填闲作物防治菜田土壤硝酸盐污染的研究进展

探讨了通过调整蔬菜生产的轮作结构 ,运用生物修复的原理 ,引入适宜的深根系填闲作物对深层土壤硝酸盐吸收利用 ,以避免硝酸盐进一步淋失 ,提高氮素的利用率的可行性。填闲作物应选择生长迅速、生物量大、氮素累积能力强的作物 ,在考虑填闲作物防治硝酸盐淋溶的同时 ,要兼顾其经济利用价值 ,并指出结合深根系的填闲作物进行合理轮作是蔬菜安全生产及可持续发展的途径之一     

天津地区不同茄子种植模式对土壤氮磷淋溶损失的影响

蔬菜种植具有水肥需求量大等特点,导致菜地土壤氮磷淋溶损失(以下简称淋失)风险较高。茄子作为中国主要的蔬菜种类之一,其种植地氮磷淋失问题不容忽视。为探索降低茄田土壤氮磷淋失风险的种植模式,采用田间渗滤池技术,对不同种植模式(茄子单作、茄子/小白菜间作、茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱、茄子/小白菜间作+柠条/沙棘植物篱)下菜地土壤淋溶液中氮磷含量进行监测,研究茄子不同种植模式对土壤氮磷淋失的影响。结果表明,在4种种植模式中,以茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱对TN、NO_3~-淋失拦截效果最佳,较茄子单作分别降低46.14%、51.62%;然而,不同种植模式对NH_4~+的淋失拦截无显著差异。与茄子单作相比,其他种植模式对TP的淋失拦截显著,其中以茄子/小白菜间作最佳,较茄子单作相比显著减少了40.80%。在茄子生产过程中,茄子/小白菜间作+黄花菜/矮化石榴植物篱能够有效降低土壤氮磷淋失风险,是适宜天津地区治理菜地氮磷淋失的一种有效措施,研究成果将为治理天津地区面源污染提供技术指导。     

采煤沉陷区表层土壤氮、磷和有机质分布特征及相关性分析

以淮南采煤沉陷区为研究对象,通过实验室测试分析,研究了沉陷区表层土壤(0~20cm)中pH、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、碳氮比(C/N,质量比)含量与分布特征。结果表明:沉陷区表层土壤pH、有机质、总氮、碱解氮、总磷、速效磷、C/N平均分别为7.5、16.8g/kg、2.97g/kg、43.7mg/kg、76.6mg/kg、13.0mg/kg、3.4;未复垦区土壤呈中性,而煤矸石充填的复垦区土壤呈弱碱性;煤矸石充填复垦扰乱了沉陷区土壤中磷的分布,但提升了土壤速效磷含量和C/N;沉陷区土壤整体肥力较低,营养元素变异程度高且易出现矿化淋失。相关性分析结果显示,沉陷区土壤有机质与总氮、总磷、碱解氮均为极显著相关(P0.01);使用逐步回归分析,分别建立了采煤沉陷复垦区与未复垦区表层土壤中有机质与总氮、总磷的回归方程,通过回归方程,依据土壤中有机质含量可估算出土壤中总氮与总磷含量。     

西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

作物种类对中国2种典型土壤中铜锌有效性的影响

为阐明不同作物对土壤铜锌有效性的影响,采集2种典型土壤--红壤和黄泥土,人工制成铜锌单一与复合污染的土壤(铜为50 mg/kg、锌为200 mg/kg),进行盆栽试验,观察了小麦、油菜、番茄和小白菜4种作物的生物量、铜锌浓度及土壤有效态铜锌浓度.结果表明:(1)在2种土壤上,4种作物的生物量均小于没有污染的对照,且铜锌复合污染的作物生物量总体上比铜锌单一污染的低;(2)4种作物在红壤和黄泥土上种植对土壤有效态铜、锌浓度影响的趋势一致,均为种植番茄后铜锌污染土壤的有效态铜、锌浓度最高,油菜和小白菜次之,小麦最低,即番茄>油菜和小白菜>小麦,与作物中铜、锌浓度以及富集系数的高低顺序完全相反;(3)对照、铜锌单一与复合污染土壤pH变化均不甚明显;(4)作物对土壤铜锌有效性的影响并不只是通过提高土壤pH来降低有效态铜、锌浓度,对铜锌的吸收富集作用是降低其有效性的主要机制之一.     

