太原污灌区土壤重金属和盐分含量的空间变异特征

在面积为2.7万hm^2的太原污灌区布设土壤取样点49个,测定了耕层土壤中重金属Hg、Cd、Pb、盐分、氯离子含量及pH，应用地统计学的方法分析了数据的统计特征值和结构特征，结果表明：铅和盐分服从正态分布，氯离子服从对数正态分布，其它无分布类型，拟合得到Hg、Pb、盐分的半方差函数模型为指数型，镉和氯离子为球型，pH为高斯型，这些测定项目有在一定范围内存在空间相关性性。用Kriging内插法对未测点重金属及盐分进行最优估计，并绘制了等值线图，可更直观地反映出污灌区土壤重金属及盐分的空间变异特征。     

污灌区盐分累积对土壤汞吸附行为影响的模拟研究

以受盐渍化和重金属汞双重胁迫的天津污灌区土壤为研究对象,探讨汞在盐渍化土壤中吸附的热力学及动力学特征.研究的盐分种类为污灌区土壤盐渍化进程中的主要盐分NaCl和Na2SO4,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0~5%.结果表明,Lanmguir方程和Elovich方程可以理想地拟合盐处理下土壤对Hg(Ⅱ)吸附的热力学和动力学过程.当加入的盐分为NaCl时,随着添加盐度的增长(0~5%),最大吸附量(Langmuir方程的参数qm)、吸附强度(Langmuir方程的参数k)迅速降低,分别由对照的868.64 mg·kg-1和1.32减少至添加5%NaCl的357.48 mg·kg-1和0.63,且使土壤Hg(Ⅱ)的吸附速率(Elovich方程的参数b)显著下降;当加入的盐分为Na2SO4时,随着盐度的增长,最大吸附量和吸附强度小幅下降,由对照降低至添加5%Na2SO4的739.44 mg·kg-1和1.18,对土壤Hg(Ⅱ)吸附速率影响不显著.土壤中Cl-和SO2-4含量对Hg(Ⅱ)最大吸附量之间可以用对数模型刻画,Cl-含量与Hg(Ⅱ)吸附速率之间表现为线性关系.研究表明,高浓度的NaCl环境极其不利于Hg(Ⅱ)在污灌区土壤中的吸附及固持,用含NaCl较高的污水灌溉作物很有可能会引起汞的二次污染,土壤的盐渍化趋势会使汞污染和释放趋势更趋严重.     

绥化市污灌对农作物的影响

本文通过对绥化市城市污水状况的调查和对清灌区、污灌区的土壤、水稻中的几种重金属的监测分析,用显著性检验法研究了污灌区铅、锌、铜、镉、镍,铬对农业环境的影响。证明:(1)污灌对土壤是有影响的。(2)污灌区土壤呈弱碱性,可使多种重金属离子在土壤中沉淀,降低作物对重金属的吸收。     

河北省典型污灌区农田镉污染特征及环境风险评价

以河北省石家庄市典型历史污灌区农田为研究对象,对污灌区内土壤和小麦、玉米植株内Cd的含量进行分析,评价污灌区农田Cd污染程度、潜在生态风险和潜在健康风险.结果表明,上游污灌区和中下游污灌区土壤表层Cd含量分别为ND～3.88、0.10～2.30 mg·kg~(-1),明显高于清灌区(0.13～0.23 mg·kg~(-1))及河北土壤背景值(0.094 mg·kg~(-1)),超农用地土壤污染风险筛选值(0.3 mg·kg~(-1))点位分别达42.9%和35.2%;小麦和玉米籽粒平均Cd含量均未超标,小麦籽粒富集浓度高于玉米,污灌区小麦和玉米籽粒已出现明显累积现象.潜在生态风险表明上游污灌区和中下游污灌区表层土壤基本处于轻度～中度风险,部分区域生态风险较高～极高.健康风险评价结果表明Cd通过皮肤、呼吸、经口摄入暴露途径对人体健康造成的风险在可接受范围内.研究结果为污灌区农田土壤的安全利用和管理决策依据,并为开展农田土壤修复工程提供科学参考.     

