多氯联苯复合污染农田土壤的植物协同修复效应

采用田间微域试验,初步研究了紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天在不同栽培模式下对多氯联苯(PCBs)复合污染农田土壤的协同修复作用.结果表明,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对PCBs复合污染土壤的修复效果明显高于紫花苜蓿单作,其中紫花苜蓿-海州香薷混作、紫花苜蓿-海州香薷-伴矿景天混作种植120d后,土壤中PCBs含量比紫花苜蓿单作时分别降低43.0%和47.8%,强化效果显著.与紫花苜蓿单作相比,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作可有效提高植株总生物量,增强植物对土壤中PCBs的吸收富集能力.土壤PCBs同系物分析结果表明,种植植物可有效降低土壤中低氯代PCBs含量,植物混作栽培模式可以促进高氯代PCBs组分向低氯代PCBs组分的转变.可见,紫花苜蓿与海州香薷、伴矿景天混作对多氯联苯复合污染农田土壤具有较好的协同修复作用.     

多氯联苯污染土壤的植物-微生物联合田间原位修复

选择宿主植物紫花苜蓿(Medicago sativa L. ),同时接种苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)或/和地表球囊霉(Glomus versiforme),在田间试验条件下,研究植物-微生物联合作用对多氯联苯(PCBs)污染土壤的修复效应.结果表明,所有种植植物的处理,根际土壤PCBs 的去除率均高于对照,其中紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理,土壤PCBs 的去除率最高,达到42.6%,显著高于其他处理.土壤PCBs 同系物分析结果表明,所有种植植物的处理都增加了土壤中低氯代PCBs 的比例,特别是紫花苜蓿并接种根瘤菌的处理.接种根瘤菌明显促进植株的生长以及植株对PCBs 的吸收和转运.     

连续施用污泥堆肥土壤剖面中重金属积累迁移特征及对小麦吸收重金属的影响

通过大田试验,定量研究连续施用污泥堆肥后土壤剖面中不同重金属积累迁移和对小麦吸收重金属的影响,为科学确定农田土壤重金属环境容量和农田土壤重金属污染防控提供依据.结果表明,连续4 a施用污泥堆肥农田耕层土壤(0~15cm)中Cu、Zn含量随污泥施用时间和施用量增加而显著增加,污泥施用带入的Cu、Zn在耕层土壤中积累率最高分别可达到75.3%和85.9%;污泥施用量较高时,Cu、Zn向土壤深层迁移,本试验条件下Cu可迁移至15~30 cm土层,Zn可迁移至60~90 cm土层;连续施用污泥堆肥4 a后,0~15 cm土层中Cd、Pb含量显著增加,与对照相比增幅分别是57.2%~165.2%、13%~34%,60~90 cm土层中Cr、As、Pb含量也显著高于对照;连续施用污泥堆肥小麦籽粒中Zn含量显著增加,增幅为13.3%~47.9%.部分污泥处理小麦籽粒中的Cr、Pb含量超出国家食品卫生标准(GB 2762-2012);4 a小麦收获对各重金属累计携出率均低于10%,小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量大于秸秆,而对Cr、As、Cd、Pb的累计携出量小于秸秆.随污泥施用量的增加,小麦收获对各重金属累计携出率降低.确定农田土壤重金属环境容量时要考虑重金属在土壤剖面中的向下迁移量.     

多氯联苯污染农田土壤的原位生态调控修复效应

通过田间原位修复试验,初步研究了不同生态调控措施对多氯联苯(PCBs)污染农田土壤的修复效应.结果表明,经添加石灰、翻耕、种植紫花苜蓿、种植水稻等修复阶段后,土壤中PCBs含量呈显著降低,平均去除率达86.9%;同时也降低了土壤中类二英PCBs毒性当量.对土壤PCBs同系物分析结果表明,在调控翻耕与种植紫花苜蓿修复阶段,主要对低氯代PCBs进行降解去除;在种植水稻修复阶段,则主要降低了高氯代PCBs含量.结果还显示原位生态调控修复并未对土壤微生物生态产生较大影响.可见,该技术对于修复PCBs污染农田具有良好的应用前景与推广意义.     