脱硫石膏不同施用量对新疆盐碱土壤改良效果及作物产量的影响

为了探究脱硫石膏改良盐碱土的最佳施用量,以新疆玛纳斯河流域石河子绿洲盐碱地为研究对象,研究脱硫石膏不同施用量对小麦产量以及土壤理化性质的影响,并对脱硫石膏改良盐碱土壤进行安全性评价。研究表明:脱硫石膏施用量2 t·(667 m~2)~(-1)(2 t)比施用量为1 t·(667 m~2)~(-1)(1 t)、3 t·(667 m~2)~(-1)(3 t)更有利于降低土壤容重、增加土壤孔隙度;对土壤pH和电导率降低能力表现为2 t3 t1 t;2 t处理土壤中Na~+、K~+、Mg~(2+)含量均低于1 t和3 t处理;脱硫石膏量为2 t·(667 m~2)~(-1)对小麦产量增加效果最好,2 t处理较3 t和1 t处理产量分别增加9.48%和2.21%,综合评价脱硫石膏施用后对土壤改良效果及作物产量,以施用量2 t·(667 m~2)~(-1)作用效果显著。     

几种模拟处理方式污泥淋出液重金属与养分特征

为了减少城市污泥重金属对农田的污染,更好地实现污泥农业资源化利用,通过盆栽实验研究不同处理(对照、黑网、附Fe黑网、附Fe黑网+K2SO4及附Fe黑网+玉米)对城市污泥淋出液重金属和养分含量等的影响。结果表明,黑网可降低污泥淋出液的Zn﹑Cd总量,且没有减少污泥淋出液中氮、磷和钾的总量。Fe(OH)3可使淋出液中Zn总量降低,但同时也显著减少了淋出液中的磷总量。K2SO4可降低淋出液中的Cu总量,且促进Fe结合磷的释放。玉米的种植可使污泥的总重降低,同时玉米籽粒和茎叶重金属含量达到饲料标准。综合来看,任何处理每次淋出液的Cu、Zn、Pb、Cd浓度均符合农田灌溉水标准,淋出液氮、磷、钾量占原污泥中氮、磷、钾总量的比例(0.98%～9.88%)远远大于重金属元素(Cu,Zn,Pb,Cd)占原污泥对应重金属总量的比例(0.04%～0.41%),污泥淋出液作为农田灌溉水进行肥水利用将是污泥农业资源化利用的适合途径,同时黑网+玉米处理可能是较理想的污泥综合处理利用方式。     

不同利用方式土壤中磷的吸附与解吸特性

研究不同利用方式土壤对磷的吸附解吸特性及其影响因素。采用室内恒温培养法研究了湖南典型土壤(红壤、潮土和紫色土)的不同利用方式(旱地、水田)土壤对P的吸附和解吸过程。土壤对磷的吸附解吸过程是分阶段进行的,用Langmuir方程拟合程度比Freundlich方程高,相关系数均在0.90(P<0.05)以上;从最大吸附量(Qm)、吸附反应常数(K)和最大缓冲容量(MBC)3项吸附参数综合考虑,旱地对P的吸附无论在强度还是容量方面均大于同母质的水田土壤;解吸率随着吸附量的增加而增大,其大小为旱地<水田。Qm与<0.002 mm粘粒及无定形铁含量呈正相关,相关系数分别为0.95和0.94(P<0.05)。不同利用方式土壤P吸附解吸特性差别较大,针对不同土壤应采取不同的磷素管理措施以实现作物增产和保护环境的双重效益。     

