水溶性有机物对土壤吸附-解吸菲的影响

以Tween-80为对照,有机物料猪粪(pig manure, PM)、绿肥(green manure, GM)和污泥(sewage sludge, SS)为水溶性有机物(dissolved organic matter, DOM)的提取原料,菲(Phe)为多环芳烃(PAHs)的代表,采用序批试验研究了不同来源DOM对土壤吸附与解吸Phe的影响.结果表明,供试DOM均能明显降低Phe在土壤上的吸附.在DOM试验浓度范围内（0～300 mg·L^-1）,土壤对Phe的吸附量与DOM浓度之间呈极显著负直线相关关系(r_PM>=-0.988?8,r_SS>=-0.982?6,r_Tween-80>=-0.974?3,r_GM>=-0.990?5).菲的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.供试3种DOM抑制土壤吸附Phe和促进土壤吸附Phe的解吸的强弱顺序为:猪粪DOM>污泥DOM>绿肥DOM.本研究结果表明,农业土壤中水溶性有机物能明显活化土壤中的PAHs,增强其在土壤中的移动性.     

水溶性有机物在土壤剖面中的分馏及对Cu迁移的作用

通过室内土柱试验研究了DOM在土壤剖面中的“分馏”作用,DOM在纵向运移过程中的穿透行为及对污染的红壤和潮土中重金属Cu溶出效果的影响.结果表明,绿肥和猪粪DOM经过土柱后极性都有所降低,在潮土上的降低幅度较大,分别为11.4%和10.72%;DOM能够明显地增加污染土壤中Cu的溶出,且这种作用效果与DOM及土壤的性质有关,绿肥DOM的作用效果比猪粪DOM的强,整个淋洗过程中潮土上Cu的平均溶出量是红壤上的4.37倍(绿肥DOM)和3.03倍(猪粪DOM);由于微生物对DOM的分解作用,降低了DOM对土壤中Cu的溶出效果.     

外源铜锌在我国典型土壤中的老化特征

采用室内培养的方法,研究了我国3种典型土壤——红壤、水稻土和褐土,在铜、锌单一污染和复合污染下的老化过程. 结果表明,有效态铜、锌（0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取的金属）随时间先是快速下降,然后缓慢降低,大约90 d是转折点. 无论是在单一污染还是在复合污染土壤中,铜和锌的老化都没有显著差异,预示着这2个金属有相似的化学行为. 铜、锌在红壤、水稻土和褐土中的老化最适合二级动力学方程（R²为0.994 0～0.999 9, p<0.000 1）,而抛物线扩散方程拟合程度较差,说明金属有效形态向无效形态的转化过程（老化）并不完全取决于扩散作用,它是表面聚合/沉淀作用、有机质包裹作用、扩散作用等交互的结果. 铜锌在土壤中的老化显著受pH影响,在低pH土壤（红壤）,金属有效形态比例高,老化速率慢,速率常数k₂为4.36×10^-3～7.05×10^-3 kg·(mg·d)^-1;高pH土壤（褐土）中,金属有效形态比例低,老化速率快,k₂为1.095×10^-2～1.377×10^-2 kg·(mg·d)^-1. 也就是说,随土壤pH升高,金属的老化速率加快.     

