DGT和CaCl2提取下冶炼场地及周边土壤Cd固液分配特征

通过梯度扩散薄膜(DGT)和CaCl₂等提取方法,研究了典型冶炼场地及周边多种类型土壤中Cd有效态含量和固液分配特征,并构建回归预测模型. 结果表明: 场地渣土混合土壤、林地表层和深层土壤中Cd有效态含量较高,DGT提取结果分别为23.2, 1.90和2.53μg/kg,农田深层土壤、杂填土和素填土较低,分别为0.03, 0.05和0.03μg/kg. 土壤Cd固液分配系数(K_d)在杂填土、素填土、渣土混合土壤中最高,黏土、农田土壤次之,全风化土和林地土壤最低. 总体上DGT测定的K_d值高于CaCl₂测定结果,CaCl₂土液比、提取液pH值显著影响K_d值结果(P<0.05). CaCl₂提取结果能够通过线性回归有效预测DGT测定的K_d (R²=0.89~0.93).     

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.     

不同电导率盐碱土壤固碳潜力

采集内蒙古河套灌区盐碱土壤(电导率EC为0.27mS/cm),利用NaCl调节土壤电导率为(0,10,20,40,80mS/cm),基于稳定碳同位素分析不同电导率土壤添加定量δ¹³C-CO₂后,土壤CO₂吸收量以及土壤难溶性无机碳含量(SIC)-δ¹³C值.结果表明,盐碱土壤能够吸收CO₂,随土壤电导率(EC)升高,土壤CO₂累积吸收量增加, S5(EC=80mS/cm) CO₂累积吸收量比S1(0.27mS/cm)高1.6640mg.土壤SIC含量(R²=0.7080,P<0.05)和土壤可溶性无机碳含量(DIC)(R²=0.6096,P<0.05)与土壤EC显著负相关关系.盐碱土壤吸收CO₂部分固存于土壤无机碳中,外源添加δ¹³C-CO₂,盐碱土壤SIC-δ¹³C值(-5.299‰ ~ -0.8341‰)显著增加.EC为20mS/cm土壤固相保存δ¹³C-CO₂总量最高1.276mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例30.28%最高;EC为80mS/cm固碳量最低为0.2749mg,固存δ¹³C-CO₂总量占土壤吸收¹³CO₂总量比例5.579%.     

利用CDOM吸收系数估算博斯腾湖水体表层DOC浓度

基于2021年夏秋两季西部干旱区博斯腾湖表层50个采样点位实测数据,通过对DOC特征的统计学分析、内外源因素影响的时空差异以及电导率相关性验证,将博斯腾湖划分为河口和非河口区域.然后以CDOM特征波长吸收系数a₂₅₀和a₃₆₅为自变量,以DOC浓度（c_DOC）为因变量,分别构建了基于CDOM的河口和非河口水域DOC浓度估算模型.结果表明：河流与湖泊进行水体交换的同时,会将大量陆源DOC输送到博斯腾湖中,使得河口区域DOC浓度明显高于非河口区域（t-tests,P<0.01）,河口区域的DOC浓度（c_DOC）约是非河口区域的2.2~2.3倍,且在河口区域c_DOC与电导率呈现显著相关关系（夏季：R²=0.81,P<0.01;秋季：R²=0.84,P<0.01）.本文构建拟合模型（c_DOC=α+β·α₂₅₀+γ·α₃₆₅）,并通过交叉验证的方法来检验模型精度.将夏季和秋季同区域数据统一建模,河口和非河口区域CDOM与DOC均存在较好的相关关系,且模型精度较高（河口区域：R²=0.60,RMSE=8.56%;非河口区域：R²=0.66,RMSE=8.77%）.本文所建立的模型可以在不增加环境因子变量的前提下提高精度,有利于实现卫星遥感反演.同时,本研究揭示了河流输入对博斯腾湖DOC分布和估算的时空影响,提出可利用CDOM估算DOC浓度,但需根据水文特征和c_DOC等因素区分河口和非河口区域.本研究对实现新疆水资源合理开发、有效保护以及综合治理提供科学依据,对我国西部干旱区湖泊DOC遥感动态监测具有重要意义.     