城市污泥堆肥用于林业土壤基质的可行性研究

随着城市污水处理率的不断提高,污泥产生量日益增大.污泥中大量的矿物养分,为林木及作物的生长提供了充足的养分.但是污泥中的病原体、重金属及其它有毒有害物质会残留在植物体以及土壤中,并会对水体造成污染.经稳定化处理后的污泥产品是一种优良的有机肥.较农田而言,林地植物远离人群,且能避开人类食物链.因此,只要控制污泥施用量并按照相关操作规程,将堆肥污泥施用于林地将成为城市污泥又一可持续处置的出路.     

污泥植物处理后对玉米生长及土壤重金属含量的影响

为了探明植物处理后污泥作为肥料施用后对后续作物和土壤的影响,将植物处理后的污泥混于土壤,种植后续作物玉米(Zea mays),测定作物产量以及土壤和作物的重金属含量.结果表明,污泥施用2a后仍有肥效,其玉米生物量显著大于无污泥的对照处理,且单种植物处理后的污泥肥效要优于无植物或套种处理的污泥.施用污泥后的2a内,4季玉米的茎叶和籽粒Zn、Cd、Cu和Pb含量均符合饲料标准;但第3季以后玉米籽粒才可作为食用.施用污泥后土壤重金属含量随时间而下降,Zn的年消失率为32%~35%,Cd为28%~33%,Cu为18%~30%,Pb为15%~23%;施用污泥的土壤重金属年下降率高于对照和化肥处理.污泥施用于土壤2a后,表层土壤全Zn和全Pb含量与对照处理已无明显差异.     

污泥施肥时重金属镍对农作物的毒害研究

采用盆栽和小区试验,研究了在石灰性土壤中镍污染对小麦和水稻的影响;两种作物对土壤中镍的吸收、迁移和累积规律。建议农田污泥施肥时镍的控制标准为330PPm。     

广州市夏季大气中多氯联苯和多溴联苯醚的含量及组成对比

用GC-ITD-MS和GC-NCI-MS分别测定了广州市区4个代表性的地点大气中多氯联苯(PCBs)和多溴联苯醚(PBDEs)的含量.∑64PCBs的含量范围为307.2～2720.8 pg·m-3,含量处于世界中等水平;除工业区两侧的黄浦和天河2个采样点外,市区∑10PBDEs和BDE-209的含量范围分别为41.5～256.8 pg·m-3和116.3～888.7 pg·m-3,∑10PBDEs的含量和世界其它地方相当,而BDE-209的含量高于其它地区.PCBs中主要以三、四和五氯代PCBs为主,它们的含量占∑64PCBs的80%以上,同系物分布与国外不同,原因可能是我国曾生产和使用不同的工业产品.PBDEs中以四、五和十溴BDEs为主,其含量占∑11 PBDEs的80%以上,BDE-209、BDE-47和BDE-99是主要成分,表明污染主要来自于五溴和十溴联苯醚工业品4个采样点∑10PBDEs和∑64PCBs含量的分布表明这两类污染物有不同的排放源,PCBs主要来自于老城区,而PBDEs主要来自于新工业区.     

污泥施肥时重金属镍对农作物的毒害研究

采用盆栽和小区试验,研究了在石灰性土壤中镍污染对小麦和水稻的影响;两种作物对土壤中镍的吸收、迁移和累积规律。建议农田污泥施肥时镍的控制标准为330PPm。     

上海崇明岛农田土壤中多氯联苯的残留特征

在上海崇明岛采集了101个耕层土壤样品,利用GC-μECD测定了8种多氯联苯(PCBs)浓度,并对其进行多元统计分析,探讨了其可能的污染来源.结果表明,样品PCBs浓度范围为n.d.~261ng/g,均值为56.0ng/g,低氯联苯含量和检出率均较高.不同土壤利用方式对PCBs残留量有一定影响,表现为水稻田土壤>大棚蔬菜西瓜田土壤>露天蔬菜西瓜田土壤.主成分分析和相关性研究结果显示,土壤中低氯联苯同系物间相关性较好,污染来源可能为同一类.     

