典型冰川退缩区铅的来源、累积及历史沉降——以青藏高原海螺沟冰川退缩区为例

为探究青藏高原东部陆地生态系统中铅的来源、累积分配过程及百年来大气铅的沉降状况，以贡嘎山海螺沟冰川退缩区为对象，利用冰川退缩区样地年龄可确定的优势，对160年来完整的植被演替序列进行了系统研究.采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了土壤和植物样品中的铅以及其他微量元素的含量，明确了铅在该地区生态系统中的含量和储量变化格局，并采用主成分分析（PCA）解析了土壤铅的潜在来源，评估了历史沉降铅的累积速率.结果表明，森林有机土壤是大气铅的重要汇集区域.大气沉降的铅主要累积于O层中，而C层土壤铅含量相对较低；植物地上部以树枝和树皮铅含量最高，树干铅含量最低.植被序列中不同树种的铅储量变化趋势和植被演替趋势成正相关.在植被生长期，铅储量因生物量增加而不断升高，而随着演替过程中植被的死亡而降低.整个演替系统铅的储量随冰川退缩时间显著增加，至1936年样地的云冷杉顶极群落达到最大值.PCA源解析表明有机土壤中57%左右的铅来自于人为来源铅的大气沉降过程，即外源污染的大气沉降是贡嘎山中铅的主要来源.进一步分析表明，中国西南地区和南亚地区（印度、孟加拉国等）是主要的污染潜在源区.在百年尺度上，大气来源沉降铅在冰川退缩区的平均累积速率为（8.87±3.55） mg/（m²·a）.此研究为探究铅在陆地生态系统中的来源、分配及累积，理解未来全球变化对铅的环境地球化学过程影响提供了经典范例与数据依据.     

喀斯特森林群落不同演替区土壤铅污染评价

为探讨自然条件下退化喀斯特森林不同演替阶段植物群落表层土壤中的Pb含量及其潜在生态风险,该研究选取中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站的陈旗小流域为研究区,分别对流域内5个演替阶段植物群落表层土壤中的Pb含量进行了测定分析。结果表明:(1)研究区表层土壤中的Pb含量主要分布在59.75～163.00 mg/kg之间,平均值为123.74 mg/kg,不同演替阶段植物群落表层土壤中的Pb含量均远高于贵州省A层土壤Pb含量的背景值。(2)随着喀斯特森林群落演替的正向进行,表层土壤中的Pb含量呈现出递减趋势且群落间的差异极显著(p0.01),空间变异主要是由植被状况等自然因素的结构性变异引起的。(3)研究区各演替阶段植物群落表层土壤中的Pb含量单因子污染指数的评价结果均为较严重,地积累污染指数的评价结果均为中度污染,内梅罗综合污染指数的评价结果均为重度污染,而潜在生态风险指数的评价结果均为无风险。     

基于碳氮化学计量探究植被格局变化对土壤汞累积的影响

以位于青藏高原东缘的贡嘎山海螺沟冰川退缩区为研究对象,基于有机土壤中汞、碳、氮的含量变化及化学计量关系,探讨了植被格局变化对土壤汞积累分布的影响.结果表明,有机土壤形成前期(10年尺度内),不同林分均因凋落物快速降解导致碳、氮含量显著降低与汞的络合位点增加,致使土壤中汞呈现强烈的富集效应;有机质后续的慢速降解矿化过程(10年至百年尺度)中,植被类型的影响作用明显,不同林分下有机土壤中汞的积累模式存在显著差异.针叶林有机层土壤汞浓度(277.54±117.19) ng/g大于演替前期阔叶林(204.23±14.38) ng/g的值.在有机质慢速矿化阶段中,阔叶林土壤汞随深度递减,而针叶林土壤汞基本保持恒定,这与针叶凋落物中氮含量(2.11%±0.20%)较阔叶(2.64%±0.10%)低,使得其针叶凋落物降解矿化速率变慢有关.此外,阔叶林分有机土壤中Hg/C随C/N增加而显著降低,但由于针叶林不同的凋落物输入特征和汞积累模式,其Hg/C与C/N不再呈现显著负相关.     