对比研究槽式堆肥处理不同畜禽粪便对植物毒性的影响

为揭示槽式堆肥过程中不同畜禽粪便堆肥理化性质的变化及其对植物毒性的影响,分别开展了以羊、牛、鸡、猪粪便与木屑为堆料、为期44 d的好氧槽式堆肥对比试验,采集了不同堆肥期的堆肥样品,测定了堆肥的pH、电导率（EC）、可溶性有机碳（DOC）、硝氮（NO₃^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）、全氮（TN）、碳氮比（C/N）、全磷（TP）、全钾（TK）、铜（Cu）、锌（Zn）含量及水堇的相对生长指数（RGI）和种子发芽指数（GI）,并通过相关分析和线性回归拟合,分析了堆肥过程粪便对水堇种子植物毒性的影响机制.结果表明,槽式堆肥过程中,羊粪的高温期持续时间最长,牛粪其次,猪粪和鸡粪最短;堆肥结束时4种粪便均呈弱碱性.堆肥过程中猪粪和鸡粪的EC降低,其他粪便的EC变化幅度较小,各粪便的DOC、NH₄⁺-N含量降低,NO₃^--N、TP、TK、Cu和Zn含量增加,牛粪和鸡粪的C/N逐渐降低,而猪粪和羊粪的C/N呈先升后降的趋势,羊粪和猪粪的TN含量下降,鸡粪和牛粪的TN含量缓慢上升.堆肥过程中4种粪便对水堇种子的植物毒性均降低,且RGI和GI升幅由高到低为：牛粪 > 羊粪 > 鸡粪 > 猪粪.相关分析表明,堆肥过程中羊粪的TP、Cu、Zn,牛粪的Zn、TK、TP、NO₃^--N,鸡粪的NO₃^--N、TN、Cu,猪粪的NO₃^--N、TP、Zn、TK与RGI呈显著正相关（p<0.01）;而羊粪的Cu、TP、TK,牛粪的Zn、TK、TP,鸡粪的Cu、TN、NO₃^--N、TK,猪粪的TP、Zn、NO₃^--N与GI呈显著正相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便堆肥的以上指标促进了植物的根伸长和种子发芽.但堆肥过程中羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N、EC,鸡粪的C/N、EC、DOC,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与RGI呈显著负相关（p<0.01）;羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N,鸡粪EC、DOC、C/N,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与GI呈显著负相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便的以上指标显著抑制了植物的根伸长和种子发芽.多元回归分析说明,堆肥过程羊粪和牛粪的NH₄⁺-N,鸡粪的NO₃^--N、Cu、C/N和EC,猪粪的NO₃^--N和TK对水堇种子根伸长具有显著的影响,而羊粪的NH₄⁺-N和TK,牛粪的DOC、pH和EC,鸡粪Cu、TN和NO₃^--N,猪粪的TK对水堇种子发芽具有显著的影响.以上对比研究结果可为不同畜禽粪便槽式堆肥处理和土地利用提供重要的理论依据和决策支持.     

土壤中溶解性有机质对不同类型堆肥的响应差异

为探究不同类型堆肥施用对土壤溶解性有机质（DOM）的影响,以空白土壤为对照,采用紫外、荧光光谱并结合平行因子分析对分别添加不同比例的牛粪堆肥、餐厨垃圾堆肥和污泥堆肥土壤中DOM进行分析,探究DOM结构变化特征及其驱动因素.结果表明,3种堆肥施用后土壤中AN、NH₄⁺-N、DOC和SOM含量均显著提高,SOM和DOC含量随堆肥添加量的增加而增加;施用牛粪和餐厨垃圾堆肥更有利于土壤中AN、NO₃^--N和DOC含量的提高,而施用污泥堆肥土壤中NH₄⁺-N和SOM含量更高.堆肥施用后DOM结构特性的改变主要表现为共轭苯环结构、疏水性组分、醌基和显色组分含量显著提高,不饱和有机分子π→π^*的跃迁更为活跃,DOM分子量增大,腐殖化程度增强.堆肥低剂量添加（5%）时,餐厨垃圾堆肥更有利于DOM的芳构化和腐殖化;堆肥较高剂量添加（10%和20%）时,牛粪堆肥更能驱动DOM结构变化;污泥堆肥对DOM结构影响最弱.堆肥施用后土壤DOM荧光组分相对含量发生改变,小分子类腐殖质相对含量增加,类蛋白相对含量降低.二维相关光谱表明,施用牛粪和餐厨垃圾堆肥土壤中DOM荧光组分变化顺序为：类蛋白 > 大分子类富里酸 > 小分子类腐殖质;而施用污泥堆肥土壤中表现为：大分子类富里酸 > 类蛋白 > 小分子类腐殖质.DOM结构变化受多种因素共同影响,影响程度表现为：堆肥种类 > 添加比例 > 理化因子 > 培养时间.DOC和AN含量的增加是引起DOM腐殖化程度增强和类蛋白相对含量降低的重要因素,小分子类腐殖质相对含量与NO₃^--N含量显著正相关,DOM中大分子类富里酸相对含量因外源SOM的输入而增加.     

上海崇明岛蔬菜地土壤重金属含量与生态风险预警评估

崇明3城镇蔬菜地土壤重金属的总体含量为Cu 29.2 mg·kg^-1、Pb 26.5 mg·kg^-1、Cr 79.4 mg·kg^-1、Zn 91.2 mg·kg^-1和Cd 0.222 mg·kg^-1.除Cd在城桥镇和陈家镇超过国家土壤一级标准(GB 15618-1995)外,其余均低于国家土壤一级标准,并且满足国家对绿色食品产地土壤重金属含量的要求(NY/T391-2000).与上海土壤背景值相比,Cu、Pb、Cr、Zn和Cd分别高出上海土壤背景值 24.3％、24.4％、22.9％、18.8％和65.7％.崇明3城镇蔬菜地土壤重金属生态风险预警评估得出,23个采样点中有3个样点属于中警,10个样点属于轻警,8个样点属于预警,1个样点属于无警,综合评估I_{ER＝1.562,为轻警.3城镇生态风险排序为堡镇（IER=1.799）>城桥镇（IER=1.636）>陈家镇（IER=1.368）,均属于轻警.}     

