内蒙古河套灌区不同盐碱程度的土壤细菌群落多样性

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对内蒙古河套灌区三种不同盐碱程度土壤(盐土,强度盐化土,轻度盐化土)不同深度(0~20cm和20~30cm)土壤细菌16S rDNA V3~V6可变区扩增片段进行分析,并对土壤理化性质进行了测定.结果表明:细菌群落多样性随土壤盐碱化程度的加深而减少(轻度盐化土 > 强度盐化土 > 盐土),随土壤深度的增加而降低(细菌群落多样性0~20cm土层大于20~30cm土层).细菌Shannon-Wiener指数在轻度盐化土中最大为3.36,在强度盐化土和盐土分别为3.05和2.49.不同盐碱程度土壤以细菌相似系数聚类,分为0~20cm层与20~30cm层两大族群,土壤细菌群落Shannon-Wiener指数在0~20cm层中(盐土为3.04,强度盐化土为3.29,轻度盐化土为3.36)均大于在20~30cm层(盐土为2.49,强度盐化土为3.05,轻度盐化土为3.14).相关性分析和典范对应分析表明,土壤w(EC)、pH值、w(SOC)、w(TP)是土壤细菌群落结构多样性的显著影响因素,不同盐碱程度土壤中细菌群落的Shannon-Wiener指数与土壤w(EC)(r=-0.542,P < 0.05)、pH(r=-0.526,P < 0.05)呈显著负相关,与土壤w(SOC)(r=0.700,P < 0.01)和w(TP)(r=0.805,P < 0.01)呈极显著正相关.w(EC)和pH对盐碱土壤细菌群落结构的影响力最大. 回收DGGE图谱中20个优势条带进行测序分析,结果显示,变形菌纲(α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲和δ-变形菌纲)是盐碱土壤的主要类群.     

pH-dependent leaching behaviour and other performance properties of cement-treated mixed contaminated soil

Portland cement has been widely used for stabilisation/solidification (S/S) treatment of contaminated soils. However, there is a dearth of literature on pH-dependent leaching of contaminants from cement-treated soils. This study investigates the leachability of Cu, Pb, Ni, Zn and total petroleum hydrocarbons (TPH) from a mixed contaminated soil. A sandy soil was spiked with 3000 mg/kg each of Cd, Cu, Pb, Ni and Zn, and 10,000 mg/kg of diesel, and treated with ordinary Portland cement (CEM I). Four different binder dosages, 5%, 10%, 15% and 20% (m/m) and different water contents ranging from 13%-19% dry weight were used in order to find a safe operating envelope for the treatment process. The pH-dependent leaching behaviour of the treated soil was monitored over an 84-day period using a 3-point acid neutralisation capacity (ANC) test. The monolithic leaching test was also conducted. Geotechnical properties such as unconfined compressive strength (UCS), hydraulic conductivity and porosity were assessed over time. The treated soils recorded lower leachate concentrations of Ni and Zn compared to the untreated soil at the same pH depending on binder dosage. The binder had problems with Pb stabilisation and TPH leachability was independent of pH and binder dosage. The hydraulic conductivity of the mixes was generally of the order, 10^-8 m/sec, while the porosity ranged from 26%-44%. The results of selected performance properties are compared with regulatory limits and the range of operating variables that lead to acceptable performance described.     

天津地区土壤有机碳和粘粒对PAHs纵向分布的影响

研究了天津地区土壤中有机碳(TOC)和粘粒含量对多环芳烃(PAHs)纵向分布的影响,利用相对富集系数分析了PAHs在不同土壤深度的富集趋势.结果表明,土壤剖面中PAHs含量峰值一般在土壤的表层和次表层,并随着土壤剖面的加深而减少.土壤中有机碳含量、土壤粒度、PAHs性质和扰动、淋溶等均是影响PAHs纵向迁移的重要因素.PAHs相对富集在有机碳和粘粒含量较高的土壤中.高环PAHs主要是以与土壤有机质胶体结合的形式发生迁移,不易迁移到土壤剖面的深部,而低环PAHs则主要是以溶解态形式发生迁移,相对较易发生迁移.      