基于InVEST模型的北京山区森林生态系统碳储量评估分析

本文基于北京山区遥感影像数据和标准样地调查数据,利用In VEST模型碳储量模块,评估分析了北京山区森林生态系统的碳储量。结果表明,北京山区森林生态系统的平均碳密度为99. 95 Mg/hm~2,其中乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层平均碳密度分别为10. 51、3. 16、0. 86、8. 61、76. 81 Mg/hm~2。植被碳密度与土壤碳密度呈现显著正相关关系,土壤碳密度与凋落物碳密度呈现显著正相关关系。各林分类型平均碳密度表现为落叶针叶林(153. 99 Mg/hm~2)针阔混交林(132. 45Mg/hm~2)落叶阔叶林(125. 10 Mg/hm~2)常绿针叶林(111. 78 Mg/hm~2)灌木林(72. 26 Mg/hm~2)。北京山区森林生态系统总碳储量为77. 41 Tg,其中乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层的碳储量分别为8. 14、2. 45、0. 67、6. 67、59. 48 Tg。各林分类型总碳储量表现为落叶阔叶林(43. 23 Tg)灌木林(25. 90 Tg)常绿针叶林(6. 21 Tg)针阔混交林(1. 42 Tg)落叶针叶林(0. 65 Tg)。落叶阔叶林和灌木林是北京山区森林生态系统碳储量的主要贡献者,分别占55. 84%和33. 46%。在北京山区各个区县中,怀柔区碳储量最高(15. 37 Tg),平谷区碳储量最低(4. 89 Tg)。北京山区森林生态系统碳储量分布不均,总体表现为北京山区北部区县较高,西部区县偏低,中部和东部最低。     

流沙湾重金属变化特征与潜在生态风险评价

用ICP-MS对2008年流沙湾海水和沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属含量进行了测试和分析。结果表明,在所调查的14个站位中,流沙湾水体中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量分别为(1.94±0.09)μg/L,(0.70±0.06)μg/L,(13.11±0.81)μg/L,(1.16±0.13)μg/L,(2.42±0.03)μg/L;表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的平均含量(10.16±1.34)mg/kg,(62.46±4.42)mg/kg,(86.74±18.65)mg/kg,(0.50±0.03)mg/kg,(22.81±2.80)mg/kg。流沙湾水体中Cu、Zn、Cd含量夏秋季高于冬春季,Pb冬夏季高于春秋季节,Cr含量季节变化不明显;各重金属元素在不同水域含量水平大致相当。表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cr夏季含量高于春季含量;Cu、Pb、Zn等元素在沙嘴处含量较高。生态环境质量评价结果表明,流沙湾水体未受到Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等重金属元素的污染,水质优良;流沙湾表层沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr和Zn等元素的潜在生态危害轻微。     

海螺沟冰川退缩区原生演替中土壤重金属的积累

以海螺沟冰川退缩区形成的原生演替序列为载体,研究近127年土壤形成过程中重金属贮量的积累过程并反演其污染历史。研究表明:(1) Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb这8种常见重金属元素在原生演替不同阶段的含量特征不尽相同,但Pb、Zn、Cd在土壤表层存在明显富集,在半分解层中富集系数分别达4. 23、5. 04、37. 18,在全分解层中略有下降;(2)随演替的发展,表层土壤中Pb、Zn、Cd的贮量均随演替不断增加,到演替末期分别达13. 01、32. 19和0. 68 kg/hm~2,但积累速率均于1965年左右达到峰值,这可能与该时期大气污染特征有关;(3)除大气沉降外,凋落物的归还也是影响表层土壤Pb、Zn、Cd变化的重要因素。     