太原小店污灌区土壤壬基酚的分布特征

本研究以内分泌干扰物壬基酚(NP)为例,研究了太原小店污灌区土壤NP的污染浓度水平及空间分布特征.结果表明,NP在研究区污灌土壤中普遍存在,含量高低顺序为:污灌区>过渡区>清灌区;总体上离灌渠越远,土壤中NP含量越低;NP含量与土壤有机质(TOC)呈正相关,与土壤pH值呈负相关;在垂直钻孔沉积物中,随土壤深度增加,NP含量逐渐减小,但在一定深度会出现NP的富集层,富集层深度受土壤理化性质的影响,间接反映了该区域的污灌历史及NP的下渗迁移能力.     

污灌区稻田汞污染特征及健康风险评价

选择天津北排污河灌区作为研究区域,调查了土壤和水稻总汞和甲基汞的含量及分布特征,评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤-稻米甲基汞的影响因素进行了初步分析.结果表明,1.调查的29个污灌区稻田,土壤总汞含量为(367.04 ± 129.36) μg/kg,显著高于区域土壤Hg背景值73 μg/kg,甲基汞含量为(0.87 ± 0.77) μg/kg;水稻各部位总汞含量依次为稻叶 > 稻根 > 稻茎 > 稻米,稻米总汞含量为(12.80 ± 5.14) μg/kg,甲基汞含量依次为稻米 > 稻根 > 稻茎 > 稻叶,稻米对甲基汞具有很强的富集能力,甲基汞含量为(2.09 ± 1.20) μg/kg,甲基化率均值超过10%.污灌区稻米总汞每周摄入量为0.068~1.25μg/(kg·bw),甲基汞每周摄入量为0.0095~0.49μg/(kg·bw),污灌区稻米总汞及甲基汞暴露对居民健康风险总体仍在安全阈值内,但个别汞污染较严重地块甲基汞暴露风险值得高度关注.土壤甲基汞含量仅与土壤总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平,稻米甲基汞含量与土壤总汞含量、土壤甲基汞含量、稻米总汞含量及黏粒含量的相关性达到显著性水平.     

天津污灌区内气态汞的污染特征及在叶菜类蔬菜中的富集

污灌区土壤相当于一个巨大的汞(Hg)源向水体和大气释放汞,挥发的气态汞可以通过植物叶片的气孔进入植物体内,严重威胁着当地农产品安全及人类健康.天津污灌区是汞污染的重灾区之一,本研究选取天津污灌区内某稻田(污灌约30a)、菜田(污灌约15 a)和污灌区边缘某草地(无污灌史,对照)作为监测地点,以5种常见叶菜(菠菜、苋菜、油菜、生菜、韭菜)作为生物监测实验对象,考察污灌区内产地土壤、大气汞的浓度及其在叶菜中的富集特征.结果表明:1经过长期污灌,稻田和菜田土壤汞含量已显著高于区域土壤汞背景含量和土壤环境质量标准一级标准,但未超过二级.对照草地土壤汞含量在背景含量与一级标准之间.稻田和菜地大气环境已受到较为严重的汞污染,气态总汞均值分别为71.3 ng·m-3和39.2ng·m-3,远高于北半球大气总汞含量的背景水平(1.5~2.0 ng·m-3),对照草地总汞含量平均为9.4 ng·m-3.2叶菜汞含量与污灌区气态汞含量对数之间呈现极显著的线性关系,5种叶菜对污灌区气态汞的敏感程度依次为菠菜>苋菜>韭菜>油菜>生菜.菠菜和苋菜Hg含量的中位值及平均值均超出食品卫生限量标准,其中菠菜的中位值及均值在20μg·kg-1以上,其余3种叶菜中位值及均值在限量值标准以下.3污灌区内叶菜Hg来源主要通过叶片吸收气态汞进入植株体内,而非颗粒态汞.研究表明在污灌地区种植叶菜,不仅需要考虑土壤污染的因素,也需要考虑气态汞暴露的风险.     

