典型污灌区土壤中Cd的形态、有效性及其影响因子

采集了北京、山东、天津、河北及辽宁5个典型污灌区土壤,外源添加1.20mg/kg 的Cd,经过30d老化后,研究了不同污灌区土壤中小麦Cd的吸收、转运系数,同时利用离子色谱及WHAM6.0模型对污灌区土壤溶液性质及自由Cd²⁺形态等进行了测定.结果表明,不同污灌区土壤中,小麦根、茎叶对Cd的富集系数（BCF）与植株体内Cd的根-茎叶转运系数（TF）有显著差异;二种不同Cd敏感性小麦茎叶对土壤Cd的富集系数为0.064~0.465,最大相差626.5%,不同污灌区土壤Cd的富集系数大小表现为辽宁棕壤最大,山东棕壤最小;植株根-茎叶Cd转运系数（TF）表现为河北褐土>辽宁棕壤~北京潮土>天津潮土>山东棕壤.不同污灌区土壤中,自由Cd²⁺形态含量与Cd植物有效性呈显著正相关;植株根、茎叶中Cd含量与土壤中自由Cd离子含量的负对数[p（Cd²⁺）]呈显著（P<0.001）的负相关关系,方程分别为：y=-3.3106x+17.681（R²=0.929）;y=-0.3389x+1.7743（R²=0.916）.外源添加1.20mg/kg Cd土壤中,溶液自由Cd²⁺形态的变化值[△p（Cd²⁺）]与pH值、EC含量呈正相关,而与溶液中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺含量呈负相关.由此可以推断,由污灌引起的土壤中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺等离子含量的增加将导致土壤中Cd环境风险增大.     

污灌区盐分累积对土壤汞吸附行为影响的模拟研究

以受盐渍化和重金属汞双重胁迫的天津污灌区土壤为研究对象,探讨汞在盐渍化土壤中吸附的热力学及动力学特征.研究的盐分种类为污灌区土壤盐渍化进程中的主要盐分NaCl和Na2SO4,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0~5%.结果表明,Lanmguir方程和Elovich方程可以理想地拟合盐处理下土壤对Hg(Ⅱ)吸附的热力学和动力学过程.当加入的盐分为NaCl时,随着添加盐度的增长(0~5%),最大吸附量(Langmuir方程的参数qm)、吸附强度(Langmuir方程的参数k)迅速降低,分别由对照的868.64 mg·kg-1和1.32减少至添加5%NaCl的357.48 mg·kg-1和0.63,且使土壤Hg(Ⅱ)的吸附速率(Elovich方程的参数b)显著下降;当加入的盐分为Na2SO4时,随着盐度的增长,最大吸附量和吸附强度小幅下降,由对照降低至添加5%Na2SO4的739.44 mg·kg-1和1.18,对土壤Hg(Ⅱ)吸附速率影响不显著.土壤中Cl-和SO2-4含量对Hg(Ⅱ)最大吸附量之间可以用对数模型刻画,Cl-含量与Hg(Ⅱ)吸附速率之间表现为线性关系.研究表明,高浓度的NaCl环境极其不利于Hg(Ⅱ)在污灌区土壤中的吸附及固持,用含NaCl较高的污水灌溉作物很有可能会引起汞的二次污染,土壤的盐渍化趋势会使汞污染和释放趋势更趋严重.     

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞（THg）、甲基汞（MeHg）含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分（0、0.2%、0.5% NaCl）及外源汞（0、5mg/kg~Hg（NO₃）₂）,秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示：1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤MeHg含量提高了56.8%~76.8%,水稻MeHg含量增加了127%~171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中（0.2% NaCl）,秸秆还田处理导致土壤MeHg含量提高了92.2%~101.2%,水稻籽粒MeHg含量增长了52.8%~132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中（0.5% NaCl）,秸秆还田导致土壤MeHg含量降低了57.9%~88.6%,水稻籽粒MeHg含量降低了72.9%~86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.     

