pH对黄棕壤重金属解吸特征的影响

对黄棕壤在pH 4~7不同吸附量下6种典型重金属(Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+、Ni2+)的解吸进行了测定。结果表明,6种重金属的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量占吸附量的比例随pH升高而降低。在试验条件下,黄棕壤吸附Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Co2+、Ni2+的平均解吸率分别为8.6%、14.3%、74.1%、9.2%、42.1%和36.9%,表明黄棕壤对6种重金属的专性吸附选择性和亲和力顺序为Cu2+、Pb2+ > Zn2+ > Co2+ > Ni2+ > Cd2+。     

长三角和珠三角农业土壤对Pb、Cu、Cd的吸附解吸特性

研究了长江三角州和珠江三角州10种代表性农业土壤对重金属Pb、Cu和Cd的吸附与解吸特性。结果表明:大多数土壤对重金属有较强吸附能力,土壤性质对重金属吸附与解吸行为有很大影响。其中,pH值是影响土壤对重金属吸附与解吸的最重要因素,土壤重金属吸附量随pH值增加而增加。土壤pH值和有机质或粘粒含量较高的土壤(如乌栅土、青紫泥田、黄斑田),其对重金属吸附能力高于pH值和有机质或粘粒含量较低的土壤(如黄筋泥、粉泥田)。重金属解吸量随重金属吸附量和土壤重金属饱和度增加呈指数增加趋势;土壤对重金属的吸附能力从强至弱依次为Pb、Cu、Cd;当3种重金属共存时,重金属之间竞争能力强弱顺序与吸附能力顺序相同。重金属之间竞争作用随土壤酸度和重金属污染程度的增加而增强。     

石灰性褐土中柠檬酸对土壤Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)吸附-解吸的影响

通过室内培养和吸附-解吸实验,研究了不同柠檬酸含量土壤对Cu2+、Cd2+吸附-解吸的影响.结果表明,土壤对Cu2+的吸附量随加入柠檬酸量的增加而明显增加,达到峰值后(柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1),吸附量随柠檬酸含量的增加而下降,即Cu2+的吸附曲线呈峰型.在低柠檬酸含量时,土壤对Cu2+的吸附量受Cd2+浓度影响较小,但随柠檬酸含量的增加,在低铜浓度处理(Cu2+浓度为600 mg·L-1,Cu600)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增大而增大,但在高浓度铜处理(Cu2+浓度为1000 mg·L-1,Cu1000)下,土壤对Cu2+的吸附量随Cd2+浓度的增加而减少.Cu2+的解吸量随柠檬酸含量的增加而总体上降低;相同柠檬酸含量下,Cu600处理下,Cd2+浓度为10 mg·L-1(Cd10)条件下Cu2+解吸量明显低于无Cd2+(Cd0)和Cd2+浓度为1 mg·L-1(Cd1)条件下.而Cu1000处理下,Cd2+的浓度对Cu2+解吸量的影响较小.Cd2+吸附量随柠檬酸含量的增加无明显变化,但随Cu2+浓度的增加下降明显,其中无Cu2+处理Cd2+吸附量极显著地高于Cu600和Cu1000处理,而Cu600和Cu1000处理间差异不显著,且土壤对Cd2+的吸附随镉添加量增加而增加;Cd2+的解吸量随柠檬酸含量的增加先增大后保持稳定,在柠檬酸含量为0.5 mmol.kg-1时达到最大,Cu600处理的Cd2+的解吸量显著地高于Cu1000处理.     

柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响

为了研究生物炭(BC)对重金属复合污染土壤的钝化效果以及环境条件变化后钝化产物的稳定性.在受Cd、Pb和Zn污染的土壤中添加不同比例的生物炭进行土培实验,两个月后,添加不同浓度的柠檬酸模拟植物根际环境条件,分析土壤环境条件变化后重金属钝化产物的稳定性.结果表明,与对照组相比,添加生物炭(5%和8%)显著提高了土壤的pH值、阳离子交换容量(CEC)、土壤有机质(SOM),而有效态重金属和重金属毒性浸出浓度均显著降低,且后者低于其国际标准.添加柠檬酸后,土壤pH值随柠檬酸浓度的增加呈现下降趋势;生物炭的添加比例一定时,有效态Cd(DTPA-Cd)和Cd的毒性浸出浓度(TCLP-Cd)随柠檬酸浓度的增加呈现先降低(2 mmol·kg~(-1))后升高(10、20 mmol·kg~(-1))的趋势,而有效铅(DTPA-Pb)和有效态锌(DTPA-Zn)随柠檬酸浓度的增加而上升.柠檬酸浓度一定时,有效态重金属和重金属毒性浸出浓度随生物炭的添加比例的增加而降低,当生物炭的添加比例大于5%时,TCLP-Cd和TCLP-Zn虽有所上升(与无柠檬酸相比),但均低于其国际标准.可见,生物炭可对重金属污染土壤进行有效修复,但随着环境条件的变化,被钝化的重金属会发生解吸和溶解释放,从而增强其生物有效性和环境风险,但当生物炭的添加比例较高时,会一定程度抑制重金属的解吸和溶解释放,Cd和Zn的环境风险仍处于可接受的安全水平.     

不同类型土壤对重金属的吸附特性

为了解重金属在土壤中的迁移转化规律,为确定土壤环境容量和治理土壤重金属污染提供理论依据,采用室内试验方法研究了采自山东的棕壤、黑龙江的黑土、陕西的黄棕壤和山西的褐土吸附Cu2 、Pb2 和Cd2 的特性及溶液pH、外加腐殖酸、溶液中重金属初始含量对吸附的影响.由振荡平衡法进行吸附试验,原子吸收分光光度法测定平衡溶液中重金属的吸光度值.试验结果表明:随着溶液中Cu2 、Pb2 和Cd2 含量的增大,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量逐渐增大.溶液pH值对土壤吸附重金属的影响因土壤性质和重金属特性的不同而不同.加入腐殖酸,4种土壤对Cu2 、Pb2 和Cd2 的吸附量明显减少.不同吸附模型拟合结果表明,4种土壤对Pb2 的吸附等温线都符合 Langmuir 方程和Freundlich方程,对Cu2 吸附等温线拟合的Langmuir 方程和Freundlich方程的相关性不理想,对Cd2 吸附等温线拟合符合Freundlich方程.     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

生物炭降低土壤中2,4,6-TCP有效性能力的评估

2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)作为杀菌剂、除草剂、防腐剂被广泛应用于农业,土壤中2,4,6-TCP污染引起了人们的关注。采用批平衡实验研究了2,4,6-TCP在4种土壤(乌栅土、红壤、黑土、潮土)中的淋溶迁移性,以及在生物炭和土壤中的吸附效果。结果表明,2,4,6-TCP在土壤中淋溶迁移性大小顺序为潮土乌栅土黑土红壤。2,4,6-TCP在4种土壤中吸附等温线采用Freundlich方程拟合最佳,在乌栅土、红壤、黑土和潮土中的吸附常数Kf分别为0.775 9、75.01、100.3和0.904 7。红壤和黑土对2,4,6-TCP有很强的吸附能力,吸附曲线呈较为明显的非线性,可能为表面吸附;而乌栅土和潮土的吸附能力很差,吸附曲线呈较为明显的线性,可能为分配作用。由不同原料(稻杆、果壳、椰壳)制备的生物炭对2,4,6-TCP吸附量有明显的差异,其中椰壳生物炭吸附效果最好。添加椰壳生物炭后,土壤对2,4,6-TCP吸附能力增强,生物炭在土壤-生物炭混合体系吸附2,4,6-TCP中起主导作用,且受土壤类型的影响。并通过模型评估生物炭修复2,4,6-TCP污染土壤的可行性,其中椰壳生物炭修复效率最高,去除土壤中50%的2,4,6-TCP所需椰壳生物炭用量为2 675 kg·hm-2。研究结果为生物炭降低土壤中2,4,6-TCP有效性的评估和修复2,4,6-TCP污染土壤提供了科学依据。     