喀斯特地区端元样品中溶解有机质的多维特征与源辨析研究

由于喀斯特地区水生生态系统中碳循环的复杂性,给溶解有机质（Dissolved organic matter,DOM）的来源解析带来了巨大的挑战和困难.本研究应用C/N比值、δ¹³C组成、紫外-可见吸收光谱与三维荧光光谱等表征技术,综合对比了西南喀斯特地区典型土壤与水生植物样品DOM的多维特征,探讨了示踪喀斯特地区DOM来源的可靠方法与指标.结果表明：水生植物的C/N比值波动范围较大,石灰土的C/N比值偏低,水生植物与土壤样品的C/N比值及δ¹³C组成有所重叠,难以区分DOM的来源.多种紫外吸收系数（a₂₅₄、a₂₈₀、a₃₀₀与a₃₅₀）侧面反映了不同DOM样品中芳香族化合物的相对丰度,SUVA₂₅₄、E2/E3、E4/E6与腐殖化指数（HIX、HIX_ohno）指示了样品之间腐殖化程度的差异,特别是HIX、荧光指数（FI）、S_R较好区分了浮游藻类与土壤DOM.修正荧光指数（YFI）还揭示了不同DOM样品的化学组成,与三维荧光光谱的平行因子分析相吻合.此外,黄壤因较低的pH值会使土壤有机质酸解为含氮组分,导致HIX、FI和S_R的匹配性不好.除浮游藻类外,HIX表明水生植物DOM均为内源,S_R却显示其主要为外源,而FI指示兼有内源和外源.因此,在进行喀斯特地区DOM来源解析时,光谱技术相比C/N比值和δ¹³C分析更加简便、有效,同时应注意不同土壤类型的异质性与水生生态系统的复杂性.     

表面活性剂Tween80及DOM对土壤中菲、芘解吸的影响

采用室内序批试验研究了水溶性有机物（DOM）及表面活性剂Tween80对污染土壤中菲、芘解吸行为的影响.结果表明,DOM能够增加土壤中菲、芘的解吸率,且猪粪堆肥的DOM作用效果较好;随着体系中Tween80浓度的增加,土壤中菲、芘的解吸率也明显地增加,当Tween80浓度为150 mg·L^-1时,菲、芘的解吸率分别是对照的1.7倍（菲）和6.2倍（芘）;DOM与Tween80联合作用时受Tween80浓度的影响,低浓度时联合作用效果不明显,当Tween80为150 mg·L^-1时,菲、芘的解吸率显著增加且大于两者单独作用的结果之和.试验结果还表明,同等条件下高相对分子质量DOM组分（>25000）对土壤中菲、芘的解吸作用大于低相对分子质量DOM组分（<1 000）.     

固定化工程菌对偶氮染料脱色及强化作用

利用聚亚胺酯大孔泡沫吸附固定基因工程菌Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR),研究其对偶氮染料的脱色动力学及生物强化作用.实验表明,固定的E.coli JM109(pGEX-AZR) 对酸性大红GR的脱色动力学符合Andrews方程,动力学常数为μ_max,c、K_c、K_ic分别为49 .2 mg·(g·h)^-1、710 .43 mg·L^-1和681 .62　mg·L^-1,R²为0 .995.将固定的E.coli JM109(pGEX-AZR)按10%的比例投加到厌氧序批式活性污泥反应器中连续运行32 d,含有固定化工程菌的强化体系耐浓度冲击的能力和脱色率均高于对照体系,脱色率可以稳定在90%以上.利用RISA对其微生物群落结构进行分析,E.coli JM109(pGEX-AZR)及降解酸性大红GR的优势菌群可以在污泥体系中稳定存在.     

颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO2的影响

采用批试验方法,研究了颗粒污泥厌氧氨氧化动力学特性及微量NO₂的影响.用Haldane模型描述厌氧氨氧化反应动力学,得到最大氨氮反应速率6.65×10^-3 mg·(mg·h)^-1、氨氮半饱和常数87.1 mg·L^-1和抑制常数1 123 mg·L^-1,亚硝态氮半饱和常数15.39 mg·L^-1和抑制常数159.5 mg·L^-1.微量NO₂对厌氧氨氧化具有强化作用,基于Haldane模型建立了厌氧氨氧化的NO₂强化函数,估计了强化函数中的最大强化系数48.79、NO₂半饱和常数2 480 mg·m^-3、NO₂抑制常数4.22 mg·m^-3和基础速率系数0.018 2.试验中大部分的NO_x出现损失.     

