不同地区土壤古菌群落对重金属污染的响应

为探讨农田土壤古菌群落结构与构建机制对不同类型重金属污染的响应特征及影响因素,采集高地质背景区、涉重金属企业和工矿区周边农田土壤样品,通过高通量测序,结合土壤理化性质,对土壤古菌群落组成及构建机制进行研究.结果表明,本研究区域内农田土壤重金属空间异质性高,镉污染较广泛,除工矿区部分土壤样本存在强生态风险,其他样本存在轻微的潜在生态风险.不同地区古菌群落结构差异较大,泉古菌门（Crenarchaeota）为优势菌门,占比62.7%~98.3%,其次为Halobacterota （1.1%~23.2%）.环境因子中,土壤有机质含量、pH、砷和铅含量与古菌群落显著相关（P<0.05）,是古菌群落结构差异的主要驱动因子.零模型分析表明本研究古菌群落在系统发育上聚集,确定性过程驱动古菌群落构建,有机质和pH等环境因子的异质选择作用主导古菌群落形成.因此,环境过滤的确定性作用最终驱动本研究古菌群落构建,环境异质性导致了古菌群落多样性和空间异质性,从而增强古菌抵御环境胁迫的能力,利于农田生态系统功能的稳定性和可持续性.     

苏北沿海某滩涂区土壤重金属含量及其污染评价

为揭示沿海滩涂快速发展区土壤重金属的污染风险状况,分别采用潜在生态风险指数法与内梅罗综合污染指数法,对苏北沿海某滩涂区土壤重金属(Pb、Cr、Cd、Hg和As)含量、污染风险及其空间格局进行了评价.结果表明:目前该滩涂区土壤环境质量总体良好,土壤重金属呈轻度潜在生态风险和警戒级综合污染水平,其趋势均为工业园区>居民区>镇郊农田>围垦滩涂;2种评价方法的研究结果均表明,工业发展和城镇化建设是驱动土壤重金属污染风险升高的主因,强烈的人类活动加速了土壤重金属累积,宜采用优化产业布局、加强监测监控和强化源头防治以防控和削减该区土壤重金属危害.      

某磷矿城镇土壤重金属污染及空间变异特征

文章以南方某磷矿城镇为研究对象,采用现场采样与实验室分析方法测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、As和Hg的含量,并对当地土壤重金属污染现状、潜在生态风险及空间变异特征进行研究。结果表明,该研究区内土壤综合污染程度较低,但As和Cd存在一定风险。污染指数法评价结果表明,该地区土壤以清洁和尚清洁为主,局部地区存在中度和轻度污染;土壤中各元素的污染程度为As>Cd>Cu,Ni、Zn、Pb、Cr、Hg无污染。潜在生态风险评价法结果表明,研究区部分土壤样品Cd存在中等风险,其他元素均处于低风险水平。地统计半方差函数结果表明,土壤中8种重金属具有中等程度的空间相关性,虽受人为因素的影响,但未破坏原有空间格局,其中As主要受自然因素影响,Cd同时受自然和人为因素的影响。在置信水平95%,允许相对误差10%的要求下,该研究的采样分析样品数能反映当地土壤的实际情况,为磷矿城镇土壤污染防治提供了依据。     

造纸废水灌溉对滨海盐碱退化湿地土壤中微生物的影响

以滨海不同盐碱化程度土壤,即棉田土壤(CS,含盐量0.37%)、轻度盐化土(SS,含盐量0.4%)、中度盐化土(MSS,含盐量1.41%)及重度盐化土(SSS,含盐量2.50%)为对象,研究了造纸废水二级出水灌溉不同盐碱化土壤中微生物的数量、分布以及土壤含盐量的变化。结果表明,造纸废水灌溉能显著提高不同盐碱化程度土壤的细菌、真菌、放线菌数量和土壤呼吸强度,又能缩小不同盐碱化程度土壤中微生物数量的差距。土壤盐碱化程度越高,细菌所占比例越大。废水灌溉条件下,CS和SS土壤含盐量在变化不大,而MSS和SSS土壤含盐量呈现先下降而后缓慢上升的趋势,但没有显著性提高。     