Sorption of a triazol derivative by soils: importance of surface acidity

The sorption of a triazol derivative,1-(4-chlorophenyl)-4,4-dimethyl-2-(1H-1,2,4-triazol-1-yl)penten-3-ol with a common name of s3307D,on fifteen soils and three H2O2-treated soils was investigated.The sorption isotherm for each untreated and treated soil was nonlinear,and was best fitted to Freundlich sorption equation.Soils containing hith amount of clay content or organic matter or both sorbed much higher amounts of the chemical than soils that had low contents of these soil constituents.H2O2-treated soils showed sonsiderable sorptive affinity for S3307D.It was concluded that both organic matter and mineral fraction in natural soils contributed to the sorption of the basic compound.Sorption by the H2O2 treated soils increased as suspension pH decreased,but all suspension pHs exceeded the pKa of the compound by more than two units.This implies that organic base protonation can occur on surfaces of soil components,and surface acidity (exchangeable acidity)is important in sorption process of the organic base rather than suspension pH.     

北京地区土壤中有机氯农药类POPs残留状况研究

2004年5—7月采集了北京地区115个土壤表层样品,利用ASE萃取技术,使用GC/MS方法测定了样品中的六氯苯、氯丹、滴滴涕(DDT,DDE和DDD)、艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、七氯和灭蚁灵的检出率及残留量.结果表明,北京土壤中六氯苯、滴滴涕的检出率很高,狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵未检出.总有机氯农药类POPs物质质量分数平均值为77.7 μg/kg.其中滴滴涕占总有机氯农药类POPs物质的98.9%,是北京地区土壤中残留有机氯农药类POPs物质的主要成分,城市公园、园林土壤是城市滴滴涕的主要污染源.六氯苯是北京地区土壤中普遍存在的一类持久性有机污染物,但残留量很低.氯丹检出率和残留量均很低,六氯苯和氯丹没有对土壤质量造成危害.      

土壤溶液性质对Zn的形态变化及其微生物毒性的影响

采集了我国具有代表性的12种不同性质土壤,利用基础诱导硝化(SIN)方法测定了不同土壤中锌的微生物毒性阈值,同时利用850离子色谱仪与WHAM6.0模型,测定了溶液不同阴离子组成及自由Zn2+含量,建立了基于不同土壤性质与溶液离子的土壤中Zn毒性预测模型.结果表明,基于SIN测定的不同土壤Zn微生物毒性阈值在不同土壤间有显著差异,其中EC50从196mg/kg至1310mg/kg;EC10值从48mg/kg增加至682mg/kg,不同土壤EC50与EC10的最大值与最小值的比例分别达到了6.68及14.3倍,表明土壤性质对Zn的微生物毒性有非常显著的影响;基于SIN的Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)与溶液自由Zn2+浓度的负对数p(Zn2+)间呈正相关关系,表明随着土壤溶液中自由Zn2+值的升高,Zn的毒性逐渐增加.土壤pH值、OC、CEC、F-、Cl-、Ca2+及Mg2+与Zn的毒性阈值ECx(x=10,50)及p(Zn2+)呈正相关关系,其中土壤pH值为最重要的影响因子,偏相关系数均达到极显著水平(P<0.01),其次为OC、CEC及F-,ECx与溶液中NO3-, SO42-呈负相关关系.基于不同主控因子的土壤中Zn毒性阈值(ECx)及P(Zn2+)的预测模型表明,pH值、OC、CEC、F- 四个变量因子分别解释了log(EC50)、log(EC10)及p(Zn2+)预测模型变异的89.9%、81.2%和92.3%.     