水溶性有机物对草萘胺在土壤中吸附与迁移的影响

采用批次吸附试验和土柱淋洗试验,研究了绿肥和污泥中水溶性有机物(DOM)对除草剂草萘胺在黄棕壤和石灰性潮土上吸附和迁移影响.结果表明,供试DOM均能明显降低草萘胺在2种土壤上的吸附,促进草萘胺的迁移,在黄棕壤上效果更明显.在所研究的草萘胺和DOM浓度范围内,绿肥DOM(GM)都比污泥DOM(SS)作用显著.草萘胺的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.绿肥DOM和污泥DOM可分别使黄棕壤中草萘胺吸附量比对照处理(不加DOM)减少22.9%和11.3%,使迁移出土体的草萘胺总量提高了73.42%和26.87%,而使潮土中草萘胺的吸附量减少了9.5%和6.5%,迁移出土体的草萘胺总量增加了43.54%和28.29%.因此,农业土壤中溶解性有机物对农药环境行为有一定影响.     

溶解性有机质对毒死蜱在土壤-植物系统中残留的影响

采用盆栽试验方法,研究了来源于绿肥(GM)、堆制过的猪粪(CP)、新鲜猪粪(PM)中的溶解性有机质(DOM)对农药毒死蜱消解及其在土壤-植物系统中残留的影响。结果表明:DOM能促进毒死蜱在土壤中的降解,显著降低植株对毒死蜱的吸收。在所研究的毒死蜱和DOM浓度范围内,添加GM、CP、PM处理可使土壤-植物系统中毒死蜱总残留量比对照处理(CK)分别减少10.6%、31.1%和36.0%,其中土壤中毒死蜱残留量降低了5.76%,16.39%和37.36%;植株中毒死蜱积累量降低了61.39%,35.12%和20.81%。研究结果可为有机肥的合理施用及农产品的质量安全控制提供参考。     

施用有机物料对污染土壤水溶性有机物和铜活性的动态影响

采用黑麦草盆栽研究施用绿肥、污泥和猪粪后，对Cu污染土壤水溶性有机物(DOM)和土壤Cu环境行为动态的影响．施用有机物料后土壤DOM含量比对照增加0.4—7.5倍，尤以绿肥和猪粪最明显．但随时间延长DOM降解明显，尤其在第一周内．污染土壤中水溶性Cu浓度随DOM的降解而相应减少研究发现，施用污泥有利于降低污染土壤中水溶性Cu浓度和黑麦草对Cu的吸收量，这是污泥固相有机质对Cu吸持使其活性降低和污泥DOM使Cu活性提高二者综合作用的结果．与此相反，施用绿肥和猪粪后，黑麦草体内的Cu含量却明显提高，其中潮土上提高1．4～2．1倍，红壤上提高1．4-1．6倍．因此．施用有机物料改良重金属污染地需格外谨慎。     

小麦地土壤水溶性有机物动态及对土壤铜镉活性的影响：田间微区试验

采用田间微区试验研究秸秆与化肥配施（SM）,猪粪与化肥配施（PM）以及纯化肥（F）3种不同施肥处理下土壤水溶性有机物（DOM）在小麦不同生长阶段的动态变化情况及对土壤中重金属Cu、Cd活性的影响,也研究了上述处理麦田土壤DOM在不同土层中的分布.结果表明,随着小麦的生长各处理土壤DOM均呈不断下降的趋势,特别是在小麦拔节期以前下降趋势更为明显.与施化肥相比,施用有机肥后土壤中DOM含量有明显增加. 施用有机肥后土壤DOM以0～20 cm层最高, 越向下含量越低. 在供试的旱地土壤中DOM主要迁移深度为40 cm,少量DOM可迁移到60 cm.在小麦拔节期之前, 各处理根际DOM含量的动态变化趋势和与之对应的非根际DOM变化趋势基本一致,没有显著差异.但之后随着小麦越冬结束,新陈代谢强度迅速增大,其根际DOM含量也迅速增加, 并在抽穗期达到最大,随后逐渐下降. 试验还发现,在小麦生长过程中根际及非根际土体中土壤交换性Cu的变化与相应的DOM变化趋势极其相似,对3个处理根际和土体共60个土壤样本的DOM与交换性Cu的相关分析表明,二者呈极显著直线相关,说明DOM对土壤Cu的活化有明显促进作用.土壤中Cd的活化虽也受DOM的促进,但其影响不如对Cu那样显著.显然,在重金属污染的旱地土壤中,在当季大量施用新鲜的有机肥可能有增加重金属污染的风险.     