土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果与影响分析

按照城市地表雨水径流水质指标,通过在自来水中添加药剂或材料,人工配制模拟地表雨水径流。通过对有植物和无植物种植的两个土壤渗滤系统开展4次模拟地表雨水径流渗滤试验,监测每次模拟地表雨水径流渗滤试验的渗滤出水中TP含量以及在进水、落干阶段土壤渗滤系统试验装置中0、5、15、35cm深度改良土壤渗滤介质的交换态无机磷(Ex-P)、铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)的含量,研究土壤渗滤系统中植物对地表雨水径流中磷的控制效果和对改良土壤渗滤介质吸附磷迁移转化过程的影响。结果表明:(1)4次模拟地表雨水径流渗滤试验中,土壤渗滤系统对模拟地表雨水径流中TP的去除率均在89%以上,有植物种植的土壤渗滤系统中TP去除率均高于无植物种植的土壤渗滤系统。(2)改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中无机磷的吸附是分层进行的,随着上层改良土壤渗滤介质固定的无机磷量逐渐增加,改良土壤渗滤介质对模拟地表雨水径流中磷的吸附作用逐渐减弱,含有较多磷的模拟地表雨水径流进入下层的改良土壤渗滤介质再被吸附固定。在没有外源磷进入的阶段,改良土壤渗滤介质吸附磷的主要介质为红壤土中无定形态的铝,植物的生长会促使改良土壤渗滤介质中Al-P累积到一定程度后会向Fe-P转化。     

土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响

土壤磷随水迁移是土壤侵蚀和农田面源污染发生的重要因素之一。本研究通过电解质浓度和类型(Na⁺和K⁺)调节土壤电场,通过加入直径为2～3 mm的石英砂颗粒来调节土壤的机械组成,探究土壤电场和机械组成对土壤磷迁移的影响。结果表明：1)土壤磷迁移主要以颗粒态磷为主,例如,在浓度为0.01 mol·L^-1的Na⁺体系中,颗粒态磷迁移量是溶解态磷迁移量的31倍;2)与Na⁺相比,K⁺能显著降低土壤电场,减少土壤颗粒态磷而增加溶解态磷的迁移;3)土壤颗粒态磷和溶解态磷的迁移量均随电解质浓度增加而降低,电解质浓度增加降低土壤电场强度和作用力程,土壤团聚体稳定性增强,从而有利于土壤磷的保持;4)添加石英砂后改变了土壤机械组成,能够显著改变土壤磷的迁移规律,且与离子类型有关;5)土壤电场和机械组成共同作用控制着土壤磷的迁移。本研究可为土壤磷迁移以及农田面源污染防控提供一定理论参考。     

糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良效果研究

采用盆栽试验,研究糠醛渣、磷石膏及两者混合物施入菱镁矿粉尘污染土壤后,土壤理化性质以及玉米幼苗生长状况、生物量、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性的变化,旨在了解糠醛渣和磷石膏对菱镁矿粉尘污染土壤的改良作用与效果。结果表明:糠醛渣和磷石膏均能显著增加土壤中微生物生物量碳和氮,糠醛渣能有效降低土壤p H,增加有机质含量;磷石膏能有效调节土壤水溶性Mg2+/Ca2+。糠醛渣和磷石膏混合施用时,玉米幼苗最大根长、株高、生物量、叶绿素含量及SOD、CAT、POD活性均优于其他处理组。可见,糠醛渣与磷石膏可有效改善菱镁矿粉尘污染土壤理化性质,促进植物生长,且两者混合施用效果优于单施。     

北美海蓬子浮岛种植技术及对养虾废水的净化作用

在南美白对虾高效生态循环养殖系统净化池内,以浮岛形式种植北美海蓬子,研究了北美海蓬子生态浮岛种植技术和其生长特征,构建小型管道式无土栽培系统研究北美海蓬子对养虾废水的净化作用。结果显示:生态浮岛种植的北美海蓬子平均株高为69.5 cm,单位面积产量9.1 kg·m~(-2)(鲜重),北美海蓬子生长过程中株高株重呈指数增长关系,其函数关系式为y=0.376e~(0.110x);北美海蓬子对养虾废水中的NH_4~+-N具有优先吸收的作用,其次是NO-2-N;对于养虾废水中的无机N、无机P和TN、TP,北美海蓬子都有较好的去除效果;北美海蓬子植株体内TN和TP的含量(鲜重)分别为0.05%和0.009%,浮岛北美海蓬子可去除的TN量为4.55 g·m~(-2),TP量为0.82 g·m~(-2)。     