都柳江上游沿岸喀斯特地区土壤重金属污染及健康风险分析

以贵州省都柳江上游沿岸喀斯特地区为研究对象,根据空间系统法布设样点,共采集62个表层土壤样品.运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、人体健康风险评价模型、克里金插值方法和地理探测器模型,研究土壤重金属Sb、As、Cd、Pb和Cu的污染及人体健康风险空间分布特征.结果表明,研究区土壤Sb和 Cd含量分别是贵州省土壤重金属背景值的6.58和1.95倍.土壤重金属总体属于轻度污染,土壤Sb和As的轻度及以上污染面积分别占总面积的24.62%和20.97%,Cd轻度污染面积分布最广,占总面积的44.55%.研究区土壤重金属人体健康风险为低风险等级,儿童健康风险大于成人,Cd和Sb是人体健康风险的主要影响元素.由地理探测器分析可知,所有因子中地层对土壤中Sb和Cd人体健康风险空间分异的解释力最大,其余因子对土壤Cd的人体健康风险空间分异解释力大小依次为：土壤类型>海拔>距河流远近>土地利用类型>坡度;而其余单一因子对土壤中Sb人体健康风险空间分异的解释力均较低,其空间分异可能受到多重因子的复合影响.地层与Cd对成人和儿童的致癌健康风险呈显著正相关（p＜0.05）,相关系数为0.63,地层与Sb对成人和儿童的非致癌健康风险呈显著正相关（p＜0.05）,相关系数为0.43.Cd的最高人体健康风险概率主要分布在独山组和龙洞水组及邦寨组,Sb的最高人体健康风险概率主要分布在石牛栏组和邦寨组.因此,研究区内石牛栏组、邦寨组和独山组地层是该区域土壤重金属健康风险的重点防控对象.     

特色农产品生产基地土壤镉生态风险评价

以某省主要特色农产品生产基地为典型研究区域,在对土壤中重金属镉污染状况调查监测的基础上,分析了土壤镉的含量及污染特征,并采用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤镉污染进行了生态风险评价。结果表明:主要特色农产品生产基地土壤镉含量均值略高于全省土壤环境质量均值,超标率为23.7%;地质累积风险和潜在生态风险整体上分别属Ⅰ级轻度污染和Ⅰ级低值水平,生态风险程度较低,但镉含量空间分布不均,局部地区生态风险较高,存在安全隐患。     

多维复合空间视角下的黄河生态带构建——以黄河流域内蒙古段为例

黄河生态带建设是各地落实国家黄河战略开展的重要行动。本文以正面临林地、草地、湿地衰退,沙漠化、水土流失、盐碱化、生物栖息受影响等七大复合性生态问题的黄河流域内蒙古段为例,从整体性、系统性、独特性三方面提出了多维复合空间视角下黄河生态带构建的理论框架和实现途径。在流域层面,将林地、草地、湿地三类生态空间的环境质量评价结果和沙漠化、水土流失、盐碱化、生物四种生态过程的安全性评价结果叠加,构建低、中、高安全水平的流域综合生态安全格局。在河流层面,研判出黄河干流大堤外10 km和一级支流两侧2 km岸边带内低安全水平区域面积占比最高,由此判别出黄河生态带的构成和空间范围。进一步结合不同地域景观特征划定其保护修复与治理区划。     

生境过滤驱动庞泉沟华北落叶松林土壤真菌群落的构建过程

随机过程和确定过程的权衡作用对群落构建的影响机制是群落生态学研究的中心议题,也是目前群落生态学最具争议的问题.本研究以关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松林土壤真菌群落为研究对象,探讨确定过程和随机过程的权衡作用在局域尺度对土壤真菌群落构建的影响机制.通过土壤理化因子和优势真菌门的相关分析、冗余分析以及结构方程模型分析,表明土壤理化因子和地上植被多样性对真菌群落结构有显著影响,并且林下植被多样性对真菌群落结构的直接影响最大(1.185 8).由此推断确定过程对真菌群落的构建有一定的影响.真菌群落的β多样性表现为距离衰减的生物地理分布格局,由此推断随机过程(扩散限制)对真菌群落的构建有一定的影响作用.通过构建零模型分析,表明确定过程对真菌群落演替的贡献远大于随机过程,是本研究区真菌群落构建的主要驱动因子.并且确定过程的相对重要性随着海拔梯度而动态变化.由于零偏差值在本研究区都为负值,观测值的相似性小于期望值的相似性,由此推断生境过滤是群落构建的驱动因子.综上,确定过程和随机过程的权衡作用驱动了本研究区真菌群落的构建过程,且确定过程起主导作用.     