蚯蚓对土壤中有机化学成分组成的影响

蚯蚓是最为重要的土壤动物之一,不仅可以改良土壤结构和肥力,还能促进土壤矿物风化。为研究蚯蚓风化土壤矿物的机理,弄清蚯蚓对土壤中有机化学成分的影响,我们以甲醇为浸提剂浸提蚯蚓处理过的土壤和无蚯蚓的土壤,对提取物硅烷化衍生处理后,用GC-MS进行了分析。结果发现无论是蚯蚓处理过的土壤还是无蚯蚓的土壤,提取物中种类最多的化学物质是烃类,其次是酯类;腈类种类虽非常少,但相对含量却非常高。蚯蚓处理的土壤与无蚯蚓的土壤二者之间有机化学成分确实有很大的不同:从蚯蚓处理过的土壤中共发现了22种特有成分,从无蚓蚓的土壤中共发现了26种特有成分。虽然蚯蚓处理的土壤和无蚯蚓的土壤均检测到了微量的有机酸,但无论是酸的种类还是数量二者间均无明显差异。另外,检测结果也未发现铁载体。因此,蚯蚓诱导的微生物对土壤矿物的风化应该是在土壤矿物局部区域发挥作用,其风化机理用连宾的综合效应假说解释更为合理。     

喀斯特地区黄壤和石灰土剖面化学组成变化与风化成土过程

对西南喀斯特地区典型黄壤和石灰土剖面土壤主量和微量元素组成变化特征进行了研究,提供了有关岩石风化和土壤形成过程的信息。所研究的土壤相对于上地壳普遍富集P和Mn,而亏损Na、K、Ca、Mg元素。与黄壤相比,石灰土具有较高含量的K、Rb和较低含量的Sr元素,同时具有较高Th/Ta,Rb/Sr比值和CIA的特征,指示两类土壤成土母质的差别和石灰土较强的风化程度。不同地区同种类型土壤以及同一地区不同类型土壤的化学组成具有显著差别,反映了不同区域和不同类型土壤在成土母质、风化成土过程和程度上的差异。     

高钙特征焚烧飞灰的加速碳酸化处理及对重金属浸出特性的影响

针对生活垃圾焚烧飞灰的高钙含量特征,在室温下采用CO2对焚烧飞灰在液固比(L∶S)为0.25∶1的条件下进行加速碳酸化处理,考察加速碳酸化处理对焚烧飞灰中重金属(As、Cd、Cu、Zn、Sb、Pb)浸出特性的影响.焚烧飞灰XRD分析表明,加速碳酸化处理后飞灰中的Ca(OH)2和CaClOH衍射峰消失,而CaCO3的衍射峰增多,且强度增加.加速碳酸化处理后飞灰中铅的形态发生了改变,并且能够检测到铜的化合物.TG/DTA分析表明,焚烧飞灰在440℃之前增重达到5.70%,SEM-EDS分析证实了Ca(OH)2(s)+CO2(g)→CaCO3(s)反应的发生.焚烧飞灰加速碳酸化处理后的TCLP浸出实验表明,碳酸化时间在2 h内,重金属的浸出浓度除Cd保持不变外都显著下降;而当碳酸化时间超过50 h后,重金属的浸出浓度除Pb外普遍高于飞灰未经碳酸化处理时的浸出浓度.     

改性纳米TiO2对砷污染土壤的稳定化试验

以黄壤、红壤、紫色土和黑土为供试土壤,研究改性纳米二氧化钛对土壤中砷的稳定化效果。采用溶胶-凝胶法制得活性炭负载纳米二氧化钛（ACT）和铁改性活性炭负载纳米二氧化钛（ACTI）,并将粒径为100 nm的纳米二氧化钛（T-100）和活性炭（AC）作为对照材料。将改性纳米二氧化钛按照不同质量比添加到供试土壤中,稳定化14 d后,采用生物有效性简化提取法（simple bioavailability extraction test,SBET）研究改性纳米二氧化钛对不同类型土壤中砷的稳定化效果。结果表明:4种供试土壤的固砷能力顺序为红壤>黑土>黄壤>紫色土。ACTI和ACT在4种类型土壤中对砷的稳定效果均优于对照材料T-100和AC,在2%的添加量下,4种土壤对砷的稳定化率均高于60%。因此,ACTI和ACT可用作修复砷污染土壤的稳定剂。     