干旱区绿洲灌漠土Cu、Zn和Pb的吸附解吸特征

土壤重金属吸附解吸是影响土壤系统中重金属移动性和归宿的主要过程,影响重金属的生物有效性以及重金属在食物链中的传递等.配制一系列不同浓度的重金属,灌漠土对重金属溶液进行吸附实验24 h以达到平衡,再用硝酸铵和乙酸铵进行解吸实验24 h以达到平衡.利用热力学吸附平衡法,对西北干旱区绿洲灌漠土重金属Cu、Ni和Pb的吸附解吸行为进行序批实验研究.实验结果表明:(1)灰漠土在常温下对铜、锌和铅重金属离子的吸附等温线符合Freundlich型吸附模式,灰漠土对重金属铜、锌和铅的吸附能力由强到弱的顺序为:铅,铜,锌.(2)硝酸铵和乙酸铵解吸重金属的量与灰漠土吸附重金属量呈现出线性正相关,乙酸铵解吸重金属的量比硝酸铵解吸重金属的量大,两种解吸剂对铜、锌和铅重金属离子的解吸能力由大到小的顺序都为:铜,锌,铅,说明了一般外源的铜、锌和铅进入土壤以后,铜和锌可能比铅容易向四周转移.(3)硝酸铵和乙酸铵的解吸率呈谷形曲线,开始时硝酸铵和乙酸铵解吸重金属量的百分比随灰漠土吸附重金属量的增加而减小,在吸附量达到某一特定值时,解吸率随吸附量的增加而增加.灰漠土对铜、锌和铅的吸附作用以专性吸附为主,被灰漠土吸附的铜、锌和铅重金属离子较难解吸.     

生物炭添加对土壤中抗生素和抗性基因的环境行为影响研究进展

近年来,土壤抗生素和抗性基因污染已成为我国新兴的环境问题,生物炭作为土壤改良剂施用到土壤后会影响抗生素和抗性基因的环境行为.本文从我国土壤中抗生素和抗性基因污染现状和潜在风险出发,概述了生物炭添加土壤对抗生素的吸附、解吸及老化的影响,分析了生物炭特性、土壤类型、抗生素种类,和温度、pH值、共存物质等吸附条件对生物炭添加土壤吸附抗生素的影响,阐述了生物炭添加对土壤中抗生素和抗性基因迁移、消散、生物有效性,以及酶和微生物的影响,并对生物炭控制土壤中抗生素和抗性基因的研究前景进行了展望,拟为土壤中生物炭调控技术的发展提供参考.     

动植物来源生物炭对水体中Cd~(2+)的吸附特性

以动植物来源(鸡粪便和小麦秸秆)的生物质为原料,在350和650℃条件下慢速热解制备生物炭并表征其理化性质,采用批量吸附试验研究不同吸附时间、溶液pH值和Cd~(2+)浓度条件下生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的pH值和灰分含量升高,芳香性和疏水性增强,极性减弱。相同热解温度条件下,动物来源的鸡粪炭pH值和灰分含量比植物来源的小麦秸秆炭高,芳香结构更完备。生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R20.99),吸附在12 h时达到平衡,吸附过程均由外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散共同控制,且后者是主要限速步骤。随着溶液pH值的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd~(2+)的吸附量均逐渐增加。Langmuir模型能很好地描述植物来源的小麦秸秆炭对Cd~(2+)的吸附行为(R2为0.970 3~0.981 5),Freundlich模型更适用于动物来源的鸡粪炭(R2为0.971 7~0.976 9),动物来源的鸡粪炭对Cd~(2+)的吸附效果优于植物来源的小麦秸秆炭。阳离子-π作用和沉淀作用是650℃生物炭吸附Cd~(2+)的主要机制。     

Evaluating losses in ecosystem services in nature reserves in Sichuan,China

Nature reserves have developed rapidly over the decades in China and play a significant role in the function of ecosystem services. The function of ecosystem services in nature reserves, however, has tended to decline in recent years due to natural hazards and human activities. Based on land use, the variation of ecosystem services value (ESV) during 2000–2010 in national nature reserves in Sichuan was evaluated. We analyzed the comprehensive effects of natural disasters and human activities on the decline of ESVs. Total ESV in the national nature reserves in Sichuan was approximately 2741.35 million US$ in 2000, 2616.81 million US$ in 2005, and 2499.06 million US$ in 2010, representing a decrease of 242.29 million US$, or 8.84%, in the decade. Forestland, grassland, wetland, and water bodies played vital roles in the function of ecosystem services, with an aggregated ESV of 99% of the total. The largest proportion of the total ESV was the protection of biodiversity at 48.6%. ESV of all land use types and single ecosystem services continued to decline during 2000–2010. A mechanism of adaptable risk prevention should be established, and unreasonable human activities should be avoided to protect ecosystems and to improve the functions of ecosystem services.     