某炼铁厂遗留场地重金属污染空间分布特征及风险评价

以某炼铁厂遗留污染场地作为研究区域,共采集土壤样品598个、地下水样品7个,在详细调查研究区土壤和地下水重金属污染状况的基础上,运用多元统计分析结合GIS插值方法研究了该炼铁厂遗留场地土壤和地下水中重金属污染的空间分布特征,并通过污染负荷指数法和潜在生态指数法对研究区土壤重金属污染状况和潜在生态风险进行了风险评估。结果表明:研究区土壤中重金属浓度超标率依次为CdAsHgPbNi;土壤重金属污染以局部点状污染为主;受地层岩性变化的影响,土壤重金属污染羽范围随着地层深度的增加呈减小的趋势;地下水中重金属仅As浓度存在局部小范围超标现象,超标率为28.57%,主要原因可能是由于土壤中重金属在下渗过程中发生了一定的氧化还原反应,生成的产物溶解度较低,不易溶解于地下水中,加之局部地下水循环较快不利于地下水中各组分的进一步富集;研究区土壤重金属污染负荷指数P_(zone)=1.05,属轻微污染,土壤重金属潜在生态风险指数RI_(平均值)=714.16,存在极高的潜在生态风险,该炼铁厂3、4号高炉区域生产过程中遗留的重金属废渣是造成该场地土壤重金属污染和极高的潜在生态风险的主要原因。     

陕北不同沟道土地盐碱化现状及影响因素

沟道土地是陕北黄土丘陵沟壑区重要的土地资源。然而,当前对黄土高原沟道土地的盐碱化问题关注不够,对盐碱化的现状、发生机制和防治措施也缺乏深入系统的认识,知识储备不能满足生产实际的需要。本文以陕北黄土丘陵沟壑区自然和人为形成的沟道土地为研究对象,分别是延安顾屯新造耕地(治沟造地)、延川马家湾淤地坝土地和子洲黄土洼天然古聚湫土地,在这些流域内沿沟道采集土壤样品,测定土壤的电导率(EC)、p H值、含水量及粒度,分析土壤盐碱化的现状和影响因子。结果表明:马家湾淤地坝土地盐碱化最为严重,流域中游至上游均出现不同程度的盐碱化;顾屯新造地上游出现盐碱化,盐碱化程度较马家湾轻,而黄土洼古聚湫全流域未出现盐碱化。地下水位较浅是沟道土地发生盐碱化的主要影响因素,因此陕北沟道土地盐碱化防治应着力控制地下水位,建设良好的排水系统,加强排水。     

黑龙江省土壤盐渍化敏感性分析

土地盐渍化敏感性是指旱地灌溉土壤发生盐渍化的可能性。可根据地下水位来划分敏感区域,再采用蒸发量、降雨量、地下水矿化度与地形等因素划分敏感性级。从盐渍化单因子分析可知,在影响土地盐渍化敏感性的三个单因子中,有两个因子(蒸发量/降雨量、地下水矿化度)在全省平原区都为轻度敏感,只有地形因子略有差别,因此黑龙江省平原区土地盐渍化皆为轻度敏感。     

竖井排灌工程对环境影响的研究

新疆阿克苏地区乌什县依麻木竖井排灌工程是根据国务院批准的<塔里木河近期综合规划报告>、<阿克苏河流域灌区节水改造工程五年实施方案>中提出的在阿克苏河流域内新建的竖井排灌工程项目.项目的实施必将给乌什县秋格尔灌区的环境带来一定程度的影响.在系统地分析了项目区环境现状的基础上,从项目施工、水资源利用、地下水水位、灌区土壤盐渍化、社会环境等方面详细研究了工程实施后对灌区环境的影响.分析认为:竖井排灌工程不会对灌区的环境造成大的影响;不会影响灌区地下水资源的利用,相反还朝有利的方向发展;不会导致灌区地下水位的持续下降,更不会造成地下水资源的枯竭;工程的实施可以改善灌区内的土壤盐渍化问题.竖井排灌工程产生的灌溉效益达545.22×104元.最后为灌区的可持续发展提出了建议.      