苏州太湖湖滨土壤中营养盐的垂直分布特征

为了考察湿地建设对太湖湖滨环境的生态修复效应,作者在苏州太湖湖滨选取了4个经过湿地修复的土壤和2个未修复的湖滨土壤进行对照研究。对不同深度(0~10 cm,10~20 cm,20~40 cm,40~60 cm)土壤中的土壤有机质(SOM)、总氮(TN)和总磷(TP)等理化性质进行分析。苏州太湖湖滨湿地土壤的pH值主要为中性;湿地土壤中TN、TP和SOM含量随土壤深度增加而降低;已修复湿地土壤中TN、TP、SOM的含量低于未修复土壤;某水产养殖场附近土壤中TN、TP、SOM含量均明显高于其它采样点。太湖湖滨湿地的建设有效地净化了湖滨土壤,也显著美化了苏州太湖湖滨带的生态环境。     

西南地区典型土壤酸化特征及其与重金属形态活性的耦合关系

采用空间代替时间的方法,采集了西南地区主要类型和不同酸化阶段的土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,结合小白菜盆栽生物试验,探讨土壤酸化和重金属形态活性变化的耦合关系.结果表明,紫色土和黄壤随着土壤酸化程度增加,土壤交换性盐基离子降低,由交换性Ca²⁺流失引起.不同酸化阶段紫色土和黄壤对酸敏感性差异较大,紫色土在pH>7.50和pH<4.50时,酸缓冲容量较大;黄壤酸缓冲容量和土壤交换性盐基离子含量呈较强的相关性,且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数和土壤盐基离子消耗速率有关.重金属Cd和Pb在土壤中的赋存形态和土壤类型、酸化程度紧密相关,紫色土与黄壤中Cd和Pb主要以可交换态和残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;红壤中以残渣态和Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态分别是紫色土和黄壤的2.15倍和1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30倍和3.91倍,与红壤铁含量较高有关.盆栽试验表明土壤酸化一定程度上抑制小白菜的生长量,酸化严重的黄壤(pH<5.70)中小白菜生物...     

Soil carbon sequestration in a changing global environment

Throughout its long history the Earth has undergone warm periods with high atmospheric concentrations of greenhouse gases (GHG), and has responded with different buffering mechanisms whereby atmospheric C has been transferred to other geochemical compartments. Strategies for the mitigation and adaptation to the current climatic forcing may thus be generated by the acceleration of such natural mechanisms, especially those involved in short cycles, mainly in the biosphere and the pedosphere. Although these contain smaller C stocks than other compartments (< 0.01% of the total C), they circulate large amounts of C from the atmosphere through photosynthesis and mineral weathering (e.g., 120 Pg C are circulated through terrestrial ecosystems and total C in the atmospheric compartment is 805 Pg C). Increased C sequestration can thus be achieved in terrestrial ecosystems, by: (1) favouring growth of biomass; (2) promoting and facilitating carbonation processes; (3) reducing erosion and favouring pedogenesis; (4) developing organic matter-rich horizons; (5) recovering degraded or contaminated soils, and/or (6) managing waste by use of systems that minimize emissions of GHG. Within the latter option, the following actions are considered here in more detail: 1) production of Technosols, and 2) production of biochar. All of the above options should form part of a strategy for the mitigation and adaptation to global climate change. In this review, we analyze those focused on promoting soil conservation, soil restoration and soil formation.     