市政污泥堆肥对矿山废弃地生态恢复影响的研究进展

市政污泥作为城市污水处理过程中的副产物,含有大量的有机质和丰富的氮、磷、钾等营养物质,经堆肥处理后可用作矿山废弃地生态恢复的土壤改良基质.已有实验室模拟和场地规模研究结果表明,污泥堆肥的施用可同步实现矿山废弃地土壤基本理化性质改善、土壤微生物数量和代谢活性提高、植被的快速生长和生态功能的快速重建.污泥堆肥所含的氮、磷、有机质和重金属,在降雨渗流、微生物和植物根系的共同作用下淋溶进入水体或被植物富集,已有淋滤柱试验和短期植物种植研究结果表明,矿山有短期的二次污染风险,但风险可控.国外污泥/污泥堆肥用于矿山生态修复的案例证明,市政污泥经稳定化处理可促进矿山生态恢复,形成有效碳汇,而长期生态影响未来需要开展不同地域的场地跟踪监测并进行系统定量评估,从而进一步探讨该技术路线的可行性和安全性,同步实现市政污泥处理处置和矿山废弃地生态修复的双重目标,这也将成为未来评估市政污泥堆肥用于矿山生态恢复可行性的重要研究方向.      

影响不同农作物镉富集系数的土壤因素

农作物的Cd富集系数（BCF）受多种因素影响.为明确田间条件下不同农作物的Cd富集系数特征差异及土壤性质对其影响,分别在我国水稻、小麦和玉米主产区不同污染程度的地块上作物收获期采集土壤和作物籽粒点对点样品,研究水稻、小麦、夏玉米和春玉米的Cd富集系数特征及土壤性质对不同农作物的Cd富集系数的影响,并通过多元回归方程建立以上农作物Cd富集系数与土壤性质的定量关系.结果表明,在田间土壤中Cd含量范围为0.15~2.66 mg·kg^-1条件下,水稻、小麦、夏玉米和春玉米Cd富集系数的均值分别为0.915、0.155、0.113和0.102,水稻明显高于小麦和玉米,春玉米的Cd富集系数最低.土壤中的Cd含量与小麦、夏玉米和春玉米的BCF呈极显著负相关;土壤有机质（SOM）与小麦、夏玉米BCF之间的关系呈极显著负相关;土壤pH和阳离子交换量（CEC）对作物BCF也有影响.引入土壤Cd含量、pH、SOM、CEC等因素,建立水稻、小麦、夏玉米和春玉米的Cd富集系数预测方程.水稻、小麦、夏玉米和春玉米的BCF预测方程相关系数分别为0.423^*、0.796^**、0.826^**和0.551^**,均达到显著或极显著水平,可以较好地预测不同土壤条件下不同农作物的BCF值.     