森林土壤固碳机理研究进展

全球碳平衡中,土壤有机碳储量为2000 Pg,植被碳储量500 Pg,大气碳储量785 Pg,土壤中有机碳变化是影响大气温室气体含量的重要因素。中国人工林总量世界第一,可以通过造林树种的选择,增加森林土壤的碳汇功能,它主要通过4种机理来实现,包括稳定性有机-矿物复合体的形成、持久性封存的深层碳的增加、耐分解有机物成份的积累、以及土壤团聚体结构中碳的物理性保护。中国近年来对木材的需求上升,导致大量短轮伐期人工林的种植,采伐、火烧炼山、施肥与整地等营林措施对土壤碳汇功能形成重大影响。因而,通过加强对中国人工林土壤固碳机理的研究,通过人为措施实现具有较强固碳能力的森林类型,从而提高人工森林生态系统的固碳能力,它对中国减排增汇战略具有重要意义,而加强对不同营林措施对碳汇功能影响的研究是中国当前面临的重大课题。     

Is the antipredatory response in behaviour reflected in stress measured in faecal corticosteroids in a small rodent?

Predation risk has been shown to alter various behaviours in prey. Risk alters activity, habitat use and foraging, and weight decrease might be a consequence of that. In mammals, studies on physiological measures affected by risk of predation, other than weight, are rare. We studied in two separate laboratory experiments foraging, hoarding behaviour and expression of stress measured non-invasively from the faeces in the bank vole (Clethrionomys glareolus), a common boreal rodent. Voles were exposed to predation risk using odours of the least weasels (Mustela nivalis nivalis). Distilled water served as control. In the first experiment, we found that foraging effort, measured as sunflower seeds taken from seed trays filled with sand, was significantly lower in trays scented with weasel odour. Both immediate consumption of seeds and hoarding were affected negatively by the weasel odour. Females hoarded significantly more than males in autumn. In the second experiment, the negative effect of weasel odour on foraging was consistent over a 3-day experiment, but the strongest effect was observed in the first night. Foraging increased over the time of the experiment, which might reflect either energetic compensation during a longer period of risk, predicted in the predation risk allocation hypothesis, or habituation to the odour-simulated risk. Despite decreased foraging under predation risk, stress measured as corticosteroid metabolite concentration in vole faeces was not affected by the weasel odour treatment. In conclusion, we were able to verify predation-risk-mediated changes in the foraging effort of bank voles but no physiological stress response was measured non-invasively, probably due to great individual variation in secretion of stress hormones.     

中国水稻土碳循环研究进展

文章首先分析了水稻土在碳循环研究中的地位和重要性，进而对我目水稻土碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述，对其主要研究结论进行了深入的剖析。中国大而积的水稻土自1980年以来显示出有机碳库增加现象，说明水稻田对大气CO2可能产生汇效应。水耕熟化过程足有机碳的积累过程，水稻土的碳密度是早作土碳密度的2-3倍。水稻土的同碳能力与土壤的微团聚体的粒径有关。但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作朋与土壤微团聚体中矿物质、有机质和微生物的相互结合关系的层面上进行多学科研究。同时提出了今后我困水稻土碳循环的重点研究方向和领域，即从整体和系统的角度来研究碳循环和平衡，从不同的时空区域来研究碳循环的过程和强度。     

Lead in a residential environment in Jamaica

The background levels of lead in Jamaica in soils and sediments, estimated at 37 mg kg^–1, are relatively high compared with world averages. Several areas have values in excess of this due to mineralisation and pollution. One such is the residential Hope Flats/Kintyre area in which levels of lead up to 2.5% are found in the soils and up to 8 g kg^–1 in the water of the nearby Hope River. The blood lead levels of a sample of children were in the range 5.7–57 g dl^–1. The high lead levels suggest a potential health risk, particularly for the children. This can be minimised by programmes which include community education, case management and abatement to reduce the lead exposure.     

