酸雨中SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+对红壤中重金属的影响

 在实验室条件下连续浸泡污染红壤和黄红壤,研究模拟酸雨中阴离子、阳离子浓度对土壤中重金属解吸行为和化学形态分布的影响.结果表明,酸雨加速了土壤酸化,重金属活性增强.增加模拟酸雨中SO₄^2-、N₀^3-或Ca²⁺、NH₄⁺浓度对Cd、Zn解吸行为均产生明显促进作用,但对Cu影响不明显.增加模拟酸雨中SO₄^2-、NO₀^3-浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Zn百分率明显降低,交换态Cr百分率明显增加,交换态Cu百分率稍有提高,交换态Pb百分率变化不明显;增加模拟酸雨中Ca2+、NH4+浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Cu、Zn百分率明显降低,交换态Cr和活性形态Pb明显增加,但Cu的化学形态分布主要受模拟酸雨pH值的影响.     

亚热带红壤丘陵区茶园土壤中Al和F的分布特征及其影响因素

以化学浸提的方法研究了亚热带红壤丘陵区茶园土壤中活性Al和F的溶出和剖面分布特征.结果表明,各浸提液对Al的浸提能力顺序为:1mol/L HCl>1mol/L NH4AC(pH4.8)>1mol/L KCl(pH5.5)>H₂O(pH6.8).同样,在4种浸提态F中,1mol/L HCl所提取F的含量最高,含量范围为6.62～38.8mg/kg,1mol/L KCl与1mol/L NH₄AC所提取F含量次之,分别为4.57～28.1mg/kg和5.76～32.17 mg/kg,水溶性F的含量最低,含量范围为0.95～4.18mg/kg.各浸提态Al和F主要集中于0～3cm的表层,土壤剖面分布有上高下低的特征.水溶性Al与F存在线性回归关系,其他各浸提态Al和相关浸提态F之间也为显著的正相关关系.土壤中各浸提态Al和F含量随植茶年限的增长而增加,同时也受土壤母质、土壤pH值和有机质影响.     

模拟氮沉降对高硫沉降地区森林土壤酸化的贡献

以重庆铁山坪马尾松林下典型的酸化土壤为研究对象,按照40 kg·(hm²·a)^-1的N剂量分别喷洒NH₄NO₃和NaNO₃以模拟氮沉降翻倍的情景,对其影响下的土壤溶液pH值和主要阴阳离子浓度进行了为期1 a的野外观测.结果表明,与未经处理的对照相比,喷洒NH₄NO₃的土壤溶液的pH值有所下降,而NaNO₃则导致pH值略有上升.同时,喷洒NH₄NO₃和NaNO₃均导致盐基阳离子（Ca²⁺和Mg²⁺）和Al³⁺浓度的明显上升,其中Al³⁺与盐基阳离子（Ca²⁺、Mg²⁺和K⁺之和)的摩尔比值由对照的0.5左右升高到接近甚至超过1.0.盐基阳离子的加速淋溶和有毒Al³⁺的活化,表明氮沉降已加剧了土壤酸化.此外,氮输入的增加还引起了NO^-₃淋溶的大幅增加,土壤出现氮饱和现象.相对而言,NH⁺₄的酸化和富营养化效应均强于同当量的NO^-₃,表明中国氮沉降控制不应忽视NH₃的排放削减.     

太湖地区农田土壤中铵态氮和硝态氮的时空变异

对太湖地区农田土壤3种主要水稻土类型:白土、黄泥土和乌栅土在小麦和水稻生长期间土壤剖面中NH₄⁺-N和NO₃^--N含量的时空变异进行了研究.结果表明:NH₄⁺-N在1a中的2月份和9月含量较高;4月份和11月的含量较低.NH₄⁺-N在土壤剖面中的空间变异为土壤上层到土壤下层呈逐渐递减趋势,以表土层含量为最高,在40cm以下基本上趋于稳定.NO₃^--N的含量低于NH₄⁺-N,在1a中小麦生长季节(旱作)高于水稻生长季节(水作);NO₃^--N在土壤剖面中的空间变异为:旱作时的土壤表层到底层迅速下降;但在水稻生长季节土壤剖面中表层土壤的NO₃^--N含量低于底层的NO₃^--N的含量,出现明显的淋溶现象.在旱作期间NO₃^--N随NH₄⁺-N呈指数曲线变化,而在水稻生长期间没有这种关系.NH₄⁺-N和NO₃^--N含量与土壤有机质呈显著的直线线性正相关关系.但NH₄⁺-N和NO₃^--N仅在旱作时随土壤粘粒含量和土壤pH值的升高而呈对数曲线下降.     