滴灌背景下玛纳斯流域绿洲内外荒地土壤盐分时空变化趋势分析

干旱区内陆河流域土壤盐渍化主要集中于绿洲内灌溉农田,而对绿洲内荒地和外围荒漠（以下简称绿洲内外荒地）土壤盐分变化趋势尚不清楚。论文基于地理信息系统技术和数理统计学方法,利用玛纳斯流域绿洲膜下滴灌技术普及的初期2006年和近期2012年绿洲内外荒地0~100 cm土壤盐分数据,分析滴灌背景下干旱区绿洲南部、中部和北部内外荒地土壤盐分的0~30、30~60、60~100 cm深度时空变异的总体特征。绿洲内外荒地2012年0~100 cm深度土壤平均含盐量、阴离子含量和除Na⁺、K⁺以外的阳离子含量低于2006年的水平,土壤盐渍化类型由硫酸盐-氯化物类向氯化物-硫酸盐类转化,降低了土壤的碱性,有利于后备农业资源的开发和作物的生长;2006年玛纳斯流域绿洲内外荒地土壤盐分含量、阴离子含量和阳离子含量空间分布差异不显著,而2012年土壤盐分和除个别离子（Na⁺、K⁺、CO32-）外其他离子空间格局总体表现为绿洲中部含量最高;绿洲内外荒地土壤盐分时空变化趋势的主导因素是灌溉方式的改变和地下水的利用。玛纳斯流域绿洲内外荒地土壤盐分时空变化总体特征和可能驱动机制分析,将丰富对干旱区流域绿洲土壤盐渍化的趋势认识,并有助于干旱区后备农业土地资源的合理开发与利用。     

干旱扬水灌区土地资源承载状态演变分析

为解决干旱扬水灌区土地资源承载状态受多因素耦合影响而难以定量化描述的难题.本文以景电一期灌区为例,基于多级模糊评价理论构建评价指标体系,引入解决复杂系统模糊性及不确定性具有特有优势的云模型,结合黄金分割率法与云发生器原理集成了评语集标准云模型与状态层隶属度云模型,以组合赋权算法求解了指标权重,最终以云数字特征的形式对灌区1994年、2002年、2010年及2018年的土地资源承载状态进行了定量表述.结果表明:灌区各时期土地资源承载状态综合评价云分别为C₁(0.3175,0.0728,0.0131)、C₂(0.5846,0.0418,0.0117)、C₃(0.5315,0.0379,0.0098)、C₄(0.7045,0.0614,0.0144).结合云相似度分布特征可知,各时期土地资源承载状态分别为"轻微承载"、"临界承载"、"临界承载"及"承载安全".可知灌区土地资源承载状态自1994年—2018年主要经历了3个演变阶段,即1994—2002年为"快速改善期"、2002—2010年为"环境损伤期"、2010—2018年为"健康恢复期".该方法可为指导研究区及相似研究区寻求生产需求与生态保护之间的平衡机制提供有益参考.     

河套灌区地下水化学演变特征及形成机制

地下水资源是我国西北干旱区的重要资源,但不合理的开发利用导致系列生态环境问题,深入探究地下水化学演变特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义.以河套灌区永济灌域为研究区,综合运用聚类分析和因子分析等统计学方法,研究了该区域地下水化学演化特征并阐明了地下水化学的形成机制,说明不同因子的影响程度.结果表明,研究区地下水阳离子以Na⁺+K⁺为主,阴离子分别以Cl^-和HCO₃^-为主,且Na⁺+K⁺和Cl^-离子具有较高的空间变异性,是决定地下水盐化的主要因子,地下水化学类型以Cl-Na、HCO₃ ·Cl ·SO₄-Na和HCO₃-Na型为主;通过聚类分析,研究区地下水可分为4类（A₁、A₂和B₁、B₂类）,其中A₁类地下水为高矿化度Cl-Na型水,A₂、B₁和B₂类地下水主要为HCO₃ ·Cl ·SO₄-Na和HCO₃-Na型水,结合因子分析,该区域地下水化学主要受"盐化"作用、碳酸盐岩溶解作用和人类活动影响,影响程度分别占了45.976%、23.853%和16.678%.蒸发盐岩溶解和阳离子交换作用是研究区Na⁺和Cl^-积聚的重要来源,农业灌溉（对土壤盐分的淋洗）和干旱（蒸腾蒸发强烈）是地下水盐化的关键驱动因素.     

喀什噶尔河下游平原区地下水咸化特征及成因分析

为了揭示新疆喀什噶尔河下游平原区地下水咸化的分布特征和形成机制,综合运用数理统计、Duorv图、PCA-APCS-MLR模型、离子比值和水文地球化学模拟等方法,对2018年采集的69组地下水样品进行分析.结果表明,研究区地下水总体呈弱碱性,TDS的变化范围为573.0~16700.0 mg ·L^-1,地下水化学类型主要为HCO₃·SO₄·Cl、SO₄和SO₄·Cl型;咸化系数计算结果表明,从潜水至深层承压水咸化程度呈现出逐渐增加的规律;蒸发浓缩作用和溶滤作用是导致研究区地下水咸化的主要因素,从潜水至深层承压水碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化溶解和阳离子交换作用逐渐减弱,而蒸发盐岩的风化溶解持续加强,也是导致深层地下水咸化程度大于浅层地下水的首要因素;人类活动对研究区地下水咸化也产生了一定的影响;相邻含水层咸水的越流补给加剧了研究区地下水的咸化.     