喀斯特小流域植被-土壤系统钙的协变关系研究

分析和探讨了贵州花江峡谷查尔岩小流域不同生态系统中土壤和植物中总钙与不同存在形态钙的含量及其相互之间的关系。研究区土壤中,不仅总钙含量(平均1.8%)高,而且交换态钙含量(平均占总钙含量的50.9%)也很高,与土壤总钙含量显著正相关。植物总钙含量(平均在1.2%-3.2%之间)高,且在不同层次间有较大的差别,灌木层钙含量(平均2.3%)大于草本层(平均1.2%)。不同物种间钙含量变化也较大,在研究区所有物种中构树钙含量最高(平均3.2%)。植物中三种形态钙(水溶性钙、乙酸溶性钙、盐酸溶性钙)含量以水溶性钙含量最高,但并不随植物总钙含量的增加而增加,且在不同植被中含量相差较大。植物、土壤总钙及土壤交换态钙含量,都随着次生林、草灌、灌草、稀疏灌草的演替有增加的趋势。土壤-植被间钙含量的相关性分析表明,高钙的土壤环境是导致植物钙生物吸收系数高的主要原因。     

崇明东滩湿地土壤生物固氮沿潮滩水淹梯度的特征

以长江口崇明东滩为研究区,研究了植被和裸滩表层（0~5cm）土壤固氮速率（BNF）、固氮功能基因（nifH）丰度和理化性质.土壤BNF随着水淹频率增加而降低,即由高潮滩向低潮滩表现出显著的差异（P<0.05）.土壤BNF表现为夏季大于冬季,植被覆盖土壤高于裸滩.夏季植被和裸滩土壤BNF分别为0.61~17.90,1.41~12.10μmol N/（kg·h）,冬季分别为0.64~3.54,0.47~2.60μmol N/（kg·h）植被和裸滩土壤nifH丰度分别为（1.28~4.61）×10⁷copies/g和2.56×10⁷~12.3×10⁸copies/g.土壤nifH丰度水平与BNF呈极显著正相关关系（P<0.01）.此外,土壤BNF还受到土壤盐度、硝酸盐、Fe³⁺和总磷的影响.研究结果表明,河口潮滩湿地水淹梯度的变化通过改变土壤微生物和理化性质,进而影响土壤BNF和氮的生物地球化学循环.     

难溶态Cr (Ⅵ)对重度铬污染土壤淋洗还原修复效果的影响

通过对某铬渣堆场的重度铬污染土壤进行解吸动力学和难溶态Cr (Ⅵ)还原实验,揭示限制重度铬污染土壤有效修复的关键因素。结果表明:室温下,采用柠檬酸淋洗可显著降低土壤中难溶态Cr (Ⅵ)浓度,将淋洗温度提高至90℃,可进一步显著降低难溶态Cr (Ⅵ)浓度。淋洗后土样中难溶态Cr (Ⅵ)浓度越低,其还原效果越好。供试土样经柠檬酸高温淋洗+FeSO₄高温还原工艺修复后,Cr (Ⅵ)浓度从(1813.2±59.8) mg/kg降至(99.1±8.8) mg/kg。此外,淋洗实验中柠檬酸对难溶态Cr (Ⅵ)的还原可忽略不计;土样中残留的柠檬酸对土壤Cr (Ⅵ)的检测结果无显著影响。研究证明了难溶态Cr (Ⅵ)的还原效果是重度铬污染土壤修复的关键限制因素,结果可为铬污染土壤修复工艺研发提供参考。     

水蚀环境植被恢复对土壤有机碳固存和团聚体稳定的影响：Meta分析

为明确水蚀环境不同条件下植被恢复策略对土壤固碳和团聚体稳定性的影响差异,通过搜集91篇论文的实验数据,以农田(或裸地)为对照,基于Meta分析评估土壤有机碳(SOC)储量和团聚体稳定性对水蚀环境退耕还林/还草措施的响应.结果表明：(1)退耕还林/还草均有利于提高SOC储量,改善土壤团聚体稳定性,但两者的优势功能存在差异,还林的固碳效应强于还草,而还草对增强团聚体稳定性的作用更强.(2)多因素Meta分析表明显著影响SOC的因素有：恢复年份、土壤黏粒含量、植被覆盖度、年平均降雨(MAP)、年平均气温(MAT)和土壤深度.其中植被恢复对SOC储量的正向效应随着植被覆盖率增加而提高;草地恢复在土壤黏粒含量为20%～32%下对SOC储量的提高效应更显著,在MAP>800 mm或MAT<15℃条件下更易促进草地固碳效应,不同恢复年限下的草地固碳效应无显著变化;而林地恢复在土壤黏粒含量>32%下对SOC储量的提高效应更显著,气候条件对林地SOC储量无限制性影响,林地恢复下的SOC储量与恢复年限间存在正向效应.(3)植被恢复在黏粒含量为20%～32%时对平均重量直径(MWD)和平均...     