油田区土壤石油烃组分残留特性研究

为了揭示石油开采区土壤石油烃组成及残留特性,探讨石油污染物的来源与风化程度,采集了胜利油田孤岛和河口采油区共5口油井周边土壤样品及原油样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析原油及土壤样品中的链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)及多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)共51种石油烃单体的含量.结果表明,与原油相比,油田区土壤总提取物中链烷烃与PAHs所占的比例明显偏低;土壤石油烃的组分构成与原油相比,链烷烃中碳数小于12的正烷烃比例明显降低,而高碳数正烷烃比例增加.选择正十八烷/植烷作为指示土壤风化程度的标志,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)法分析其与土壤中各石油烃组分的关系,结果显示碳数大于33的正烷烃与中环芳香烃具有高残留性.利用主成分分析综合分析用于土壤石油烃来源识别的4个指标,结果表明,土壤中的石油烃具有明显的原油"指纹".研究结果为油田土壤污染特性的认识提供了依据与基础.     

土壤风化速率的实验测定

利用模拟淋溶实验测定了中国几种土壤（砖红壤，赤红壤，红壤，黄棕壤和紫色土）的风化速率，并研究了土壤pH值和降水量对土壤风化速度的影响，结果表明，土壤的风化速度在pH≥4时随pH值的下降而显著增加，但是当pH值低于4时，风化速率却急剧下降，造成这种现象的原因可能是在低pH值时盐基阳离子和铝离子大量溶出，过高的产物浓度限制了风化反应的进行。土壤的风化速度与淋溶速率之间近似成线性关系。用淋溶液pH值和淋溶液量两个因素对实验结果进行了校正。     

去除氧化铁对Al在土壤中吸附-解吸的影响

用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)法研究了去除土壤中的氧化铁后Al的吸附-解吸特征的变化情况.结果表明,在pH值<4.5条件下,去除氧化铁可使土壤对Al的吸附量有所增加,这种变化在赤红壤中尤为明显;而此后随pH值的升高,原土和去铁土对Al的吸附量基本相等.造成该现象的原因可归纳为去除氧化铁能降低土壤的电荷零点(ZPC)和增加土壤表面负电荷的数量,从而增强了土壤表面与离子之间的静电引力.另一方面,去除氧化铁后Al的解吸量也增加.其原因是与原土相比,去铁土吸附Al的机理中包含有部分静电吸附,这从离子强度对去铁土吸附Al的影响实验能得到较好的验证,因为在pH值<4.5时,提高离子强度将降低Al的吸附量,用高岭石做参考材料时也发现了类似的现象.     

乌梁素海周围盐化潮土钠质化特征

以乌梁素海周围盐角草(CSE)、碱蓬(CSG)、盐爪爪(CKF)和苦豆子(CSA)群落的盐化潮土为研究对象,分别采集0～20,>20～40,>40～60和>60～80 cm共16个混合土样. 测定土壤pH,含水量,含盐量,钠吸附比(SAR)和交换性钠离子百分率(ESP)等指标,分析了土壤的碱化特征. 结果表明:CSE土壤剖面含盐量,SAR和ESP的平均值最高,其次为CSG,CKF和CSA土壤. CSE土壤金属离子总量最大,其次为CSG,CKF和CSA;阳离子以Ca2+和Na+为主,阴离子以Cl-和SO2-₄为主,而CO₃2-和HCO₃-含量极低. 土壤盐分主要以氯化物和硫酸盐为主,碳酸盐以碳酸钙形式存在. ESP与含盐量(R20.834,P0.000 8)和SAR(R20.862,P0.000 2)之间均呈现显著的正相关,ESP随着含盐量和SAR的增大而增大,SAR可以替代ESP的测量. 土壤剖面盐分的分布状况是在降水、蒸发、灌溉和地下水等因素的综合作用下形成的.      

