛[1,2];冷佩芳[1,2];秦蔚[1,2];常天奇[1,2];刘芳[1,2];姚宏[1,2])
    水生植物对生态沟渠底泥磷吸附特性的影响(李红芳;刘锋;肖润林;何洋[1,2];王迪[1,2];吴金水)
    [废弃物处理及资源化利用]
    腐熟堆肥为滤料的生物滤池对堆肥气中NH_3的去除效果(袁京;杜龙龙;张智烨;李国学;张地方;江滔;杨青原)
    外源菌剂对猪粪堆肥质量及四环素类抗生素降解的影响(肖礼;黄懿梅;赵俊峰;周莉娜)
    种子发芽试验在低碳氮比堆肥腐熟度评价方面的适用性(罗渊;袁京;李国学;李恕艳;江滔;谭钧;邢文军)
    高效纤维素分解菌群及锯末对动物粪便降解纤维素酶活与除臭效果的影响(黄旺洲;张生伟;滚双宝;姚拓;朱建勋)
    [碳氮循环]
    一次性施肥技术对冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N_2O排放的影响(张婧;夏光利;李虎;朱国梁;牟小翎;王立刚;黄诚诚;江雨倩)
    《农业环境科学学报》封面

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