淹水条件对不同土壤中稀土元素钕形态分布的影响

以旱作条件为参照,研究淹水条件对钕形态分布的影响.结果表明,淹水条件对内源钕B1态(水溶态、可交换态与碳酸盐结合)、B2态(铁锰氧化物结合态)和B3态(有机质及硫化物结合态)的分布无显著影响.对于外源钕,淹水条件使B1和B3态浓度增加,而B2态浓度则因土壤性质而异,中性土壤中浓度稳定,酸性和碱性土壤中浓度分别增高和降低,其机制有待进一步研究;淹水条件对黄红壤和黄褐土中外源钕无显著影响,而砂姜黑土则相反;两种条件下,3种土壤中B2和B3态浓度顺序相同,B2态浓度顺序为:黄红壤黄褐土砂姜黑土,B3态浓度顺序为:砂姜黑土黄褐土黄红壤,而B1态在黄红壤中浓度最大;外源钕有进入残渣态的趋势,但并不明显,且不同土壤的各形态对残渣态的贡献不同.     

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

土壤-小麦体系中稀土元素的形态和生物有效性研究

利用逐级提取法结合盆栽实验将外源稀土（La、Gd、Y、Ce和Sm）在土壤中的存在形态分为：水可溶解态、酸可提取态和有机质及硫化物结合态,并研究了这三种形态的稀土对小麦的生物有效性。研究结果表明：外源稀土进入土壤后主要以酸可提取态存在,不同形态的稀土浓度大小依次为：酸可提取态＞有机质及硫化物结合态＞水可溶解态。盆栽实验的结果表明,稀土元素主要富集在小麦的根部,土壤中酸可提取态、有机质及硫化物结合态的浓度和小麦中稀土的富集量有明显的相关关系。     

椰纤维生物炭及其硝酸改性对稻田土壤中Pb钝化的影响

通过土壤培养实验,并结合扫描电镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、同步辐射X射线荧光(μ-XRF)和傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)等光谱学技术,探明椰纤维生物炭(CFB)和硝酸改性椰纤维生物炭(NCFB)对稻田土壤钝化外源铅(Pb)的效果及其内在机制.与CFB相比,NCFB蜂窝状孔内壁更粗糙,且硝酸改性后CFB表面含C—O结构的醇酚醚类官能团量明显降低,含■结构的羧基类的官能团量明显增加.相较于培养150 d后的对照(不添加生物炭)稻田土壤,添加CFB和NCFB的稻田土壤中EDTA提取态Pb含量分别降低了39.7%和105.4%.添加NCFB的土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量显著降低且有机结合态和残渣态Pb含量则显著升高,SRXRF扫描结果可知外源Pb在富含Ca和Cu元素的CFB颗粒微区大量富集,在富含Fe、 Mn和Ti元素的土壤团聚体微区富集相对较少.另外,培养实验中,相较于无外源Pb时A-CFB和A-NCFB,有外源Pb时A-CFB_Pb和A-NCFB_Pb中的羧酸盐特征峰(1 384 cm^-1)...     

北京科教园区绿地土壤中多环芳烃的残留特征与潜在风险

科教园区绿地土壤环境质量关系到在其中学习、工作和生活的学生和教职员工的身体健康.本研究对多环芳烃(PAHs)在科教园区绿地土壤中的累积特征、主要来源、潜在健康风险及其与土壤有机质(SOM)的相关关系进行了分析.共采集了北京市城区20所学校和研究机构中的绿地土壤,使用自动索氏-固相萃取-GC/MS联用技术分析了16种PAHs在其中的残留水平.结果表明16种PAHs总浓度范围为194～6 988μg.kg-1,平均值为1 637μg.kg-1.中、高环的PAHs(4～6环)占到了总PAHs浓度的85%.源解析结果显示其主要来源是科教园区内部冬季供暖和食物供应过程中所燃烧的煤.聚类分析显示NAP与其余15种PAHs组份在来源方式上存在明显的区别.除NAP以外,其余15种PAHs含量与土壤有机质之间没有相关关系,推测这15种PAHs组份主要来源于近距离源的一次沉降.北京市科教园区绿地土壤PAHs对生活在其周围的人群产生的终生致癌风险较小,但其间接影响不容忽视.     