硫酸铵和硝酸铵对镇江市大气PM2.5理化性质的影响

近年来,无机盐尤其是硝酸盐对我国大气PM_2.5的贡献日益凸显,而其如何影响颗粒物的重要理化性质尚待深入研究.于2021年1~12月期间,在镇江市开展了连续观测,获得了大气PM_2.5中硫酸铵［（NH₄）₂SO₄）］和硝酸铵（NH₄NO₃）浓度,系统讨论了二者对颗粒物消光、吸湿增长和酸度的影响.结果表明,2021年镇江市ρ［（NH₄）₂SO₄］和ρ（NH₄NO₃）的年均值分别为（6.5±4.5）μg ·m^-3和（15.0±13.3）μg ·m^-3,对PM_2.5浓度的平均贡献率分别为（20.5±18.2）%和（34.5±18.4）%;PM_2.5的总消光系数为（224.5±194.2） Mm^-1,其中NH₄NO₃的贡献率为（40.1±20.9）%,（NH₄）₂SO₄为（19.1±10.8）%;（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃是PM_2.5吸湿增长的主要贡献者,在污染条件下NH₄NO₃对颗粒物液态水的贡献率为（53.8±13.4）%~（61.6±14.6）%;NH₄NO₃是未来镇江市能见度和空气质量改善的关键污染物,但削减NH₄NO₃前体物可能会导致颗粒物酸度增加,尤其对春冬季节颗粒物酸度的影响较为明显.研究结果对理解空气质量变化及二次影响具有重要意义,并对镇江市空气质量的持续改善提供了重要参考.     

泰山降水的离子组成特征分析

 为了解泰山降水的离子组成特征,于2004年8月～2005年7月对泰山降水进行了化学观测.共收集到37场降水,结果表明,降水pH值的雨量加权均值为4.73,酸性降水的出现频率达60%;电导率的雨量加权均值为2.96mS/m;降水离子的平均浓度为559.04μeq/L,主要离子SO₄^2-111.48μeq/L、NO₃^-30.76μeq/L、NH₄⁺⁸0.92μeq/L、Ca²⁺49.94μeq/L,均高于我国西南、西北地区背景点的降水浓度;SO₄^2-是该地区降水的主要致酸物质,在阴离子中的相对含量约为65%,NH₄⁺是降水酸度的主要中和因子,在阳离子中的相对含量约为40%.因子分析表明,泰山降水的离子组成有不同的来源.     

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.     

简捷硝化-反硝化过程处理焦化废水的研究

简捷硝化-反硝化过程处理焦化废水具有去除负荷高、出水浓度低、可节省反硝化碳源等优点.试验表明,当系统进水COD、NH₃-N和TN浓度分别为1204.8、274.3和443mg/L,系统总水力停留时间为26.2h时,系统出水COD、NH₃-N、NO₂^--N、NO₃^--N和TN浓度分别为36.3、12.1、9.25、2.46和44.4mg/L.试验结果还证明本文所采用的系统确实处于简捷硝化-反硝化状态.     

氟污染土壤中有效态氟提取剂的选择

通过对1.00mol/L NH4Cl、0.02mol/L NH4Cl、0.01mol/L CaCl2和H2O四种提取剂对污染土壤中元素氟的提取能力的分析比较,以及土壤性质与提取量的相关分析,确定了1.00mol/LNH4Cl为提取污染土壤中有效态氟最适宜的提取剂,为测定污染土壤中有效态氟含量,科学、合理评价氟的生态效应提供参考。     

氮肥-垃圾渗滤液复合影响区非饱和-饱和带全剖面氮素分布特征及微生物响应

农田氮肥和垃圾填埋场渗滤液是我国地下水氮素污染的两大来源,从氮肥-垃圾渗滤液复合影响区域内采集6份土壤剖面-地下水样品,分析非饱和-饱和带全剖面中氮素的分布特征,来清晰判识该类典型区域的氮素跨介质污染特征和途径,同时通过高通量测序进行氮循环功能微生物分析,来解析氮循环功能微生物对氮素分布的响应.结果发现,在高施肥量采样点中,土壤中的硝态氮（NO₃^--N）和溶解性有机氮（Dissolved Organic Nitrogen,DON）含量均显著高于低施肥量采样点（p<0.01）,NO₃^--N大量分布在深度0~240 cm的土壤中（p<0.05）,部分NO₃^--N下渗进入地下水,高施肥量采样点地下水中NO₃^--N浓度在总溶解性氮（Total Dissolved Nitrogen,TDN）中占比达31.93%~84.70%,硝化菌在氮循环功能菌中占比为27.08%~87.99%,说明氮肥是该区域地下水NO₃^--N的主要来源.铵态氮（NH₄⁺-N）在非饱和带深度0~20 cm和400~460 cm的范围内含量较高（p<0.05）,垃圾填埋场下游的地下水NH₄⁺-N浓度均超标,在TDN中占比为26.40%~59.71%.统计分析表明,垃圾填埋场渗滤液可能是造成地下水中NH₄⁺-N浓度空间差异的重要因素,并很可能是导致地下水位波动带附近出现NH₄⁺-N高积累的主要原因（p<0.05）.这些结果将有助于复合影响区氮素的污染评估和防控.     