中国人为热变化及其对地表能量平衡的影响

利用人口统计、分布数据及能源消费统计资料,对中国1980~2015年人为热通量（Q_a）的时空变化进行了研究,并将其与地表净太阳辐射（R_n）进行了对比分析,以探讨人为热对不同尺度地表能量平衡的影响.结果表明,在研究时段内,全国平均Q_a呈显著升高趋势（0.11W/m²/10a,P<0.001）,从1980年的0.07W/m²上升到2015年的0.45W/m²,已经约相当于全球工业革命以来CO₂排放引起辐射强迫（1.68W/m²）的27%;其中Q_a高值区（≥ 1.00W/m²）已由1990年的点状分布变为2015年的面状分布,占到全国面积的10%;全国平均R_n的趋势率（0.18W/m²/10a）略大于Q_a,但未通过显著性检验（P=0.381）.对于参与计算的31个省会城市,2015年市区Q_a平均值在1~32W/m²之间,平均达17W/m²,相当于R_n平均值（147W/m²）的12%;在栅格尺度上（0.5min×0.5min）,除拉萨外,其余城市的Q_a像元最大值均超过了120W/m²,已经导致局地的热平衡发生了本质变化.研究认为,人为热释放因素不但需要在城市气候模拟研究中给予更多考虑,而且在全球和区域气候模拟与评价中以及制定气候变化应对策略时也有必要给予充分考虑,以促进全面认识并减缓气温升高.     

组配改良剂联合硅肥对Cd污染稻田的修复效果

选取湖南省浏阳市某Cd污染稻田进行田间试验,研究组配改良剂石灰石+海泡石（LS）、基施硅肥及叶面喷施硅肥对Cd污染稻田修复效果,结果表明：（1）基施硅肥90kg/hm²和叶面喷施硅肥（0.2,0.4g/L）对土壤pH值无明显影响,添加LS（2250,4500kg/hm²）的各处理均显著提高土壤pH值（P < 0.05）.（2）基施硅肥90kg/hm²分别降低土壤交换态、毒性特征浸出（TCLP）提取态Cd含量20.0%和18.5%,叶面喷施硅肥对土壤Cd两种提取态含量无明显影响,添加LS的各处理（2250,4500kg/hm²）分别使土壤交换态、TCLP提取态Cd含量降低25.8%~49.9%、26.4%~44.5%.（3）3种单一技术措施均能明显降低水稻各部位Cd含量,但降低糙米中Cd含量的效果低于3种技术措施的组合处理;“组配改良剂LS+基施硅肥+叶面喷施硅肥”各处理（JL1F1、JL1F2、JL2F1、JL2F2）使水稻糙米中Cd含量降低25.6%~70.5%.（4）“组配改良剂LS+基施硅肥+叶面喷施硅肥”的组合技术处理能显著降低土壤中Cd的有效性,显著降低水稻各部位中Cd含量,其中JL2F2处理效果最佳,能使对照糙米Cd含量从0.66mg/kg降低到0.19mg/kg,实现中重度Cd污染稻田的水稻安全生产.     

污灌区盐分累积对污染土壤汞释放通量的影响

采用优化设计的动态通量箱,对不同盐分（NaCl和Na₂SO₄）和盐度（0~5%）的盐渍化土壤土-气界面的汞交换通量进行动态监测,研究盐渍化对污灌区土壤汞和大气释放的影响.结果表明：（1）两种盐分类型对土壤Hg释放的影响呈相反趋势.与未发生盐渍化的对照土壤相比,随着NaCl盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现上升趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比提高了48.94%;而随着Na₂SO₄盐度梯度的上升,土壤Hg释放通量呈现下降趋势,5%盐度处理下,Hg通量均值与对照相比降低了20.62%.（2）土壤盐分含量与土壤汞释放通量均值之间呈线性关系.对于NaCl,含量x（g/kg）与汞通量y [ng/（m²·h）]之间的模型为y=0.8258x+86.709（R²=0.9734）,对于Na₂SO₄,模型为y=-0.3354x+85.997（R²=0.9581）.从研究结果来看,高浓度的NaCl环境对土壤汞释放通量有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.     