有机物料还田对稻田土壤DOM碳源代谢能力的影响

以成都平原典型稻麦轮作长期定位施肥试验土壤为研究对象,设置常规施肥(T1)、猪粪替代50%氮肥(T2)和猪粪替代50%氮肥+秸秆全量还田(T3)这3种处理,采用Biolog-ECO方法,研究长期有机物料还田下土壤和土壤可溶性有机质(DOM)的碳源代谢能力.结果表明,T3处理较T1和T2处理显著增加了土壤的碳源代谢能力,平均颜色变化率(AWCD)分别增长16%和48%;同时T3处理提高了土壤DOM的碳源代谢能力,其AWCD值为0.43.从微生物碳代谢功能多样性指数来看,土壤和土壤DOM中微生物的碳代谢功能多样性指数均以T3处理最高,其中土壤DOM中微生物的Shannon、 Simpson和McIntosh指数分别为2.73、 0.91和3.75.主成分分析和富集分析结果显示,不同施肥处理下土壤和土壤DOM的主要利用碳源类型存在差异,对于DOM而言,T1和T2处理的DOM主要利用碳源仅为糖类,而T3处理增加了对氨基酸类、羧酸类、聚合物类和胺类的利用.土壤pH和质地的改变是引起土壤DOM碳源代谢能力差异的主要因素.综上,猪粪配合秸秆施用显著增加了土壤和土壤DOM的微生物群落多样性和碳源代谢能...     

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤Pb溶出的影响

研究了不同填埋年限（0 a、4～5 a、12 a）的垃圾渗滤液水溶性有机物（DOM）对2种污染土壤重金属Pb溶出的影响.结果表明,垃圾渗滤液DOM具有促进土壤Pb溶出的作用.填埋年限不同的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出的影响不同,填埋年限短的垃圾渗滤液DOM对土壤Pb溶出率最高.因为填埋年限越长,垃圾渗滤液DOM中高分子组分（相对分子质量>25?000）所占比例越高,而高分子组分相对于低分子组分（相对分子质量<1?000）对土壤Pb溶出能力较弱.红壤中,渗滤液DOM的低分子组分对Pb的平均溶出率高出高分子组分123.8%;潮土中也表现出类似的结果.与无渗滤液DOM的对照相比,垃圾渗滤液DOM的加入明显提高污染土壤Pb的平均溶出率,并且随体系pH的升高,DOM这种促进作用表现得更为明显.     

贵州红枫湖水体溶解有机质的剖面特征和季节变化

溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)与溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)相结合在湖泊水体溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)的研究中少有报道.本研究对贵州喀斯特地区高原性湖泊———红枫湖水体DOC和DON的含量进行了近2a的测定,研究了DOM的剖面特征和季节变化,并探讨了DOM垂向分布和季节变化的影响因素.结果表明,红枫湖DOC的浓度范围为1.60～3.08 mg·L^-1,DON的浓度范围为0.10～0.37 mg·L^-1.在湖水混合期表层和底层的DOC和DON的浓度基本一致,在湖水分层期DOC和DON浓度表现出从表层往底层减小的趋势.表层水体(0～2m或3m)DOC的浓度在春末夏初或夏季达到最大,DON的浓度在春末夏初稍高于其它月份.结合叶绿素和降雨的数据分析认为,藻类活动和陆源输入直接导致了表层水体DOM的季节变化模式.DOM的C/N在一般情况下向下增大,但在夏季南湖的垂向水柱上,DOC和DON的浓度在12m以下增大,C/N从12m的18.1下降为14m的14.9,并向下持续减小,这很有可能是颗粒态有机质发生降解释放出C/N较低的DOM,成为水体内DOM的一个内源.     

水溶性有机物对植物吸收菲的影响及其机制研究

水培小麦试验研究了水溶性有机物(DOM)对植物吸收多环芳烃(菲)的影响,并对其机制进行了初步探讨.结果表明:菲抑制了植物的生长,抑制率达到18.01%,DOM可加剧菲对植物生长的抑制作用,使生长抑制率升至24.38%;植物可吸收和富集水培液中的菲,而DOM能明显地促进植物对菲的吸收和富集作用,使得其根部浓缩系数高达37.63 L·kg^-1,同时DOM还能促进根部吸收的菲向地上部转运;植物在吸收菲的同时,使得营养介质的pH显著升高,DOM与菲存在显著的协同交互作用,可使介质pH值的升高