长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷系统污泥除磷方式的转化

采用交替厌氧/缺氧/好氧运行的序批式活性污泥反应器(SBR),通过梯度投加电子受体NO_3~-,考察长期缺氧吸磷驯化下强化生物除磷(EBPR)系统的性能及除磷方式的转化。结果表明,当进水COD为300～450mg/L、PO_4~(3-)(以P计,下同)和氨氮分别为8、14mg/L时,驯化期间TN去除率均保持在75%以上,长期缺氧吸磷驯化对COD和氨氮的去除没有影响。硝态氮投加量为5mg/L时,EBPR系统因电子受体投加不足除磷性能迅速恶化,增加硝态氮投加量至10mg/L,经过近30d的恢复,缺氧吸磷率最高可达97.67%,进一步提高硝态氮投加量至15mg/L,系统内硝态氮的积累导致缺氧吸磷率下降。污泥吸磷小试结果表明,经缺氧吸磷驯化后,即使除磷性能欠佳的低浓度电子受体系统污泥也具有良好的反硝化吸磷能力,可见经NO_3~-长期驯化的缺氧吸磷系统有利于筛选以NO_3~-为电子受体的反硝化聚磷菌。     

5种浮床植物对宁夏引黄灌区稻田退水中氮磷的去除效果

为了探索植物浮床技术应用和农业面源污染防治的有效措施,采用稻田退水沟渠原位实验,研究了美人蕉(Canna indica)、千屈菜(Lythrum salicaria)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)、空心菜(Ipomoea aquatica)、水稻(Oryza sativa)5种不同浮床植物对退水中氮、磷的去除效果。结果表明,在稻田退水中生长4个月后,5种浮床植物生物量均大幅度增加。其中,美人蕉生物增长量最大,为97.2 g·株~(-1),其次为千屈菜达到81.3 g·株~(-1);空心菜成活率最高,达到91.67%,美人蕉其次,为87.50%,而水稻成活率最低,仅为60.71%;千屈菜茎叶和根系的氮含量最高,分别达到0.85%和0.65%;美人蕉茎叶、根系的磷含量最高,分别达到0.15%、0.17%;空心菜氮吸收量最高,达到14 239.46 mg·m~(-2),美人蕉其次,为10 798.00 mg·m~(-2);水稻磷吸收量最高,达到407.11 mg·m~(-2),空心菜其次,为374.41 mg·m~(-2);空心菜对稻田退水中总氮(TN)去除率最高,达到85.88%,其次为美人蕉,为81.67%;空心菜总磷(TP)去除率最高,达到80.32%,其次为水稻,达到72.86%。根据上述实验结果,推荐浮床空心菜和美人蕉作为宁夏引黄灌区农田排水沟水质改善的主要植物。     

废弃水基钻井液固相物与蚯蚓粪协同土壤化研究

将废弃水基钻井液中的固相物质(以下简称固相物)与蚯蚓粪按不同比例混合制成试样土壤,用其种植景观植物空心菜和黑麦草,测定试样土壤的物理性质,分析种植过程试样土壤有机质、氮素、磷素的变化,对比植物种植前后试样土壤重金属含量的变化。结果表明,蚯蚓粪能够有效改善试样土壤物理性质,提高试样土壤肥力;为使试样土壤用于景观植物种植,固相物所占比例(以质量比计)宜在1∶8以下,固相物∶蚯蚓粪为1∶10时植物长势更佳;试样土壤在种植景观植物后重金属含量均有降低。可见,利用固相物与蚯蚓粪协同土壤化并通过种植重金属超富集植物降低试样土壤重金属,是固相物无害化处理的可行方法。     

热解吸对土壤中POPs农药的去除及土壤理化性质的影响

为探索土壤热解吸修复技术对POPs污染土壤的修复效果及修复后土壤可耕作性,选择北京某农药厂旧址的POPs农药污染土壤,研究了不同温度下热解吸处理后土壤中滴滴涕(DDTs)和六六六(HCHs)各组分的去除率以及土壤理化性质的变化。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中POPs农药,其中,p,p’-DDE与α-HCH组分去除率受热解吸温度的影响比其他组分更为明显。∑HCH与∑DDT在310℃、340℃时分别达到97%、99%的去除率,且此时土壤中的污染物含量低于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准》,此后去除率受温度的影响不明显。热解吸温度对修复后土壤的理化性质有一定的影响,不同温度影响的程度各不相同,其中,有机质含量与全氮含量分别由0.78%、0.0352%降至0.14%、0.0107%;pH波动幅度较小,由7.80变至8.25;阳离子交换量变化存在波动,但呈整体下降趋势,由7.87 mg/kg降至5.00mg/kg;土壤中速效磷显著增加,由7.59 mg/kg升至21.8 mg/kg。而在最优温度条件下,土壤理化性质受热解吸温度的影响较小。由此可以说明,热解吸技术可以用于POPs污染土壤的修复,选择适当的热解吸温度对土壤的可耕作性影响有限,因而是一种潜在的绿色修复技术。     