复合淋洗条件下农用地耕作层土壤去镉效率及其功能调节

为探究中（重）度重金属元素镉（Cd）污染农用地土壤淋洗修复的可行性,采用土柱模拟原位淋洗的方法,选择柠檬酸（CA）+氯化铁（FeCl₃）复合淋洗剂,在最佳浓度组合及淋洗剂添加量下,探究Cd在耕作层及其以下剖面层的分布特征,同时考察淋洗过程对土壤健康质量的影响及生物质炭的调节效果.结果表明:（1）0.1 mol·L^-1 CA与0.01mol·L^-1 FeCl₃是最佳浓度组合,此浓度组合下,当淋洗剂添加量为9孔隙体积时,淋洗后20 cm土柱中Cd含量低于供试土壤相应pH值的风险筛选值0.4 mg·kg^-1（GB 15618-2018）.（2）最佳淋洗条件下,60 cm土柱中Cd的纵向分布结果表明,淋洗后随土层深度增加总Cd含量依次递增,且土柱淋出液中含有一定量Cd,淋洗过程促进了Cd向下迁移.复合淋洗后土壤有效态Cd含量也随土层深度的增加而增加,这部分归因于不同土层可交换态及碳酸盐结合态Cd含量的变化.（3）CA+FeCl₃复合淋洗可导致土壤部分健康指标及酶活...     

铁铝吸附剂对起爆药污染土壤中锑的稳定化研究

采用3种铁基吸附剂（FeSO₄•7H₂O、针铁矿、Fe⁰）和铝基吸附剂（Al（OH）₃）,对某起爆药污染场地土壤中锑（Sb）进行稳定化处理,通过等温吸附实验、批量浸出实验、比表面积测定以及BCR分析,研究了铁、铝单一和混合吸附剂的稳定化效果以及稳定化前后土壤比表面积及Sb形态的变化.结果表明：不同铁基吸附剂对Sb的等温吸附符合Freundlich模型,FeSO₄ （log K_f= 5.85）的吸附能力明显高于Fe⁰ （log K_f = 3.21）和针铁矿（log K_f = 4.32）;稳定时间为10d的条件下,不同铁基吸附剂对Sb的稳定化效率随添加量的增大而提高,且10%FeSO₄（97.1%） > 10% Fe⁰（72.3%） > 针铁矿（41.0%）;FeSO₄的添加明显促进了土壤中Zn、Cu、Pb的浸出,达到原土壤浸出浓度的1990.2、2.8倍和21.6倍,添加Al（OH）₃后能够显著降低Zn、Cu、Pb的浸出浓度,添加量为4%时,稳定化效率分别达到93.8%（Zn）、93.5%（Cu）和98.3%（Pb）;5%FeSO₄和4% Al（OH）₃混合吸附剂对Sb及Zn、Cu、Pb的综合稳定化效率最好,处理10d后稳定化效率最高可达94.6%、74.2%、82.2%和97.6%;进一步分析表明,混合吸附剂添加后比表面积能够达到原土壤的1.31~1.67倍,残渣态Sb比例增加0.037~0.197倍,与稳定化效果相一致,表明铁铝混合吸附剂是处理起爆药污染场地复合重金属污染土壤的有效途径.     

阿特拉津及其代谢物在砂质壤土中的吸附

采用批量平衡法研究了阿特拉津（AT）及其主要代谢物脱乙基阿特拉津（DEA）和脱异丙基阿特拉津（DIA）在砂质壤土中的吸附行为,讨论了离子强度和温度对吸附的影响.结果表明,3种化合物的吸附24h基本达到平衡,吸附量大小顺序为AT > DIA > DEA;二级动力学模型可以很好地预估平衡吸附容量和初始吸附速率常数,颗粒内扩散方程表明颗粒扩散不是唯一的控速手段,Elovich方程拟合所得AT、DEA和DIA的瞬时吸附占各自吸附总量的53%、85%和80%;Freundlich方程能很好地描述3种化合物在供试土壤中的吸附特性,吸附系数（K_f）范围为0.7992~1.3201mg^1-1/n·mL^1/n/kg,经验常数1/n范围为0.7440~0.7530.溶液的离子强度和温度影响土壤对化合物的吸附,温度升高,K_f值降低;CaCl₂从0~0.01mol/L,K_f值增大,再继续增加,吸附系数有降低的趋势.     