Na2SO4对古尔班通古特沙漠细沙盐结皮特性的影响

盐晶体胶结土壤颗粒形成的一层盐结皮层质地致密且强度较高,具有较高的抗风蚀能力,在土壤风蚀治理中具有重要作用.盐结皮特性与盐的种类及质量分数有关,为探究w（Na₂SO₄）对结皮特性的影响,选取古尔班通古特沙漠东南缘流动风沙土的主要颗粒（100~200 μm）,于70℃下在烘箱内进行13个w（Na₂SO₄）的12 h胶结试验,即风沙土中w（Na₂SO₄）为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、8.0%、10.0%、12.0%,分析w（Na₂SO₄）对风沙土盐结皮的表观、抗压强度及韧性特征3个抗风蚀能力指标的影响.结果表明:①随着w（Na₂SO₄）的增大,结皮表面颜色由红棕色变为浅红棕色再变为灰白色,表面盐晶越来越多.②w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时结皮表面平整,4.0%~7.0%时结皮表面呈现起伏"波浪状",≥ 8.0%时结皮表层遭孔隙应力破坏并脱离土体.③w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,样品抗压强度随着w（Na₂SO₄）的增加呈线性上升;≥ 3.0%时受孔隙压力破坏的影响,结皮抗压强度随w（Na₂SO₄）的增加反而下降.④结皮的韧性与w（Na₂SO₄）存在密切关系,w（Na₂SO₄）≤ 3.0%时,韧性随w（Na₂SO₄）的增加而增大,≥ 3.0%时韧性随w（Na₂SO₄）的增加反而减小.沙漠中风沙土主要组成物质是细沙（100~200 μm）,且主要粒径沙土结皮特性与自然风沙土的结皮最相似.所以,若采用质量分数为3.0%的Na₂SO₄胶结风沙土形成盐结皮,具有较好的抗压强度和韧性,且表面平整无破坏,胶结体具有较好的抗风蚀性能,可用作流动沙地的治理.      

污灌区盐分累积对外源汞在土壤中甲基化的影响

将汞同位素示踪剂~(199)Hg~(2+)(土壤背景含量的80%)加入不同盐分和盐度处理的盐渍化土壤中,利用多重标记稳定同位素示踪技术,研究盐分累积对外源汞在土壤中甲基化的影响.盐分种类为NaCl和Na_2SO_4,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0%~5%.结果表明,外源199Hg2+加入土壤后,在培养期间,土壤中CH_3~(199)Hg~+生成量变化趋势总体呈S型曲线,表现出迟缓-最大速率-稳定3个阶段,用Logistic方程可以理想拟合盐处理下外源汞添加入土壤后生成甲基汞的动力学过程.在未添加盐分处理的对照土壤中,甲基汞最大生成量为0.698μg/kg,最大甲基化速率为0.217μg/(kg·d).NaCl处理下,随着盐度的增长,外源Hg进入土壤后汞甲基化程度总体呈现先增长后降低的趋势.0.2%~0.6%盐度下,甲基化程度显著提高,0.4%盐度下最高,最大生成量和最大甲基化速率分别达到3.589μg/kg和0.415μg/(kg·d).盐度在1%~2%时汞甲基化程度与对照比较接近,高盐度(5%)对汞甲基化有明显的抑制作用.Na_2SO_4处理下,当盐度水平超过0.2%时,会显著抑制外源汞加入土壤后甲基汞的生成.     

黄土丘陵区侵蚀坡面CO2通量空间分异格局驱动机制

以黄土丘陵区不同有机碳水平的完整侵蚀坡面为对象,解析了CO₂通量的空间分异格局驱动因子及过程机制,并构建了CO₂通量的分段测算模型.结果表明：（1）侵蚀导致坡面土壤CO₂通量的空间分异格局,具体表现为沉积区（S）>对照区（CK）>侵蚀区（E）;有机碳水平的提高可以整体促进各部位CO₂通量的增加.（2）侵蚀可导致土壤水分、容重和团聚体稳定性降低,引起土壤养分流失,降低细菌、真菌多样性;沉积则引起相反的现象.侵蚀/沉积过程对土壤温度的影响并不显著.有机碳水平的增加可以有效改善土壤颗粒、土壤水分,增加容重,抑制土壤养分的流失、增加细菌,降低真菌多样性.（3）结构方程模型解析了侵蚀部位、土壤温度、土壤水分、有机碳（SOC）、水溶性碳（DOC）、微生物碳（SMBC）、真菌多样性、细菌多样性对于CO₂通量的多因素耦合驱动机制（R²=77%）,明确了土壤温度、土壤水分、微生物碳为CO₂通量的直接影响因子.在水热双因子模型的基础上,嵌入能够间接表征微生物活性和有效碳底物的C因子,分段（按照坡面侵蚀部位）建立T&M&C模型,可以较为准确地测算侵蚀坡面不同部位CO₂通量（R²>67%）.     

硫酸根自由基预处理剩余污泥产酸效能与机理

为了优化最适宜的预处理条件,探究了不同高铁酸钾（PF）亚硫酸钠（Na₂SO₃）投加量对污泥EPS剥离和有机物转化短链脂肪酸（SCFAs）的贡献情况.结果表明,Fe（VI）/S（IV）联合预处理对污泥结构,尤其是紧密附着层EPS有较强的分解作用.当PF/Na₂SO₃的物质的量比从0/1（单独Na₂SO₃组）增加至2/3时,SCFAs的最高产量由1169.5mg COD/L增加到4796.9mg COD/L（第4d）,是单独Na₂SO₃和PF实验组的4.5和1.6倍.同时,当PF/Na₂SO₃物质的量比为2/3时,溶解性糖类和蛋白质释放量达到最大值,分别为260.1和2212.2mg COD/L.因此,适宜剩余污泥发酵产酸的最佳PF/Na₂SO₃物质的量比为2：3.基于本研究结果,结合传统厌氧发酵各个阶段,阐明了Fe（VI）/S（IV）强化污泥产酸的机理,为采用基于SO₄^·-的高级氧化方法强化污泥发酵产酸技术的应用提供了理论基础.     