青藏高原东麓贡嘎山东坡土壤中Pb的来源解析

选择青藏高原东麓典型山地——贡嘎山(东坡),根据不同海拔梯度(海拔2 000~4 500 m)差异设置8个采样点,根据土壤发育情况分别采集O层(有机层)、A层(矿物质层)和C层(母质层)样品,分析土壤中w(Pb)的海拔分布特征,并利用FA-MLR(因子回归分析)法、地球化学指标法和Pb同位素三元混合模型定量判识表层土壤中Pb的来源. 结果表明:①各层土壤中w(Pb)表现为O层〔(41.73±4.38)mg/kg〕>A层〔(30.47±2.17)mg/kg〕>C层〔(23.04±1.50)mg/kg〕(P<0.05). 随着海拔的增加,O层和A层中w(Pb)总体呈升高—降低—升高趋势;C层中w(Pb)随着海拔的变化无显著差异,表明贡嘎山东坡土壤中w(Pb)的地球化学背景值基本一致. ②各层土壤中206Pb/207Pb表现为O层208Pb/206Pb表现为O层>A层>C层. ③Pb同位素三元混合模型结果显示,表层(O层和A层)土壤中Pb可能受到化石燃料燃烧和矿物开采及金属冶炼活动的影响;根据FA-MLR法、地球化学指标法和Pb同位素三元混合模型这3种方法,得到O层中污染Pb所占比例分别达到84.9%、66.0%和63.7%,A层中分别为56.6%、27.8%和44.9%;在海拔分布上,Pb的污染在海拔2 770 m以下主要归因于当地化石燃料的燃烧,而在林线(约3 700 m)以上则来自矿物开采及金属冶炼活动.      

Nano-sized Fe2O3/Fe3O4 facilitate anaerobic transformation of hexavalent chromium in soil–water systems

The purpose of this study is to investigate the effects of nano-sized or submicro Fe_2O_3/Fe_3O_4 on the bioreduction of hexavalent chromium(Cr(VI)) and to evaluate the effects of nano-sized Fe_2O_3/Fe_3O_4 on the microbial communities from the anaerobic flooding soil.The results indicated that the net decreases upon Cr(VI) concentration from biotic soil samples amended with nano-sized Fe_2O_3(317.1 ± 2.1 mg/L) and Fe_3O_4(324.0 ± 22.2 mg/L) within21 days,which were approximately 2-fold of Cr(VI) concentration released from blank control assays(117.1 ± 5.6 mg/L).Furthermore,the results of denaturing gradient gel electrophoresis(DGGE) and high-throughput sequencing indicated a greater variety of microbes within the microbial community in amendments with nano-sized Fe_2O_3/Fe_3O_4 than the control assays.Especially,Proteobacteria occupied a predominant status on the phylum level within the indigenous microbial communities from chromium-contaminated soils.Besides,some partial decrease of soluble Cr(VI) in abiotic nano-sized Fe_2O_3/Fe_3O_4 amendments was responsible for the adsorption of nano-sized Fe_2O_3/Fe_3O_4 to soluble Cr(VI).Hence,the presence of nano-sized Fe_2O_3/Fe_3O_4 could largely facilitate the mobilization and biotransformation of Cr(VI) from flooding soils by adsorption and bio-mediated processes.     