不同碳源刺激对老化污染土壤中PAHs降解研究

采用室内模拟试验,研究追加葡萄糖、DL-苹果酸、柠檬酸三钠、脲和乙酸铵碳源刺激下对老化污染土壤中PAHs的降解规律.结果表明,培养第1周内,添加碳源处理土壤CO2的释放量显著大于对照,其中外加DL-苹果酸处理土壤所释放的CO2量最大.各处理CO2的平均释放量顺序为脲>葡萄糖≈柠檬酸三钠≈DL-苹果酸≈乙酸铵>对照.添加碳源处理土壤所挥发的PAHs要显著小于对照,且3种PAHs的挥发量大小顺序为菲>荧蒽>苯并(b)荧蒽.添加碳源处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的平均降解速度均大于对照,其中添加DL-苹果酸和脲处理土壤中菲、荧蒽及苯并(b)荧蒽的降解较快.3种PAHs化合物之间相比较,苯并(b)荧蒽的残留比例最大,在72%～81%之间;其次为荧蒽,在53%～70%之间;菲最少,在27%～44%之间.     

不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.     

生物强化和生物刺激对土壤中PAHs降解的影响

采用生物强化(农田土中添加PAHs污染土或污泥)和生物刺激(PAHs污染土中添加(NH4)2HPO4)2种措施,研究了土壤中13种PAHs的降解及CO2的释放量.结果显示,农田土壤中的微生物对2~5环的PAHs都有较强的降解能力,添加污染土显著增强了对5环PAHs的降解,表明污染土中的微生物对高环PAHs的降解能力更强;添加污泥对促进PAHs降解的作用不明显,可能是好氧培养条件不适合厌氧菌的生长.添加N、P营养盐可显著提高污染土中3~4环PAHs的降解,但5环PAHs在添加和未添加N、P中的降解率始终较低,均小于10%.CO2的释放呈现先增加再降低,再略微增加直至平稳的过程,且与PAHs的降解高度响应,说明PAHs的降解与微生物活性密切相关.     

有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃纵向迁移的影响

为探索有机碳含量对土壤剖面中多环芳烃(PAHs)纵向迁移的影响,选取北京地区3条有机碳(TOC)含量明显不同的土壤剖面进行了土柱淋滤实验研究.结果表明,通过30 d(相当于北京地区3年的淋滤水量)的淋滤实验后,不同剖面中PAHs均存在不同程度的迁移现象,但剖面中残留的PAHs仍然主要富集在土柱表层0～30 cm土壤中,且中高环数PAHs的残留率明显高于低环数PAHs.TOC含量与PAHs的残留总量之间具有显著的正相关性,TOC含量越高,PAHs残留量越高.此外,TOC对不同环数PAHs迁移的影响程度存在差别,高环数PAHs受TOC变化的影响高于低环数PAHs.     

调理剂对多环芳烃污染黏性土壤热脱附的影响

黏性土壤具有颗粒细小和通透性弱等特点,会影响受多环芳烃(PAHs)污染的黏性土壤的热脱附效率,因此本研究选择6种调理剂(CaO、MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂CO₃和沸石)来改良黏性土壤,考察调理剂对PAHs污染黏性土壤热脱附的影响,分析了调理剂对黏性土壤塑性指数、pH、阳离子交换量、粒径的影响,探讨了调理剂对PAHs污染黏性土壤热脱附的影响机制.结果表明：(1)添加6种调理剂均提高了PAHs污染黏性土壤的热脱附效率,可有效去除总PAHs,并显著降低超标物质苯并[a]蒽(Baa)和苯并[a]芘(Bap)的残留浓度,其中在添加10%CaO条件下,总PAHs去除率最高,达97.48%.(2)分别添加6%的CaO、MgO、K₂CO₃调理剂后,黏性土壤塑性指数由18.55%分别降至14.38%、13.58%和15.25%,但添加Al₂O₃、Fe₂O<...     

土壤铜硒复合污染中金属形态转化及其对生物有效性的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了Cu、Se复合污染土壤中2种金属的形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,在未污染土壤中,Cu主要以残渣态存在,Se主要以有机结合态和残渣态存在.在外源Cu、Se污染土壤中,平衡后(14 d),外源Cu主要以铁锰氧化物结合态存在,Se主要以可交换态及碳酸盐结合态存在;小白菜收获后,土壤中的Cu向有机结合态转化,而Se向铁锰氧化物结合态转化.外源Cu与土壤结合程度(IR值)均随外源Cu和Se浓度升高而逐渐降低;而Se与土壤结合程度(IR值)与外源Cu浓度无关,随外源Se浓度升高而下降.S型曲线拟合方程表明,适量的Se(≤10mg.kg-1)可以促进小白菜对Cu的吸收,同样适量的Cu(≤400 mg.kg-1)能促进小白菜对Se的吸收.土壤的Cu、Se的IR值与小白菜体内Cu、Se含量呈显著负相关(P<0.05),小白菜种植前后土壤中可交换态和有机结合态铜和硒的变化量与小白菜地上、地下含量也呈显著相关(P<0.05).因此,土壤元素的IR值和作物种植前后该元素形态的变化量均可作为评价重金属生物有效性的指标.     

