有机碳含量对多环芳烃在土壤剖面残留及迁移的影响

为了揭示有机碳含量(TOC)对多环芳烃(PAHs)在土壤剖面中迁移的影响,本文分析了北京地区部分典型的环境功能区(包括自然保护区、耕地、果园、农田、城区及工业区等)土壤剖面中多环芳烃和TOC的纵向分布特征,结合多环芳烃化合物的土柱淋滤实验,讨论了多环芳烃在土壤剖面上的纵向迁移特征.结果表明,不同环境功能区土壤剖面的土壤中多环芳烃的含量存在差异,且与TOC之间存在较强的正相关关系;土柱淋滤实验结果进一步证实,尽管具有不同TOC的土壤剖面中多环芳烃均可能向深层迁移,但TOC对土壤剖面中多环芳烃的残留及纵向迁移能力具有重要的影响,TOC越高,多环芳烃富集量越大,向下迁移量相对减少,反之相反;在TOC相同的情况下,多环芳烃的组成或结构特征对其在土壤剖面中的残留与迁移特征有明显的影响,淋滤水量、淋滤时间和添加PAHs量等对其在土壤剖面中的迁移作用也有一定影响.     

再生水灌溉对土壤性质及重金属垂直分布的影响

再生水利用是解决水资源危机的重要手段之一,再生水灌溉对土壤的影响一直是受到关注的问题.以北京市典型再生水灌溉区为研究对象,对选定区域土壤进行剖面取样、样品分析以及灌溉用水中的重金属含量的分析来确定再生水灌溉对于土壤中重金属含量分布的影响,同时分析了对土壤中总碳、总氮、有机质含量以及pH的影响.结果表明,凉水河灌区灌溉用水中重金属含量大于北野厂灌区灌溉用水,是其2.5～10.5倍.再生水灌溉导致土壤有机质、总碳、总氮含量增加及pH值降低.灌溉再生水有利于提高土壤肥力,但是也会提高土壤重金属累积的风险.再生水灌溉作为土壤重金属来源之一会对土壤表层重金属累积和迁移有一定影响,同时土壤重金属的迁移分布受到土壤有机质含量的影响,凉水河灌区有更多的重金属被植物吸收或进入更深土层中.     

山西小店污灌区土壤中多环芳烃的研究

选择典型的山西小店污灌区作为研究对象,采集小店污灌区的地下水样和土壤样,研究经过长时间、高浓度的污灌作用后,多环芳烃类物质是否有向深部迁移的可能性以及多环芳烃各单体的分布特征,并采用潜在危害指数法对污灌区重点监控指标进行筛选,结果表明:芴、菲、苊烯、荧蒽、蒽和芘6种单体易于向土壤深部迁移,这6种单体是地下水污染防治和水质安全保障的重要优控指标。该研究成果可为再生水回灌补给地下水的水质安全提供依据。     

环境污染及其防治 土壤污染及其防治

X53200701690典型污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布特征/肖汝(北京科技大学土木与环境工程学院)…∥环境科学研究/中国环科院.-2006,19(6).-49~53环图X-6研究了有污水灌溉历史的沈抚灌区、浑浦灌区和清原对照点3个土壤剖面多环芳烃(PAHs)含量的分布特征.结果表明,在美国EPA优先控制的16种PAHs中,沈抚灌区土壤剖面中检测出10种,浑浦灌区检出12种,清原检出8种.PAHs总含量峰值随着土壤深度的增加呈下降趋势,但最高值均未出现在0~2cm土层,而是分布在2~5和5~10cm土层.各剖面单组分分布以4~5环PAHs为主,主要污染物是荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[k…     

某污灌区污水-土壤-地下水污染物分布特征

通过对某污灌区灌溉水、土壤及地下水的取样分析,研究了灌区污染物的分布特征。结果表明:灌区主要污染物为重金属Zn、多环芳烃和农残六六六。不同污染物分布特征不同。重金属主要富集于土壤表层,如Zn大部分富集于耕植层中(0～30cm),但浓度过高,其可向深部迁移。多环芳烃按分子量可分为三类,小分子量芳烃迁移过程中降解转化显著;中分子量芳烃迁移至深部土壤和地下水,土壤各深度吸附量几乎相同;大分子量芳烃化学性质稳定,易吸附沉积于表层土壤和底泥中。农残六六六迁移深度至少可达50m。     