雅江河谷防沙治沙工程近地表特性——林下植被特性、生物结皮及土壤养分变化特征

采用对比分析和时空互代法,从植被配置模式（杨树+砂生槐、砂生槐、花棒、藏沙蒿）、工程年限（6,10,30a）2个方面,研究了雅鲁藏布江（简称雅江）河谷防沙治沙生态工程实施过程中林下植被特性、地表生物结皮及土壤养分等变化特征.结果表明,工程年限为10a的乔灌（杨树+砂生槐）、灌木（砂生槐、花棒）型样地较草本（藏沙蒿）更有利于提高林下植物多样性,且杨树+砂生槐样地的林下植被地上生物量、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮与全磷含量均显著高于其他3种样地.藏沙蒿样地的生物结皮最为发育,花棒样地次之,杨树+砂生槐样地无结皮.随年限延长,杨树+砂生槐样地林下植物多样性、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮及全磷含量呈增加趋势,生物结皮仅在6a样地中有发育;砂生槐样地地上生物量、地下生物量、生物结皮逐渐增加,但植物多样性、全氮含量呈下降趋势,枯落物量、有机碳及全氮含量呈先增加后减小规律.不同配置模式中,杨树+砂生槐乔灌型样地各项指标综合表现最佳,并随工程年限延长,对促进河谷沙地植被演替、提高植被生产力、提升沙地肥力等作用愈强.建议该区防沙治沙工程中应推广杨树+砂生槐乔灌型模式为主.     

喀斯特高原退化湿地草海土壤微生物群落碳源代谢活性研究

为了揭示土壤微生物群落功能多样性对湿地退化过程的响应及其与环境因子的关系,采用BIOLOG-ECO微平板法对喀斯特高原湿地草海不同植被演替阶段根际土壤微生物的碳源代谢活性进行了研究.结果表明,沿湿地植被演替梯度,根际土壤微生物群落碳源代谢强度逐渐增加,原生湿地竹叶眼子菜(Comm.Potamogeton malaianu)根际土壤微生物碳源利用能力最低,碳源代谢类型单一;草甸灯芯草(Juncus effusus L.)群落利用能力最强,碳源代谢类型丰富;Shannon指数(H')和Mc Intosh指数(U)均沿植被演替梯度逐渐升高,这可能与地上植物和土壤理化环境变化有关;主成分分析(PCA)提取的3个主成分累计贡献率为92.85%,能够很好解释不同阶段碳源利用的分异,醇类和氨基酸类是引起碳源利用分异的主要基质;冗余分析(RDA)表明,环境因子对微生物碳源代谢活性具有重要影响,p H、DOC是引起碳源利用分异的主要环境因子.土壤微生物群落碳源代谢活性影响湿地碳循环功能.     

滇池底泥堆场次生植被富集污染物调查

对滇池周边3个底泥堆场次生演替恢复过程中主要植物的生态学特征和污染物富集情况进行了调查。结果表明：随着底泥堆场由表流湿地向潜流湿地过渡,植被的整体含水量逐渐减少,种群密度逐渐增加;3个底泥堆场优势种的生物量随着植被恢复时间的增长而逐步减少;植物优势种富集某种重金属的能力与生物量的相关性系数（Zn〈Cu〈Pb〈As〈Cr〈Cd〈Hg）随富集能力的提高而降低,其中Hg的富集与生物量有较高的相关性;水生植物富集污染物的能力高于陆生植物;水生植物富集污染物能力最强的是凤眼蓝,其次是长柱柳叶菜和水烛;陆生植物富集污染物能力最强的是稗、云南莎草和水蓼。     

制革行业土壤铬污染特征及其影响因素

为了解制革场地土壤Cr(Ⅵ)污染情况和分布特征,选取我国3种典型制革企业用地的土壤和污泥样品,分析了制革行业土壤铬污染特征。结果表明:调查的Ⅰ型制革企业场地土壤Cr(Ⅵ)含量最高为48 mg/kg,超过GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值,存在环境风险。调查的Ⅱ型制革企业环保设施完善,场地土壤Cr(Ⅵ)含量低于GB 36600—2018筛选值,土壤Cr(Ⅵ)环境风险低。Ⅱ型制革企业危险废物暂存间污泥总铬含量高达85377 mg/kg, Cr(Ⅵ)含量最高为1455 mg/kg。调查的Ⅲ型制革企业场地泥土混合物总铬含量为1564~28000 mg/kg, Cr(Ⅵ)含量最高为250 mg/kg,相较于Ⅰ型和Ⅱ型制革企业场地,受到严重污染。总体上,制革企业用地土壤铬污染物以Cr(Ⅲ)形态为主,Cr(Ⅵ)形态占比少,不足1%。