化学融雪剂NaCl和KCOOH对城市街道绿化土壤中重金属Pb和Cu迁移行为的影响

长期大量使用传统氯盐型融雪剂(NaCl)导致的城市环境问题引起了广泛重视,探究甲酸钾(KCOOH)等有机替代型融雪剂的环境效应十分必要.本研究采用土柱淋溶方法探讨0.01 mol·L-1、0.05 mol·L-1和0.1 mol·L-1不同浓度NaCl和KCOOH处理对沈阳市街道绿化土壤重金属Pb、Cu迁移行为的影响.结果表明NaCl和KCOOH处理浓度的增加显著提高土壤中Pb和Cu的释放量,且同浓度NaCl和KCOOH处理土壤对Cu的释放量均高于对Pb的释放量.两种处理下土壤对Pb、Cu释放量与土壤可溶性有机质含量显著相关表明胶体运移是重金属Pb、Cu迁移的主要方式.KCOOH对土壤胶体扩散的作用较NaCl更小,以及KCOOH处理下土壤氧化还原电位降低p H升高是KCOOH对土壤Pb和Cu释放量低于NaCl的主要原因.因此,与传统无机型融雪剂NaCl相比,有机型融雪剂KCOOH可一定程度降低城市街道绿化土壤中Pb、Cu的淋溶释放.     

寿光土壤中多环芳烃的污染特征及风险评估

以山东省寿光市为研究区域,采集了39个土壤样品,分析了26种PAHs的含量.结果表明,26种多环芳烃的浓度范围为120~1486μg/kg,平均值为(415±312)μg/kg.16种优控PAHs的浓度范围为84~1076μg/kg,平均值为(289±211)μg/kg.与我国其他区域非点源污染土壤相比,寿光市土壤中PAHs含量处于中等水平.采用克里格(Kriging)插值方法对寿光市土壤中PAHs的空间分布特征进行预测发现,该市PAHs高污染区位于东部开发区和西部工业园,高环与低环PAHs在空间分布上有明显差异.主成分分析结果显示,该市土壤中PAHs有3个主要来源,分别为液体化石燃料燃烧源、石油源以及煤燃烧源,其对主要来源的贡献率分别为44.7%、31.7%和23.6%.相关性分析表明,低环和高环PAHs与土壤有机质含量均显著相关,但低环PAHs的相关系数明显高于高环PAHs,表明低环PAHs更容易受到土壤中有机质的影响,而高环PAHs则受控于近距离沉降.对照荷兰的土壤管理标准,寿光市土壤中Flt和Phe超标较严重,TEQBaP以及致癌风险计算结果表明,寿光市土壤PAHs处于较低风险水平.     

不同有机物料对土壤N2O排放的影响与调控

通过向土壤施加15N标记的莴笋残体(处理R)、废纸浆(处理P)及二者混合物(处理RP),并利用不同的压力使其成为3种不同容重处理的土壤样本,进行密闭培养,定时测定土壤N2O排放量及土壤溶液中NO3-与NH4 的动态变化,以探讨N_2O的产生与调控机制.结果表明,8d N2O释放量为R处理最大,RP处理其次,P处理最小.短期内(8d)R处理N2O释放最大量为空白对照(CK)的15倍,增加了土壤反硝化作用;P处理在同期内不能增加N2O释放量,证明这种废纸浆可少量(<2.5%)施用于农田中.RP与CK、P处理比较,可以刺激微生物活性和增加土壤反硝化作用;与R处理相比较,可以增加氮的固定.增加有机质的添加量使同一容重水平的RP处理N2O释放量高于R处理.70%的土壤样本随容重增加N2O释放量增加.土壤容重的增加同时影响了废纸浆的分解速率和土壤溶液中NO3-与NH4 浓度.     