Na2SO4中毒SCR催化剂对SO3生成特性的影响

为研究Na₂SO₄中毒SCR催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂）对SO₃生成特性的影响,采用湿式浸渍法制备w（Na）为3%的Na₂SO₄中毒SCR催化剂,并通过N₂物理吸附/脱附、XRD（X射线衍射）技术、SEM（扫描电镜）、XPS（X射线光电子能谱）分析技术对催化剂的物理化学特性进行表征.结果表明:①随着反应温度的升高,所有催化剂上的SO₃生成率逐渐增加.当温度升至490℃时,SCR催化剂上的SO₃生成率为0.85%,而3% Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率高达1.36%.SO₄2-的存在导致V-O-S增多,从而促进SO₃的生成.②随入口ρ（SO₂）的增加,SO₃生成率呈下降的趋势.当入口ρ（SO₂）为1 000 mg/m3时,3% Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率为1.02%,而SCR催化剂上仅为0.60%.ρ（SO₂）对SO₃生成率的影响主要依赖于温度和催化剂活性位点数等.③N₂物理吸附/脱附、XRD和SEM表征结果表明,与SCR催化剂相比,Na₂SO₄中毒SCR催化剂表面有Na₂SO₄的积聚,出现了裂纹和大孔隙,催化剂的比表面积和孔容下降,这些变化均不利于催化剂的催化性能;XPS结果表明,Na₂SO₄的加入提高了表面化学吸附氧含量,降低了活性组分中w（V4+）/w（V5+）的值.研究显示,相比于SCR催化剂,Na₂SO₄中毒SCR催化剂上的SO₃生成率大幅增加.      

盐分对粉壤土氮转化的影响

采用室内恒温通气培养法,以北京地区耕作层典型粉壤土为对象,研究盐分对土壤氮素矿化和硝化的影响.实验设置了4个不同盐分〔以ρ（NaCl）计,分别为20,30,50和80 mg/L〕处理和对照处理,并在硝化实验的土壤中加入一定量的（NH₄）₂SO₄,分别在30 ℃恒温培养箱中进行为期105 d（矿化）和49 d（硝化）的培养实验.结果表明:在初期的培养中,低盐分有利于土壤氮素转化,ρ（NaCl）为20 mg/L的处理分别比对照处理的累积矿化量和累积硝化量多18.21%和1.87%;而在长期培养过程中,高盐分不利于土壤氮素转化,且ρ（NaCl）越高抑制越明显,其对土壤氮素矿化和硝化的抑制率达到67.92%和62.58%;土壤矿化势和硝化势随w（NaCl）分别呈指数递减,矿化速率常数和硝化速率常数与土壤中w（NaCl）为二次函数关系.      

不同电导率盐碱土壤固碳潜力

采集内蒙古河套灌区盐碱土壤(电导率EC为0.27mS/cm),利用NaCl调节土壤电导率为(0,10,20,40,80mS/cm),基于稳定碳同位素分析不同电导率土壤添加定量δ¹³C-CO₂后,土壤CO₂吸收量以及土壤难溶性无机碳含量(SIC)-δ¹³C值.结果表明,盐碱土壤能够吸收CO₂,随土壤电导率(EC)升高,土壤CO₂累积吸收量增加, S5(EC=80mS/cm) CO₂累积吸收量比S1(0.27mS/cm)高1.6640mg.土壤SIC含量(R²=0.7080,P<0.05)和土壤可溶性无机碳含量(DIC)(R²=0.6096,P<0.05)与土壤EC显著负相关关系.盐碱土壤吸收CO₂部分固存于土壤无机碳中,外源添加δ¹³C-CO₂,盐碱土壤SIC-δ¹³C值(-5.299‰ ~ -0.8341‰)显著增加.EC为20mS/cm土壤固相保存δ¹³C-CO₂总量最高1.276mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例30.28%最高;EC为80mS/cm固碳量最低为0.2749mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例5.579%.     