太湖竺山湾甲烷扩散通量及其驱动机制

选取竺山湾为研究区域, 同时选取受人为活动影响较小的湖心区作为对比区域, 基于2011年11月至2013年8月逐月连续观测, 探讨外源输入及富营养化对CH₄扩散通量的影响及其驱动机制.结果表明, 竺山湾水-气界面CH₄扩散通量显著(P<0.01)高于湖心区CH₄扩散通量, 其平均通量分别为(0.193±0.049)mmol/(m²·d)和(0.024±0.005)mmol/(m²·d).同时, 竺山湾湖区不同点位间CH₄扩散通量也表现出明显差异, 位于河流入湖口附近点位的CH₄扩散通量显著(P<0.01)偏高.逐月观测表明湖心区CH₄扩散通量具有明显的时间变化特征, 且与水温表现出显著正相关关系(R²=0.53, P<0.01), 但竺山湾无此结果.另外, 入湖河流CH₄溶存浓度与竺山湾CH₄溶存浓度及其扩散通量呈显著正相关关系(浓度: R²=0.75, P<0.05;通量: R²=0.64, P<0.05).考虑到入湖河流具有较高的CH₄溶存浓度和污染负荷, 河流外源输入可能弱化了竺山湾CH₄通量对温度的依赖性, 并导致富营养化的竺山湾是大气CH₄的“热点”排放源.     

不同磷肥对水稻根表铁膜及砷镉吸收的影响——以石灰岩黄壤性水稻土为例

为寻求砷(As) 镉(Cd)复合污染稻田安全利用的有效措施,以贵州石灰岩区As、Cd复合污染黄壤性水稻土为材料,采用盆栽试验,研究了6种磷肥对土壤As、Cd有效性、水稻根表铁膜及As、Cd吸收的影响.结果表明:与对照相比,羟基磷灰石(HAP)、生物酶活性磷肥(BCP)、钙镁磷肥(CMP)处理使土壤pH值显著提高,磷酸二氢钙(MCP)、磷酸二氢钾(MKP)、过磷酸钙(SSP)处理使土壤pH值显著降低.所有磷肥处理均降低了土壤有效Fe含量,其中HAP、MCP、CMP的降低效果显著.HAP显著降低了土壤有效Cd和有效As含量;MCP和BCP显著提高土壤有效Cd含量,但对土壤有效As无显著影响;SSP显著降低了土壤有效Cd含量,但显著提高土壤有效As含量.不同磷肥使水稻根表铁膜数量提升0.6%~27.1%,铁膜数量与铁膜中Cd、As含量分别呈极显著(R²=0.555**)和显著(R²=0.525*)正相关关系.MCP、MKP、BCP显著降低了糙米Cd、As含量,HAP、SSP、CMP显著降低了糙米Cd含量,但对糙米As含量无显著影响.磷肥均使Cd叶→颖壳的转运系数下降,MKP、MCP能抑制As从根到茎的转运,BCP能抑制As从叶到颖壳的转运.磷肥降低水稻糙米Cd、As含量与铁膜数量增加、水稻体内Cd、As转运变化有关.     