两种外源有机酸对土壤Cd形态及秋华柳Cd积累的影响

秋华柳(Salix variegate Franch.)因具有良好的重金属耐受和积累能力,常被作为重金属污染土壤修复工程物种.通过盆栽模拟试验,分析了不同浓度外源草酸和酒石酸处理下土壤Cd形态的变化和秋华柳Cd含量的积累特征,以探究外源有机酸在Cd污染土壤植物修复中的应用潜力.结果表明:添加外源酒石酸可显著降低土壤非有效性Cd含量,增加土壤中以可交换态Cd为主的有效性Cd含量,促进了秋华柳对Cd的积累,同时也显著提升了植株的富集系数,其中添加5 mmol/kg酒石酸的处理效果最佳.与CK相比,添加5 mmol/kg外源酒石酸可显著增加秋华柳根、茎和叶中的Cd积累量,地上、地下部分和全株的Cd积累量分别提升了62.2%、75.9%和78.4%,地上和地下部分富集系数分别提升了173.0%和178.8%.添加外源草酸对土壤有效性Cd含量没有显著影响,秋华柳根、茎和叶的Cd含量和积累量无明显提升.研究显示,添加较低浓度的酒石酸更有利于增加土壤中可交换态Cd含量和有效性Cd含量,促进秋华柳对土壤中Cd的吸收和积累,增强秋华柳对Cd污染土壤的修复能力,可应用于Cd污染土壤的植物修复.      

东北地区污染黑土中重金属与有机质的关联作用

通过对东北地区污染农田黑土剖面的取样调查,对重金属Cd,Pb,Cu,Zn在农田黑土中不同采样点的全量、有效态和有机质结合态的分布特征及其与有机质的关系进行了研究,并分析了土壤有机质对重金属有机质结合态的影响.结果表明,Pb以有机质结合态存在的量较大,能与有机质形成较多的络合物,而Zn的有机质结合态占全量的比例相对较小,Cd和Cu有机质结合态占全量的比例处于Pb和Zn之间.由于外源污染的影响,土壤有机质含量与重金属有机质结合态相关性并不显著.由于土壤样品的不同解离功能团结合重金属的能力不同,采样区的重金属有机质结合态未表现出明显的分布规律.      

芘在土壤不同粒径组分中的形态分布

以芘为PAHs代表物,采用土壤粒径分级和PAHs连续提取方法,研究了老化4周污染黄棕壤中芘在不同粒径组分中的形态分布.结果表明,供试土壤中芘主要以有机溶剂提取态和可脱附态存在,结合态残留量所占比例甚小;细砂粒、粉粒、粗黏粒和细黏粒中芘残留占原土总残留的比例分别为6.00%、4.66%、34.68%和40.88%.各粒径组分中各形态芘含量大小顺序为有机溶剂提取态>可脱附态>结合态,有机溶剂提取态和可脱附态是各粒径组分中芘残留的主要存在形态(占比98.82%以上),芘结合态残留量占比<1.18%.土壤中黏粒(包括细黏粒和粗黏粒)是芘可脱附态、有机溶剂提取态、结合态和可提取态残留储存的主要粒径组分.     

外源稀土在根际与非根际土壤中的存在形态

采用根际袋法研究了稀土在春小麦根际土壤与非根际土壤中存在形态的差别.结果表明,外源稀土进入土壤后,在根际土壤与非根际土壤中主要以残渣态形式存在,各形态含量的大小顺序为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态.小麦根系活动明显影响根际土壤中的稀土存在形态,根际土壤中的可交换态和铁锰氧化物结合态含量明显大于非根际土壤中的含量,而碳酸盐结合态有所下降,有机质结合态无明显变化.     

三峡库区消落带土壤邻苯二甲酸二丁酯静态释放特征

为了解特大型水库消落带优先有机污染物迁移转化规律,以邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为代表性优先污染物,采用静态淹水法研究了土壤中DBP浓度、上覆水离子强度、有机质含量等因素对三峡库区消落带土壤中DBP静态释放规律的影响.结果表明,消落带土壤中DBP在淹水前期由土壤向上覆水中迁移释放,该过程分为短暂但是释放速率较快的快速释放阶段和释放时间较长但释放速率较慢的慢速释放阶段,此过程可以很好地用二室一级动力模型拟合.随着土壤中添加的DBP浓度的增大,DBP向上覆水快速释放速率加快,而快速释放比例则减小;慢释放速率和慢速释放比例则正好相反.随着上覆水离子强度的增加,快速释放比例增加,使DBP向上覆水释放量增加.上覆水高浓度的DBP在淹水初期会抑制土壤DBP的释放而且使DBP释放达到最大值的时间延迟.上覆水添加腐殖酸后,快速释放速率、慢速释放速率和快速释放比例均增大,从而使DBP向上覆水的释放量也增加.     

石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.