两点进水在倒置AAO流程除磷中的作用

利用计算机仿真研究两点进水对倒置AAO流程除磷的作用,发现将污水按选择池进水流量与厌氧池进水流量的分配比(简称进水流量分配比)为1.0/0、0.9/0.1、0.8/0.2、0.7/0.3、0.6/0.4、0.5/0.5分流到选择池和厌氧池,会影响中等COD负荷(200~220 mg/L)下该流程的除磷效果。原因在于,污水分流到厌氧池虽然能提高厌氧池内乙酸浓度,但同时会因稀释作用而降低厌氧池及好氧池中聚磷菌的浓度,影响聚磷菌厌氧释磷及好氧吸磷的作用。两点进水对低COD负荷(140~180 mg/L)及高COD负荷(260~340 mg/L)下该流程的除磷效果无明显影响,前者因各反应池(除二沉池外)内聚磷菌浓度本身很低,后者则因各反应池内聚磷菌浓度本身很高,改变进水流量分配比不会改变这2种情况下各反应池内聚磷菌释磷或吸磷的强度。     

农村生活垃圾厌氧/准好氧生物反应器堆肥产物的安全性分析

为实现农村生活垃圾的资源化利用,评价了农村生活垃圾堆肥产品的品质,探讨了该堆肥产品农林利用的可行性,并基于淋滤实验从生态环境保护角度提出了堆肥的施肥策略。研究表明：发酵1.5年的堆肥产品中有机质质量分数为31.28%,总养分为3.84%,重金属由高到低依次为Cu(1 322.02 mg/kg)、Pb(118.39 mg/kg)、Cr(91.61 mg/kg)、Cd(8.81 mg/kg),按照15%(质量分数)的比例施用后,土壤质量符合相关要求,但存在轻微生态风险。在淋滤过程中,淋溶液中总氮和硝酸盐氮浓度呈指数下降趋势,氨氮呈先增加再降低的趋势,相较于发酵1年的堆肥产品,发酵1.5年堆肥产品的淋溶液中氨氮浓度显著降低(P<0.01);模拟春季、雨季、旱季施用发酵1.5年的堆肥产品,10 000 m²园林绿地中总氮年溶出累积量介于24 534～31 783 g,约占初始总氮含量的10%;春季施肥氮释放与作物生长同步,更有利于作物生长。     

4种人工湿地填料对磷的吸附特性分析

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后磷素释放实验,研究了紫色土、河沙、页岩、石灰岩对磷的吸附特征,结果表明Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的最大吸附量大小顺序依次为石灰岩(666.67 mg/kg)河沙(500.00 mg/kg)页岩(434.78 mg/kg)紫色土(416.67 mg/kg);从反应速率来看,吸附过程都可分为快、中、慢3个阶段;相对一级动力学方程、双常数方程而言,Elovich方程对4种填料的吸附动力学特征拟合最好,决定系数R~2在0.831～0.966之间;从磷的解吸率来看,各填料释磷大小顺序依次为河沙(4.257%)页岩(3.803%)石灰岩(3.638%)紫色土(2.134%)。综合考察得出,石灰岩更适合作为人工湿地污水除磷的填料。     

不同活化剂对镉、铅单一及复合污染土壤的修复效果影响

选取柠檬酸(CA)、木醋液(WV)、聚天冬氨酸(PASP)、羟基乙叉二磷酸(HEDP)和FeCl_3作为活化剂,以镉、铅单一和复合污染土壤为研究对象,采用振荡淋洗法结合形态分析技术研究活化剂对重金属污染土壤的修复效果。结果表明:(1)重金属单一污染时,5种活化剂对镉、铅均有一定的淋出效果,淋出效率均随活化剂浓度的增大而增大。活化剂通过淋洗实验主要淋出酸溶态和可还原态重金属。(2)重金属复合污染时,金属离子间的竞争作用会不同程度地影响重金属在土壤中的存在形态,进而影响重金属的淋出效率,多数情况下,铅的存在会促进镉的淋出,但镉的存在会抑制土壤铅的释放。