硝基芳香化合物的植物作用研究进展

硝基芳香化合物是环境中难以降解的污染物之一。因其用途广泛,大量残留于土壤,水体和大气中,造成的环境污染日趋严重。多种植物对该类污染物具有吸收、富集和代谢降解作用,利用植物对其环境污染进行治理是一种有效的方法。文章在总结国内外有关硝基芳香化合物的植物作用研究基础上,重点阐述了植物对硝基芳香化合物的吸收、转运和代谢过程,分析了吸收、代谢机理以及影响吸收的因素;硝基芳香化合物的理化特性、浓度和植物自身特性及其它外界条件都会影响植物对该类化合物的吸收,植物可以通过体内降解、体外联合代谢、根部释放酶催化的机制实现该类化合物的降解。目前,硝基芳香化合物进入植物细胞膜的机理认知不足,模拟模型缺乏有力数据验证;代谢机制中参与反应的酶、化合物等体系和反应产物环境特性仍不明确,植物修复可行性缺乏有力证据。未来将在模型预测构建、降解机理和修复工程的实际应用方面作进一步探究,以形成系统的认知,为硝基芳香化合物污染土壤和农产品的生态风险评价以及植物修复提供理论依据。     

中国公众参与环境管理的研究

回顾了中国公众参与环境管理的发展历程,分析了公众参与环境管理存在的问题。针对公众参与环境保护管理的有效性的影响因子,例如主观因素、传统背景、时效因素及执行技巧等进行一系列的探讨,并根据公众参与计划的设计构思、公众参与计划的关键两方面的讨论,提出增加公众参与环境保护管理有效性的一些建议。     

生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用

综合评述了生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用研究进展和热点问题,并进行了展望。国际上十分重视水层-底栖界面耦合过程的研究并已有一定基础,生物扰动作为海洋生态学的重要内容之一早在20世纪50—60年代就已开展了工作,但直到10余年前才真正开始定量研究,进入了实验模拟、现场观测与建立模型相结合的新阶段。国内的生物扰动研究尚处于起步阶段,加上技术方法落后,一直未能取得突破性进展。目前国内外关于水层-底栖界面生物扰动效应研究基本上都在海洋中开展,尤其在河口、近岸和浅海水域进行,湖泊和河流研究明显薄弱。作为水生态动力学的重要分支和前沿领域,生物扰动研究具有广阔前景。急需针对我国水域特点,引进先进的现场观测和室内测试手段,进一步揭示水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动机制,更精准和更详细地掌握水域中各种物质的生物地球化学循环的全过程,为控制水体内源污染释放、富营养化治理和生态建模等提供科学依据。     

Variation in male courtship costs in butterflies

A cost of mating is common to both sexes but has predominantly been examined in females. In species where males provide resources to females at copulation, male mating costs are expected to be high as nutrient provisioning enhancing female fecundity is assumed to carry costs. In addition, males frequently court females prior to mating, which is known to carry survival costs to both sexes. However, the magnitude and basis of variation in males’ mating costs remains largely unknown. Here, I examine the effect of nutrient provisioning and courtship on male longevity across full-sib families in the paternally investing green-veined white butterfly, Pieris napi. Copulating males suffered a survival cost as did courting males prevented from copulating, indicating the courtship component of mating is costly. Male P. napi release aphrodisiacs during courtship to promote mating, indicating that these compounds may also be costly to produce. Contrary to expectation, nutrient provisioning was not associated with reduced survival relative to males only allowed to court females, although it is possible that this could be masked by the potentially elevated courtship rates of courting males relative to mating males. Families differed in magnitude of reduced male survivorship, indicating a likely genetic basis to variation in costs of courtship and copulation. Male weight was unrelated to longevity and mating success, whereas longevity strongly influenced male mating success, indicating lifespan is an important male fitness trait in this species.