热光法测量扬尘碳组分的激光分割点偏移

为探讨热光法测量扬尘碳组分的激光分割点偏移（LSPS）的特点和原因,并提出偏移数据的处理方法,选择西宁市、沈阳市、淄博市、十堰市和新疆乌昌石地区共607个扬尘（道路扬尘、城市二次扬尘、土壤扬尘）样品,通过再悬浮采样器获取PM_2.5滤膜样品,使用DRI2001A型碳分析仪结合透射法测量碳组分.结果表明：道路扬尘和城市二次扬尘在碳分析过程中会有不超过10%的样品发生前偏现象,该现象主要受碳酸盐碳（CC）和元素组分的影响;当CC占总碳（TC）的百分比大于9%时,加酸方法可解决前偏问题.土壤扬尘中有40%~90%的样品会发生后偏现象,原因是其元素碳（EC）含量过低（EC/TC<10.7%）,导致灼烧过程残留的耐热物质Fe₂O₃对激光的干扰大于EC对激光的吸收.针对以上偏移问题,采用归零法和替代法对偏移数据进行处理.基于与参比值比较,归零法和替代法得到的OC相对偏差分别为0.1%~10.3%和0.1%~2.9%,EC相对偏差分别为2.1%~52.5%和0.1%~20.6%,远低于偏移引起的相对偏差（0.6%~13.8%和66.6%~149.6%）,且替代法处理效果优于归零法.     

山西农田土壤交换性镁含量、分布特征及其与土壤化学性质的关系

采用田间调查与室内分析相结合的方法,研究了山西省农田土壤交换性镁(Mg)含量、分布特征及其与土壤主要化学性质的关系。结果表明,山西省主要农田土壤(0~20 cm)交换性镁含量平均为255.1 mg/kg,变幅为78.1~641.8 mg/kg,其中85%的土壤交换性镁含量在100~400 mg/kg之间,随地区不同而异。土壤剖面(0~100 cm)交换性镁含量为78.1~717 mg/kg,其含量随土壤层次加深呈现出增加的趋势。不同类型土壤交换性镁含量高低依次为潮土>褐土>栗褐土>石灰性褐土>黄绵土>褐土性土。土壤交换性镁含量与土壤pH值、EC值、有机质含量和碱解氮含量呈显著线性正相关,与K/Mg呈显著线性负相关,与全磷含量、速效磷含量、速效钾含量和Ca/Mg呈显著的曲线关系。     

广东清远电子垃圾拆解区农田土壤重金属污染评价

简单粗放的电子垃圾回收活动给周边环境带来了一系列污染问题,污染物通过食物链的累积最终将对人体健康产生危害.为了解广东省清远市电子垃圾拆解地周边农田土壤重金属污染现状,在该市龙塘镇和石角镇电子垃圾拆解区域内采集22个农田土壤样品,并分析了土样中重金属的含量水平、空间分布特征和化学形态.结果表明,与广东省土壤背景值相比,农田表层0~20 cm土壤中Pb、Cu、Cd、Zn、Ni和Cr元素含量表现出不同程度的富集.从单项污染指数来看,72.7%的表层土壤样品存在一种或几种重金属超标,以Cd、Cu、Pb和Zn污染为主,其中Cd污染比例最高,其次是Cu,最后是污染比例相当的Pb和Zn.内梅罗综合污染指数分析发现68.2%的土壤样品受到重金属污染,其中更有53.3%为重污染等级.大部分重金属之间具有良好的相关性,简单粗放的回收活动成为电子垃圾拆解地周边农田重金属污染的重要来源.Cd、Pb、Zn和Cu在表层土壤中含量较高,深层土部分(20~100 cm)并未表现出随深度增加而显著降低的趋势.Cr和Ni元素在整个采样剖面中含量基本一致,无统计学意义上的差别.重金属化学形态分析结果显示Pb、Cu和Cd的活性形态比例范围分别为36.9%~90.6%、39.6%~93.9%和43.7%~99.6%,平均值分别为61.3%、65.3%和80.7%,绝大多数土壤样品中3种重金属活性形态在总量中的比例占到一半以上,具有极大的生态风险.