Elemental content of soil,sorghum and wheat on sludge-injected agricultural land

The objective of this research was to determine the uptake of heavy metals by plants grown on sludge-injected soil. The study took place at the sludge farm owned by the Manhattan, Kansas, sewage treatment plant, where sludge has been injected since 1976. Soil and two crops, sorghum (Sorghum bicolor L. Moench.) and winter wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.), were sampled in 1980 after a total of 128 t ha^?1 of sludge (dry-weight basis) had been added to the soil (32 t ha^?1 year^?1). The control area, a farm next to the sludge farm, received only inorganic fertilizer. Four non-essential elements were analyzed (Cd, Cr, Ni, Pb), as well as nine essential elements (N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn).Soil in sludge-fertilized fields had more N, P, K, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, Cd, Cr and Ni than did soil from the control fields. In general, concentrations of essential elements in plants grown on sludge were similar to concentrations of essential elements in plants grown with inorganic fertilizer. Concentrations of non-essential elements were also similar, except for the following five exceptions, in which the sludge-treated plants had a higher concentration of the element than did the control plants: Cd in stems of sorghum; Cr in roots of wheat; Ni in roots and grain of wheat; and Pb in roots of wheat. Nickel in grain of wheat grown with sludge was within normal concentration ranges. Cadmium was at low levels in all plants, which indicated that, when sludge was layered below the surface of the soil, transfer of Cd from the soil to the plants was small. Sludge-injection appeared to be an effective method for fertilizing plants.     

不同作物对外源硒动态吸收、转运的差异及其机制

查明作物硒吸收、转运随生育期的动态变化,有助于更好地了解硒在土壤-植物系统中的迁移进而对其有效性进行调控.本文采用盆栽试验,研究了6种不同作物在8周生长期内对外源硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收和转运差异及可能机制.结果表明,作物对硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收规律显著不同.硒酸盐处理作物地上部和根部硒含量从种植3周后持续下降;而亚硒酸盐处理作物根部硒含量随生长逐步上升,地上部硒含量随生长呈先上升后平稳或下降的趋势.两种硒处理在整个作物生长期内都有硒的累积,但植物体内80%的硒源于前6周的吸收.6种作物相比,硒酸盐处理芥菜地上部和根部硒含量最高,小麦地上部次之,亚硒酸盐处理,胡萝卜地上部硒含量最高,地下硒含量最小,而相同硒处理菜薹、紫甘蓝和绿菜花地上部和根部硒含量相近.绿菜花、紫甘蓝、菜薹、芥菜和小麦对硒酸盐的转运明显高于亚硒酸盐,胡萝卜对两种硒的转运能力相当.生物稀释作用影响作物硒含量的动态变化,尤以硒酸盐处理最为明显,供试植物硒含量与其干重呈显著负相关,但生物量改变引起的稀释作用并不能解释其对两种价态硒截然相反的吸收规律.进一步分析发现,硒酸盐处理6种作物硒累积量与作物生长期土壤有效硒改变量呈显著正相关（P<0.05）,但亚硒酸盐处理却未发现此结果;6种作物硒累积量仅占亚硒酸盐处理土壤有效硒的0.5%~18.1%,而硒酸盐处理除胡萝卜外5种作物硒累积总量为土壤有效硒量的1.1~4.5倍,由此可见,作物对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是作物硒吸收和转运能力、土壤供硒能力及生物稀释综合作用的结果,在作物硒的强化中应该综合考虑.     

浅谈中国城市污泥的处置

城市污水污泥的处置已成为目前环境科学研究领域中的重要问题。中国是一个经济基础较为薄弱、可耕地有限的农业大国,而污泥中富含植物生长必须的有机质、腐殖质和矿质元素,其土地利用能改善土壤的理化性质,提高农作物产量,减少污泥对环境的二次污染,从而实现污泥的资源化、无害化、稳定化和减量化处置目标。概述了当前城市污泥处置的几种方法及研究进展,并就中国污泥处理处置和综合利用提出了相关建议。     

丘陵林地土壤酸化改良剂的集中施用-自然扩散修复技术研究

丘陵林地土壤酸化修复在维持林地生态系统生产力稳定中具有重要地位.本试验通过在丘陵林地坡顶集中施用石灰、污水污泥和联合施用石灰+污水污泥3种土壤酸化改良剂,研究了3种改良剂对丘陵林地酸化土壤的修复效果.结果表明:①联合施用污水污泥+石灰能够显著(P<0.05)降低土壤酸度,促进土壤有机质和氮素含量快速上升,增加土壤阳离子交换量(CEC),从而有效改良丘陵林地酸化土壤;②土壤改良剂在丘陵林地上坡位集中施用,能够通过径流和泥沙随坡体向下坡迁移的自然扩散机制,使丘陵大面积酸化土壤得到修复;③将城市污水污泥用于丘陵酸化土壤的修复,有利于解决城市污水污泥的污染问题,但只限于非经济林酸化土壤的恢复.     