临江灌区工程环境影响评价中盐分平衡的分析与计算

灌区盐分平衡状态的分析与计算是灌区工程环境影响评价工作中的重要内容之一。通过以临江灌区工程为例,详细分析和计算了该灌区建成前后的盐分平衡状况,为灌区生态与环境保护提供了科学依据。盐分平衡动态过程的分析应建立在灌区水量平衡的基础上,应获取灌区土壤、地表水、地下水、灌区水源水以及灌区排水中的盐分浓度,同时还应获取灌区建成前后化肥使用量变化、地表生物量的累积变化以及生物质中的盐分含量等相关参数。文中所提供的灌区盐分平衡分析与计算方法对丰富农林水利类工程的环境影响评价理论具有参考意义。     

污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布及可能来源

用气相色谱-质谱联用(GC/MS)的方法分析太原市小店污灌区9个土壤剖面中16种多环芳烃(PAHs)含量及垂直分布特征.结果表明,小店污灌区表层土(0～10 cm)中PAHs平均含量变化趋势为背景区<沼泽区<清灌区<污灌区;大部分剖面土中PAHs含量随土层深度增加呈减少趋势,PAHs含量变化幅度较大的位置集中在地表以下0～40 cm范围内;高环(4～6环)PAHs大量富集在距地表0～50 cm土壤内,清灌区土壤对4～6环PAHs的富集能力强于污灌区;不同环数PAHs与TOC和砂粒呈正相关关系(rmax=0.791,P=0;rmax=0.882,P=0),与pH呈负相关关系(rmin=-0.1,P=0.702);距地表0～40cm范围内的土壤中PAHs的主要污染来源为小店区煤的燃烧;燃烧产生PAHs的污染途径一是直接沉降至土壤中,二是沉降至水体中,吸附在固体颗粒表面,随着灌溉污水流动而在土壤中大量富集.     

污灌区土壤危害及防治对策

本文主要分析了污灌区土壤危害的严峻性,从土壤防治立法、监管体制建设、源头把控等多方面对污灌区土壤污染防治提出了针对性的防治措施。     

含盐农村生活污水灌溉对土壤微生物的影响

为探究农村生活污水中盐分对土壤养分及细菌、真菌的影响,以《农田灌溉水质标准》(GB 5084—2021)中含盐浓度标准限值1 g/L为中位数,设置ZCK (0 g/L)、ZRW(raw water) (0.2 g/L)、ZW1 (0.5 g/L)、ZW2 (0.8 g/L)、ZW3 (1.2 g/L)、ZW4 (1.6 g/L)、ZW5 (2.0 g/L)共7个不同盐分梯度处理试验,并采用高通量测序技术分析土壤细菌及真菌群落微生物组成等. 结果表明:①土壤全盐量与土壤总氮、总磷、有机质含量均呈极显著负相关. ②灌溉盐度在0~2 g/L内,其中Na+含量与细菌Chao1指数、Shannon-Wiener指数均呈极显著负相关(P<0.01),全盐量、Ca2+含量均与真菌Shannon-Wiener指数、Chao1指数、ACE指数呈显著正相关(P<0.05). ③整体来看,土壤细菌以变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)为优势菌门,以Arthrobacter、RB41、Gaiella、Rubrobacter、Sphingomonas为优势属. 土壤真菌以子囊菌门(Ascomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为优势菌门,以Mortierella、Neocosmospora、Metarhizium、Chaetomium为优势属. ④ Mg2+、Cl?为影响土壤40 cm深度处细菌优势菌门的主要盐基离子,其贡献率表现为Mg2+>Cl?,真菌优势菌门无显著影响因子. 研究显示:高含盐(>1 g/L)会显著降低土壤细菌的Shannon-Wiener指数,显著增加土壤真菌的Shannon-Wiener指数与Chao1指数,并且显著影响土壤细菌群落的相对丰度;含盐生活污水灌溉下土壤细菌功能预测代谢通路多为膜运输、氨基酸代谢、碳水化合物代谢;真菌功能预测多以腐生营养型与病例营养型为主.      