北京东南郊污灌区PAHs垂向分布规律

采用Eijkelkamp土壤采样器对北京东南郊污灌区进行了3个钻孔剖面采样,分析了土壤样品的理化参数,并且采用气相色谱-质谱联用仪对土壤样品的多环芳烃（PAHs）进行了定量分析,研究了土壤理化参数和16种PAHs从表层到5.5 m深的范围内垂向变化规律.结果表明,污灌区表层土壤中有14种PAHs检出,检出浓度在4～428 μg/kg之间,表层以下PAHs的检出种类显著减少,主要以2环和3环的萘、菲、芴、苊烯、二氢苊、荧蒽6种为主.粘粒含量、粘土矿物总量、阳离子交换容量以及总有机碳4个理化参数相互之间在垂向变化上具有一致性,均在0.05水平上显著相关.表层以下粘粒含量与低环PAHs在垂向含量变化也有较好的一致性,粘粒含量高的层位,PAHs含量也较高.从剖面PAHs含量变化可以判断,低环PAHs较易迁移,它们的迁移性强弱顺序为：二氢苊>芴>萘>菲>苊烯>荧蒽,其它高环PAHs难以迁移,仅在表层土壤中检出,说明在长期污灌条件下,迁移性较好的低环PAHs能够迁移到较深的土层中,有可能导致浅层地下水的污染.     

典型污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布特征

研究了有污水灌溉历史的沈抚灌区、浑浦灌区和清原对照点3个土壤剖面多环芳烃(PAHs)含量的分布特征.结果表明,在美国EPA优先控制的16种PAHs中,沈抚灌区土壤剖面中检测出10种,浑浦灌区检出12种,清原检出8种.PAHs总含量峰值随着土壤深度的增加呈下降趋势,但最高值均未出现在0～2 cm土层,而是分布在2～5和5～10 cm土层.各剖面单组分分布以4～5环PAHs为主,主要污染物是荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[k]荧蒽,低环PAHs含量峰值多集中在0～2 cm土层,中、高环PAHs大部分分布在5～10 cm土层.从单组分比值和母体多环芳烃比值可以看出,3个剖面的PAHs污染源来自于汽油、原油、煤的不完全燃烧,或通过污水灌溉,或以烟尘颗粒为载体通过大气干、湿沉降和风力输送进入到土壤环境中.      

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

Hydrus-1D软件在地下水污染风险评价中的应用

以北京市东南郊再生水灌区为研究区域,应用Hydrus-1D软件构建水流、溶质运移模型,模拟再生水连续灌溉入渗过程中水流在包气带中的运动,并以再生水中的典型有机污染物多环芳烃萘、菲为研究对象,模拟其随灌溉水在包气带中的迁移衰减反应过程,结合MapGIS 6.7,将Hydrus-1D的点模拟结果应用于大面积、区域性的污染评价,通过与研究区地下水萘、菲的背景值进行对比,分级评估地下水污染风险.结果表明,经过50年连续灌溉后,再生水灌区整体地下水萘、菲污染风险较低,萘的污染风险高于菲,灌区内高污染风险区域主要位于凤港减河、红旗干渠与凤官沟交汇处以及东风干渠、永乐河与通大边沟之间.     

典型土壤中多环芳烃纵向迁移过程模拟研究

选择北京潮土、清源潮棕壤、江西红壤和黑龙江黑土4种典型土壤,采用土柱淋滤模拟实验方法,以菲和芘为代表,对比考察多环芳烃在不同土壤中的纵向迁移过程,综合分析土壤基本理化性质对多环芳烃纵向迁移过程的影响。结果表明:土壤细颗粒(0～20μm)含量和土壤有机质是制约多环芳烃在土壤中纵向迁移的主要因素,容重和阳离子交换量对该环境过程影响不大。淋滤结束后土柱中多环芳烃残留量监测结果显示:北京潮土中,菲和芘的平均浓度最低,分别为8.81,9.94 mg/kg;黑龙江黑土中,两者的残留浓度最高,分别达14.62、17.02 mg/kg。最后,SPSS相关性分析结果表明,土柱中菲、芘的残留量与土壤细颗粒(0～20μm)含量的相关系数分别为0.99和0.93,与土壤有机质的相关系数分别为0.74和0.88。     

某市再生水灌区水土环境中PPCPs污染特征分析

为初步了解再生水灌区土壤环境中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征,识别灌区地下水中PPCPs的主要来源,对某市东南郊Y灌区内的淸灌区、再生水灌区以及湿地三种类型的场地进行了精细剖面钻探工作,采集不同深度土壤、灌区地表水及成井地下水样品,分别对其进行了常规指标和15种PPCPs浓度的测试.结果表明,不同场地土壤中PPCPs含量分布存在差异,土壤剖面中PPCPs含量总体表现为再生水灌区 > 清灌区 > 湿地.土壤中PPCPs总浓度平均值为15.6μg/kg,主要以卡马西平CBZ、苯扎贝特BF、吉非罗齐GF、氯霉素CP、吲哚美辛IM为主.灌区地表水中PPCPs总含量明显高于地下水,总浓度平均值分别为272.5ng/L和63.5ng/L,且地表水中,PPCPs含量呈现沿程递减现象.利用Multi-cell基本原理并结合推流的概念刻画PPCPs从地表穿透土壤包气带进入地下水的垂向输移过程,计算结果显示除卡马西平CBZ、甲芬那酸MA和萘啶酸NA外,其余9种PPCPs计算值和地下水中的实测值吻合良好,初步证实再生水是灌区地下水中PPCPs的主要来源.     