城市污泥在矿区废弃地复垦中应用的可行性研究

通过对城市污泥和矿区土壤成分分析,研究了施用城市污泥对矿区土壤环境的影响。结果表明,利用污泥中大量的N、P、K和有机质以及污泥较强的粘性、持水性和保水性等理化性质不仅可以提高矿区土壤的肥力、迅速恢复植被,而且可以改善土壤的结构,从而达到复恳的目的。     

城市污泥对通菜-水稻土中有机污染物的累积效应

在水稻土上施用城市污泥及化肥盆栽通菜,应用GC/MS对通菜植株和土壤中的邻苯二甲酸酯(PAEs)和多环芳烃(PAHs)等7类43有机污染物进行系统分析,探讨通菜植株和土壤中其累积效应.结果表明,通菜植株中检出邻苯二甲酸酯、多环芳烃、氯苯类、硝基苯类、醚类和卤代烃类共6类28种化合物(胺类未检出),土壤中检出上述7类33种化合物,均以PAEs和PAHs为主,其总含量是其他类污染物的几倍或数十倍.不同处理的通菜和土壤中各类有机污染物的含量差别较大,均以个别或少数污染物为主.施用城市污泥增加了植株和土壤中PAEs和PAHs等污染物的含量.强致癌性化合物苯并(a)芘在通菜中被检出,在部分土壤中的含量超过加拿大土壤质量控制标准(1.0mg/kg).除佛山污泥处理的通菜对氯苯类和醚类的生物浓缩系数(BCF)大于1外,其余均小于1.0.     

长江水体多氯联苯和有机氯农药污染特征与通量研究

河流作为陆源持久性有机污染物(POPs)进入海洋的重要途径,其POPs污染问题备受关注. 为了解我国“十三五”时期长江水体多氯联苯(PCBs)和有机氯农药(OCPs)的污染特征,以2017年11月—2018年11月在长江大通站采集的表层水为研究对象,利用气相色谱-三重四级杆串联质谱仪(GC-MS/MS)测定水体中溶解态、颗粒态PCBs和OCPs的浓度,分析水体中溶解态、颗粒态PCBs和OCPs的污染特征,通过化合物组成特征和比值揭示水体中PCBs、OCPs的来源,估算输出通量,并从污染物浓度、年径流量及输沙量三方面加以比较. 结果表明:大通站水体中溶解态∑₄₁PCBs和∑₉OCPs浓度范围分别为0.059~0.29和0.21~0.52 ng/L,颗粒态∑₄₁PCBs和∑₉OCPs浓度范围分别为0.26~0.88和0.34~0.89 ng/L. 六六六(HCHs)、滴滴涕(DDTs)和氯丹(CHLs)均以历史使用残留为主,而PCBs存在新的输入. PCBs、HCHs和DDTs的总输出通量(溶解态+颗粒态)分别为0.57、0.35和0.29 t/a,远低于其他学者于2009—2015年得到的长江入海PCBs、HCHs和DDTs的年均通量. 研究显示,大通站水体中溶解态、颗粒态PCBs和OCPs的污染特征不同,大通站相对较低的PCBs、HCHs和DDTs的输出通量与长江流域过去10年污染物浓度、年径流量和输沙量的整体降低直接相关,溶解态PCBs、HCHs和DDTs浓度显著降低是重要因素. 研究结果反映了我国“十三五”期间提出的长江经济带“共抓大保护,不搞大开发”和近20年坚持履行《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》的重要成效. 今后应重点关注大通以下至长江河口的污染物跨介质分配和交换通量,以系统揭示长江输出POPs在区域污染物“源汇”关系中扮演的角色.