Temporal-spatial distribution and variability of cadmium contamination in soils in Shenyang Zhangshi irrigation area, China

Heavy metal contamination in soils has been of wide concern in China in the last several decades. The heavy metal contamination was caused by sewage irrigation, mining and inappropriate utilization of various agrochemicals and pesticides and so on. The Shenyang Zhangshi irrigation area （SZIA） in China is a representative area of heavy metal contamination of soils resulting from sewage irrigation for about 30 years duration. This study investigated the spatial distribution and temporal variation of soil cadmium contamination in the SZIA. The soil samples were collected from the SZIA in 1990 and 2004; Cd of soils was analyzed and then the spatial distribution and temporal variation of Cd in soils was modelled using kriging methods. The kriging map showed that long-term sewage irrigation had caused serious Cd contamination in topsoil and subsoil. In 2004, the Cd mean concentrations were 1.698 and 0.741 mg/kg, and the maxima 10.150 and 7.567 mg/kg in topsoils （0-20 cm） and subsoils （20-40 cm） respectively. These values are markedly more than the Cd levels in the second grade soil standard in China. In 1990, the Cd means were 1.023 and 0.331 mg/kg, and the maxima 9.400 and 3.156 mg/kg, in topsoils and subsoils respectively. The soil area in 1990 with Cd more than 1.5 mg/kg was 2701 and 206.4 hnl2 in topsoils and subsoils respectively; and in 2004, it was 7592 and 1583 hm^2, respectively. Compared with that in 1990, the mean and maximum concentration of Cd, as well as the soil area with Cd more than 1.5 mg/kg had all increased in 2004, both in topsoils and subsoils.     

典型污灌区土壤中Cd的形态、有效性及其影响因子

采集了北京、山东、天津、河北及辽宁5个典型污灌区土壤,外源添加1.20mg/kg 的Cd,经过30d老化后,研究了不同污灌区土壤中小麦Cd的吸收、转运系数,同时利用离子色谱及WHAM6.0模型对污灌区土壤溶液性质及自由Cd²⁺形态等进行了测定.结果表明,不同污灌区土壤中,小麦根、茎叶对Cd的富集系数（BCF）与植株体内Cd的根-茎叶转运系数（TF）有显著差异;二种不同Cd敏感性小麦茎叶对土壤Cd的富集系数为0.064~0.465,最大相差626.5%,不同污灌区土壤Cd的富集系数大小表现为辽宁棕壤最大,山东棕壤最小;植株根-茎叶Cd转运系数（TF）表现为河北褐土>辽宁棕壤~北京潮土>天津潮土>山东棕壤.不同污灌区土壤中,自由Cd²⁺形态含量与Cd植物有效性呈显著正相关;植株根、茎叶中Cd含量与土壤中自由Cd离子含量的负对数[p（Cd²⁺）]呈显著（P<0.001）的负相关关系,方程分别为：y=-3.3106x+17.681（R²=0.929）;y=-0.3389x+1.7743（R²=0.916）.外源添加1.20mg/kg Cd土壤中,溶液自由Cd²⁺形态的变化值[△p（Cd²⁺）]与pH值、EC含量呈正相关,而与溶液中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺含量呈负相关.由此可以推断,由污灌引起的土壤中Cl^-、Na⁺、Ca²⁺等离子含量的增加将导致土壤中Cd环境风险增大.     

污灌区镉污染麦田安全利用技术的工程应用

为探索工程改良、植物修复、钝化修复、拮抗修复、钝化-拮抗修复技术在污灌区镉(Cd)污染麦田安全利用工程中的应用效果,研究了上述5类技术在河南省某典型污灌区应用后小麦籽粒Cd含量、土壤Cd含量和小麦Cd富集程度。结果表明:拮抗-钝化单一或复合修复可通过影响小麦籽粒Cd的富集和土壤Cd含量来降低小麦受重金属Cd的污染,如施用适量磷基+铁基矿物复合材料可降低38%小麦籽粒Cd含量,施用适量磷基矿物材料B小麦籽粒Cd含量可降低27%~48%,2种处理修复效果显著;其他技术虽有一定修复效果,但并不显著。小麦Cd富集系数(PUF_Cd)可作为评价污灌区Cd污染麦田安全利用工程中技术应用效果的参考指标之一。     