污水中基于酶活性分析的硫酸雌酮雌激素效应

在污水处理厂尾水中,雌酮（E1）和硫酸雌酮（E1-3-S）分别是赋存浓度最高的自由态雌激素和结合态雌激素.E1-3-S难以被生物降解且雌激素效应有限,但环境条件适宜时可在芳基硫酸酯酶（AryS）作用下通过水解释放出具有雌激素效应的E1.本论文提出了一种利用AryS活性值和E1-3-S酶促水解动力学参数计算E1-3-S半寿期的方法.根据现场取样分析得到了重庆市某污水处理厂生物处理构筑物内混合液,合流制管道溢流口与尾水受纳水体底泥中在冬、春、夏3个季节的AryS活性值,其均值分别为417.41~941.14,91.55~179.42,28.11~59.64μg对硝基酚/（g·h）.在20℃的实验室条件下,E1-3-S的酶促水解遵循一级动力学模式（P<0.01）,且水解速率K_d与AryS活性呈线性正相关（R²=0.9774）.根据春季的AryS活性数据和实验室条件下E1-3-S水解速率与酶活性的线性回归方程推算,得到了在污水处理厂生物构筑物内、合流制管网溢流口和污水厂尾水排放点附近水体中E1-3-S在对应环境温度条件下通过酶促水解的半寿期分别为33.5,153.0,410.0h.该方法可用于评估硫酸型结合态雌激素在水环境中的雌激素效应释放风险.     

中国亚热带重要树种植硅体碳封存潜力估测

研究选取中国亚热带阔叶林、针叶林、竹林等3 种森林类型中常见的7 个树种,通过微波消解法提取其植硅体,并对其植硅体中碳含量进行测定,计算植硅体产量并估测碳封存量,结果表明:① 7个树种叶子植硅体碳占干物质含量分别为毛竹3.31±0.53 g·kg^-1、杉木0.30±0.06 g·kg^-1、马尾松0.40±0.11 g·kg^-1、苦槠0.19±0.04 g·kg^-1、青冈0.88±0.09 g·kg^-1、木荷0.49±0.18 g·kg^-1、枫香1.12±0.33 g·kg^-1;② 相关分析表明,硅与植硅体含量(P<0.05,R²=0.989 7)、植硅体与植硅体碳占物质含量(P<0.05,R²=0.881 6)、植硅体碳与植硅体碳占干物质含量(P<0.05,R²=0.354 4)之间的相关性达显著水平.③ 毛竹的植硅体碳封存速率最高,若以最高植硅体碳封存速率0.050 6t- e-CO₂·hm^-2·a^-1计算,面积为3.87×10⁶ hm²的毛竹林每年可封存约1.96×10⁵ t CO₂;④ 杉木、马尾松的植硅体碳封存速率分别为0.005 6 和0.010 8 t-e-CO₂ ·hm^-2 ·a^-1,面积分别为1.13×10⁷、1.20×10⁷ hm²的杉木林、马尾松林每年可封存约6.33×10⁴、1.30×10⁵ t CO₂;⑤ 阔叶林植硅体碳封存速率介于0.000 5~0.019 3 t-e-CO₂·hm^-2·a^-1之间,面积为2.49×10⁷ hm²的阔叶林每年可封存1.25×10⁴~48.15×10⁴ t CO₂.     

黄石市大气二氧化氮健康效应与人群暴露风险

为揭示黄石市二氧化氮(NO₂)的健康效应和人群暴露风险特征,收集2015～2020年黄石市NO₂浓度、非意外死亡、呼吸系统和循环系统疾病每日死亡人数、内科疾病每日住院人数以及气象要素等资料,探究了黄石市NO₂时空变化,采用时间序列的半参数广义相加模型(GAM)定量评价NO₂对黄石市死亡病例和内科住院病例人数的影响,并对居民的暴露风险(R*)进行评估.结果表明:黄石市NO₂的浓度年内变化呈“U”型,春冬污染较严重,人群密集和工业区NO₂浓度稍高.在最佳滞后时间下,NO₂浓度每增加10μg/m³,非意外死亡、呼吸系统和循环系统病例的死亡人数在lag01、lag3、lag1时达到最大,增加百分比(ER)值分别为1.93%(95%CI:-2.10,6.14),2.13%(95%CI:-6.56,11.62),4.82%(95%CI:-0.22,10.02),内科疾病每日住院人数在lag05时达到最大,增加百分比(IP)值...