ICP-MS对再生水灌溉区土壤重金属含量的测定

采用ICP-MS(电感耦合等离子光谱)对北京市3个再生水灌溉区8种土壤重金属含量进行分析测定,并将其分别与当地井灌区土壤重金属含量作对比,探究再生水灌溉对土壤重金属含量的影响。结果表明:3个再生水灌区均存在不同程度的汞污染,土壤中的Cd、Ni、Cu和As含量均符合国家土壤环境质量一级标准,而Pb、Zn和Cr含量的最大值(39.90、103.1和120.3 mg/kg)未超过国家土壤环境质量二级标准;Ni和Hg在多数采样点出现重金属向土壤深层移动的趋势;与对照区(井灌区)相比,Cd在3个再生水灌区的土壤中含量均无显著变化,Hg含量仅在通州区大北关井灌区超过再生水灌区,其余6种重金属则呈现不同程度的重金属累积现象。再生水灌溉区土壤重金属污染并非一定由再生水灌溉所致,早期的污水灌溉和有机肥施用等也是不可忽视的因素。     

再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明：相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.     

不同再生水灌溉方式对土壤-辣椒系统中细菌群落多样性及病原菌丰度的影响

再生水是改善水资源布局和缓解传统水源短缺问题的一种合理且可持续的替代水源,但用于灌溉会引起土壤和作物中微生物群落结构和条件致病菌丰度变化,目前这方面的研究报道较少.本研究以辣椒为对象,设置再生水灌溉(DI)、清水和再生水混灌(MI,清水∶再生水=1∶1)、清水和再生水轮灌(RI)处理,以清水灌溉(PI)为对照,通过温室盆栽试验研究不同灌溉方式对土壤性质的影响,并基于高通量测序技术结合定量PCR方法探讨再生水灌溉下辣椒果实与根际细菌群落组成和病原菌分布丰度特征.结果表明,与清水灌溉相比,再生水直接灌溉增加了土壤EC值,而降低了pH值.16S r DNA高通量测序结果显示,在门分类水平上,Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria和Firmicutes是辣椒果实和根际共有的主要类群,其优势菌属Pantoea、Pseudomonas、Sphingomonas、Sphingopyxis、Luteimonas和Mariniflexile的相对丰度受再生水灌溉方式的影响较大.再生水灌溉分别使辣椒果实和根际中Legionella spp.和Pseudomonas syringae丰度显著增加,并且对病原菌丰度的影响差异较大.综上所述,再生水适宜作为农业灌溉用水,但不同灌溉方式可能不同程度上引入微生物污染问题,其中特定条件致病菌和植物病原菌值得关注.     

模型模拟土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响

为推动再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟了不同土壤性质、植被条件下土壤盐分的分布规律及累积趋势,探讨了土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响.研究发现,不同土壤初始含盐量下,经多年重复模拟后最终达到统一的平衡状态;而不同土壤质地下,随着灌溉年份的增加,壤土、黏壤土中的土壤ECe年均值逐渐增加直到平衡,砂壤土中的土壤ECe年均值逐渐减少直到平衡,平衡时土层中的ECe值砂壤土〈壤土〈黏壤土.3种植被下,大叶黄杨、油松的土壤ECe值增加量小于早熟禾;土壤盐分在土层中的空间、时间分布也均有所不同.此外,不同模拟情景下,土壤盐分累积都不会影响植被的生长（黏壤土除外）,但均出现轻度盐渍化（砂壤土除外）.     

再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响

为揭示再生水回灌农田所引入的阴离子表面活性剂对土壤结构性质与水流运动特征的影响,通过室内灌水入渗试验研究了再生水中阴离子表面活性剂浓度（0、0.001、0.01和0.1倍临界胶束浓度）、灌水频率（1d1次、2d1次、3d1次）、再生水-清水交替灌溉模式（纯再生水灌溉、再生水-清水交替灌溉）条件下受灌土壤容重、非毛管孔隙比、团聚体稳定性、土壤斥水性、地表入渗性能和入渗水流运动非均匀特征的变化规律.结果表明,随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流运动非均匀程度增大,从而也增大了农田灌水管理难度;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了土壤优先流运动的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率.     

再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响

为揭示再生水回灌农田所引入的阴离子表面活性剂对土壤结构性质与水流运动特征的影响,通过室内灌水入渗试验研究了再生水中阴离子表面活性剂浓度（0、0.001、0.01和0.1倍临界胶束浓度）、灌水频率（1d1次、2d1次、3d1次）、再生水-清水交替灌溉模式（纯再生水灌溉、再生水-清水交替灌溉）条件下受灌土壤容重、非毛管孔隙比、团聚体稳定性、土壤斥水性、地表入渗性能和入渗水流运动非均匀特征的变化规律.结果表明,随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流运动非均匀程度增大,从而也增大了农田灌水管理难度;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了土壤优先流运动的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率.