内蒙古农业灌区水循环特征及对土壤水运移影响的分析

针对引黄灌区所面临的水资源问题及灌溉引起的环境问题,以内蒙古河套灌区为研究对象,从灌溉引水、用水、排水之间的转化关系为切入点,以地表水、土壤水和地下水之间的水量平衡理论为基础,定量研究了河套灌区在人类影响条件下的水循环特征.结果表明:灌区内的水循环过程为灌溉(降雨)-下渗-潜水蒸发类型,降水的影响较小,以灌溉水的垂向入渗和潜水的蒸发蒸腾消耗为主,地下水消耗量大于补给量,地下水位呈逐年下降趋势.通过HYDRUS模型模拟计算了河套灌区不同灌溉时期(作物生长期和秋浇期)葵花根层(0～40cm)土壤水的动态规律.结果表明,灌区葵花土壤的水含量在生长期呈下降趋势;在秋浇期呈上升趋势.土壤水渗漏动态与灌溉或降雨关系密切,生育期、秋浇期土壤水渗漏量分别与相应时期的灌水量显著相关.     

模型模拟再生水灌溉对土壤水盐运动的影响

随着水资源供需矛盾日益尖锐,污水再生利用成为了缓解北京水资源紧缺的重要举措.为推动北京再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟缺水城市北京再生水灌溉土壤水盐运动规律,并对土壤盐分累积进行预测,探讨了不同灌溉措施对土壤水盐运动规律和盐分累积的影响.结果表明,高水量、常规、低水量灌溉,平衡时土壤含盐量（ECe）年均值分别增加了29.5%、97.2%、197.8%;灌溉频率对土壤水盐运动规律影响不大,但低频灌溉下土壤中盐分的累积有减少的趋势;灌溉水含盐量（ECw）为0.6、1.2、2.4 dS.m-1灌溉条件下,平衡时ECe的年均值分别增加了23.7%、97.2%、208.5%,自来水灌溉下土壤盐分虽有增加,但土壤未出现盐渍化.总的来说,目前北京常规再生水灌溉,平衡时土壤盐分累积不会影响早熟禾的生长,但土壤会出现轻度盐渍化.     

模型模拟土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响

为推动再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟了不同土壤性质、植被条件下土壤盐分的分布规律及累积趋势,探讨了土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响.研究发现,不同土壤初始含盐量下,经多年重复模拟后最终达到统一的平衡状态;而不同土壤质地下,随着灌溉年份的增加,壤土、黏壤土中的土壤ECe年均值逐渐增加直到平衡,砂壤土中的土壤ECe年均值逐渐减少直到平衡,平衡时土层中的ECe值砂壤土〈壤土〈黏壤土.3种植被下,大叶黄杨、油松的土壤ECe值增加量小于早熟禾;土壤盐分在土层中的空间、时间分布也均有所不同.此外,不同模拟情景下,土壤盐分累积都不会影响植被的生长（黏壤土除外）,但均出现轻度盐渍化（砂壤土除外）.     

多环芳烃在不同灌区土壤剖面的分布特征研究

文章在不同类型灌溉用水的三个典型灌区进行土壤精细剖面钻探采样分析,研究16种优控多环芳烃在土壤剖面的分布特征和不同灌溉条件对土壤质量的影响。结果表明:表土是多环芳烃的主要累积层位,污灌区、再生水灌区、清灌区表土的多环芳烃总量分别为726、200、34μg/kg,说明长期进行污水和再生水灌溉均会造成不同程度的土壤污染;受多环芳烃自身理化性质的影响,低环的多环芳烃容易向土壤剖面的深部迁移,在表土以下的层位占绝对优势分布,高环的多环芳烃迁移性很弱,基本只在表层有检出;通过对各灌区剖面的典型多环芳烃含量和土壤理化指标进行相关分析和回归分析,得出TOC是多环芳烃在土壤剖面垂向迁移的主要影响因素。     

城市污水灌溉对地下水水质的影响分析

污水灌溉在一定程度上能缓解水资源紧张的局面，对保护水资源有一定的益处，又能给农作物带来养分，增加产量。利用河海大学水资源开发利用国家专业实验室的汉王野外基地一汉王试验站，选择以生活污水为主的奎河污水为灌溉水源，通过田间污水灌溉模拟实验，探讨了污染物质在土壤及地下水中的转化规律，为充分利用土地污水处理系统、科学地指导污水灌溉具有实际意义，为污灌的科学管理提供依据。