河套灌区土壤水和地下水动态变化及水平衡研究

为探究田间土壤水及地下水在不同作物种植区、不同灌期等情况下的动态变化规律与水平衡特征,以春小麦、玉米、向日葵为典型作物,在河套灌区选取4块2亩的试验田,于2009年4-11月采集田间土壤及地下水样品进行研究.结果表明,不同作物地块间土壤含水率的变化差别主要集中在5-9月的作物生长期.夏灌灌水量不足,土壤含水率呈下降趋势,田间土壤水分变化属于“蒸腾蒸发消耗型”;秋浇期内水量充足,各地块各土层含水率均明显增加,田间土壤水分呈“入渗补给型”.各地块地下水埋深月均变化趋势基本一致,由于优先流的存在,地下水对灌溉降水响应快.本文定量研究了区域土壤水和地下水的变化规律,揭示了灌区水平衡要素间的相互转换关系,可为灌区科学合理的水资源管理提供理论依据.     

绿地再生水灌溉土壤盐度累积及风险分析

和常规水源相比,再生水常含有较高的盐分,因而再生水灌溉下土壤盐分的风险引起学者的广泛关注.以再生水利用程度较高的北京市为研究区域,分层采集了不同再生水灌溉历史城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了土壤电导率（EC）和钠吸附比（SAR）等盐分相关指标,探讨再生水灌溉下土壤盐分的累积特征,分析了长期再生水灌溉下土壤盐分累积的风险.结果表明,再生水灌溉下城市绿地和农田土壤EC1：5值和SAR1：5值均显著高于其对照灌区,这种差异在农田中更加显著.公园与农田中再生水灌区土壤EC1：5值较对照灌区分别上升了12.4%和84.2%;土壤SAR1：5值上升幅度分别为64.5%和145.8%.调查区土壤0～10 cm与10～20 cm土层间EC1：5值和SAR1：5值差异不显著.长期再生水灌溉会使盐分累积在土壤表层,同时土壤孔隙度有轻微的减小.在北京地区再生水用于城市绿地灌溉引起表层土壤盐渍化的风险不容忽视.     

河套灌区不同灌季土壤氮素时空分布特征分析

以内蒙古河套灌区东段乌拉特灌域为研究区,在春灌、夏灌和秋浇(2005年4月、7月和11月)3个不同特征灌季进行采样分析,应用传统统计学方法和地统计学中的普通 kriging 法,对研究区0～20cm土壤中氮污染物的空间分布特征进行了研究.结果表明,不同灌溉时期土壤中总氮、铵态氮和硝态氮的理论变异函数模型主要为球状、高斯和指数模型,与实际变异函数间的残差平方和在0.0009与0.1238之间,拟合效果较好;除11月铵态氮具有中等空间相关性外.其它参数均具有强烈的空间相关性;在4、7月土壤中总氮元素含量大体表现为东北高、西南低;研究区整体土壤总氮和硝态氮含量4月最高、11月最低,土壤铵态氮含量7月最高、11月最低.土壤中氮元素的上述时空变异受研究区地下水位、引水和农田排水不同期变化具有较大的影响.     

雄安新区唐河污水库残留污染物对地下水水化学动态的作用机制

唐河污水库位于雄安新区白洋淀西侧,污水库渗漏和污水灌溉历时长达40 a,包气带中累积大量污染物.识别污水渗漏和灌溉复合系统残留污染物对地下水水化学动态的作用机制,对雄安新区的水环境保护至关重要.利用水化学离子示踪及改进的氯碱指数等水文地球化学方法,解析浅层地下水水化学时空特征及演化机制.结果表明,污水库区地下水水化学类型为SO₄ ·HCO₃-Na型,平均污水混合比例为48.4%,阳离子交替吸附作用和岩盐溶解作用分别为地下水提供了29.9%和8.6%的钠离子;污灌区地下水水化学类型为SO₄ ·HCO₃-Na ·Mg型,平均污水混合比例为58.3%,阳离子交替吸附作用降低了地下水中8.1%的钠离子;降水和灌溉水的混合稀释作用导致残留污水混合比例和矿物饱和指数降低,促进地下水中钠离子与土壤胶体吸附的钙镁离子的交换作用.含水层反硝化作用能有效减少地下水硝酸盐污染.此外,污水库修复前后污水比例分别为61.5%和49.3%.污水渗漏和灌溉复合系统中长期滞留的污染物将在降雨和灌溉模式驱动下以不同程度的污水物理混合和水岩相互作用持续影响浅层地下水水质.