我国林地土壤有效态镉的影响因素及拟合模型

选取全国13个具有代表性的不同气候带和植被类型的森林土壤,通过外源添加重金属镉（Cd）,比较分析土壤Cd的固-液分配系数（K_d）和有效态Cd的分布特征,探讨了土壤/土壤溶液性质对K_d及土壤有效态Cd的影响,并建立了土壤K_d及有效态Cd的拟合模型.结果表明,在不同浓度Cd处理的土壤中,其K_d值的变化范围为0.91~623.66L/kg,平均值为53.11L/kg,最大值和最小值的差异达到684.37倍;土壤孔隙水中Cd浓度（PW-Cd）的变化范围为0.309~104.450mg/L,其最大值与最小值的差异为338;DTPA提取态Cd含量（DTPA-Cd）从未添加Cd处理的本底土壤C0至最大添加量128mg/kg,其最大值与最小值的差异分别为9和1.4倍.土壤溶液pH值与lgK_d呈显著正相关（R²=0.49,P<0.001）,其与PW-Cd含量呈显著负相关（R²=0.41,P<0.05）;单一的土壤溶液Mg²⁺可解释46%的DTPA-Cd的变异.在对土壤性质的回归分析中,并未发现有单一的主控土壤性质影响Cd的固液分配,当回归方程中加入其它土壤或溶液性质时,可在一定程度上提高拟合模型的预测能力.总之,土壤溶液pH值和Mg²⁺对K_d和有效态Cd含量的影响比较显著.     

外源硫诱导下的Desulfovibrio desulfuricans sub sp.EPS特性及对Zn(Ⅱ)的吸附

研究了3种外源硫(Na₂SO₄、Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D.desulfuricans sp.)的胞外聚合物(EPS)的胁迫/诱导作用。结果表明,在还原性硫源0.50g/L Na₂SO₃的条件下,EPS产量最高,为2104.39mg/g VSS,蛋白质含量为1888.52mg/g VSS,较胁迫/诱导前均提高了300%以上;其对Zn(Ⅱ)的吸附性能最好,为954.4mg/g EPS,提高了98.17%。三维荧光(3D-EEM)结果表明,胁迫/诱导后EPS中类酪氨酸均大量增加;傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明,胁迫后-OH、C=O、C-O-C等官能团均大量增加,在Zn(Ⅱ)的吸附中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,在还原性硫源(Na₂SO₃和Na₂S₂O₃·5H₂O)胁迫/诱导后,EPS中C-O/C-N、C=N和某种含氧基团(X)大量增加,可能是吸附Zn(Ⅱ)的主要基团。     

太湖竺山湾甲烷扩散通量及其驱动机制

选取竺山湾为研究区域,同时选取受人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年11月至2013年8月逐月连续观测,探讨外源输入及富营养化对CH4扩散通量的影响及其驱动机制,结果表明,竺山湾水-气界面CH4扩散通量显著(P＜0.01)高于湖心区CH4扩散通量,其平均通量分别为(0.193±0.049)mmol/(m...     

污染土壤中氟的人体胃肠吸收可给性影响因素及健康风险

于太原某氟污染场地采集16个土壤样品,通过体外模拟（in vitro）胃肠消化的方法,利用配制的模拟胃、肠液提取土壤中氟,研究其人体可给性,并分析人体可给性对风险评估结果的影响.结果显示,土壤中氟在胃、肠提取阶段的可给性分别为2.59%~6.57%和1.09%~2.52%,平均值分别为3.53%和1.44%.胃提取阶段氟的人体可给性浓度与土壤水溶性氟含量（P<0.01,n=16）、TFe （P<0.01,n=16）和TAl （P<0.01,n=16）呈显著正相关,肠提取阶段氟的人体可给性浓度与胃阶段氟的可给浓度（P<0.01,n=16）呈显著正相关.基于土壤水溶性氟和总铝含量能较好地预测氟在胃阶段的人体可给性浓度,基于氟在胃提取阶段的人体可给性浓度能较好地预测其在肠提取阶段的人体可给性浓度,模型相关系数（R²）分别为0.96和0.98.以土壤样品中总氟浓度为暴露浓度计算的健康风险分别是考虑氟在胃及肠提取阶段人体可给性的15.23~37.01倍和39.76~86.67倍.     

Effect of organic matter and pH on mercury release from soils

An investigation was conducted on the effect of organic matter(OM)and pH on mercury(Hg)release from soils.Hg release flux was measured using the dynamic flux chamber(DFC)combined with the Lumex multifunctional mercury analyzer in both laboratory experiment and field monitoring.The results showed that Hg emission from the OM-added soils was apparently low because of the high affinity of OM to Hg,resulting in the reverse order as the amount of OM addition.Meanwhile,Hg release flux from different pH value soils exhibited the same trend for both Hg~(2 )and Hg_2~(2 )treatment,increasing the Hg flux with pH value of soils increasing.The trend of Hg release in the pH dependence experiment has been well in agreement with that from the field test.In addition,Hg release seemed to be related to its species in the soil,the flux from Hg~(2 )-added soil was obviously higher than that of Hg_2~(2 )-added soil by the laboratory experiment.