土壤中铜镉植物可利用性的表征

文章选取江西红壤和江苏黄棕壤两种酸、中性土壤为研究对象,在污染企业周边采集红壤-青菜,黄棕壤-水稻样品共22组,分析了土壤-植物体中重金属铜和镉的含量。同时,选取了0.1mol/LHCl、1mol/LNH4OAc、0.1mol/LEDTA和0.1mol/L柠檬酸4种化学提取剂提取土壤中重金属。结果表明,在综合考虑重金属铜、镉的毒性水平,不同种类植物的吸收系数和植物体含水率的差异后,0.1mol/LHCl能较好地反应土壤中重金属的植物可利用性,其与植物体内重金属权重离子冲量相关的决定系数达0.885。     

回归模型法推导油菜田土壤Cd限值的不确定性

为研究土壤-作物迁移模型推导农田土壤环境基准的不确定性,以油菜为例,通过贵州省4种典型微酸性土壤——红壤、黄壤、石灰土和黄棕壤进行Cd盐添加的盆栽试验,除全量Cd外,选择5种有效态提取剂,分别与油菜籽w(Cd)建立土壤-作物迁移模型. 参照GB 13078—2001《饲料卫生标准》w(Cd)限值(0.5 mg/kg),采用模型预测中位值和95%预测上限进行土壤Cd限值推导并分析模型的不确定性. 结果表明:全量和各提取态Cd质量分数与油菜籽w(Cd)均能建立极显著的一元(R2为0.907~0.946)或多元(考虑pH)回归模型(R2为0.875~0.962). 5.550(以多元模型中位值推导的农田安全种植油菜的Cd限值)随pH的升高从0.93 mg/kg增至1.45 mg/kg,HNO₃提取态、HCl提取态、DTPA提取态的Cd的质量分数也分别从0.81、0.97、0.73 mg/kg升至1.39、1.79、1.66 mg/kg. 基于CaCl₂提取态Cd的一元模型对pH不敏感,SEQS₅₀不受其影响. 对所有模型而言,SEQS₅₀是SEQS₉₅(基于模型95%的预测上限推导的限值)的1.1倍左右. 其中,CaCl₂提取态Cd的SEQS₅₀和SEQS₉₅分别为0.052和0.049 mg/kg,小于福建省CaCl₂提取态Cd标准限值(0.15 mg/kg). 为降低不确定性,需要选择合适的提取剂,使用全量Cd,HNO₃、HCl或DTPA 3种提取态Cd建模时须兼顾pH的影响. 研究显示,SEQS₉₅能够降低土壤Cd限值达标而作物Cd含量超标的可能性.      

Chemical forms and extractability of iron in sediments of three contrasting lakes of China and UK

IntroductionAsanessentialelementforalgalgrowth ,ironplaysanimportantroleintheeutrophicationoflakesandotherwaters .Theroleofironinalgalgrowthmainlyliesinitsphysiologicalfunctionssuchaselectrontransport,oxygentransportorrespirationandfermentation (APHA ,1 975;Trudinger,1 979;Zhou ,1 998a) .Usually,ironispresentinenvironmentinrelativelyhighconcentrations .Incrustalabundance,ironranksfourthinnumber,onlybehindoxygen ,siliconandaluminium(Wedepohl,1 971 ) .However,ironisrelatively“scarce”intheb…     

Assessing availability, phytotoxicity and bioaccumulation of lead to ryegrass and millet based on 0.1 mol/L Ca(NO3)2 extraction

This study was conducted to assess availability, phytotoxicity and bioaccumulation of lead （Pb） to ryegrass （Lolium perenne L.） and millet （Echinochloa crusgalli） based on the 0.1 mol/L Ca（NO3）2 extraction. Effect of soil properties on availability, phytotoxicity and bioaccumulation of Pb to the two plants was also evaluated. Five soils with pH values varying from 3.8 to 7.3, organic carbon （OC） contents from 0.7% to 2.4%, and clay contents from 11.6% to 35.6% were selected. Soils were spiked with Pb to achieve a range of concentrations： 250, 500, 1000, 3000 and 5000 mg/kg. Pb availability in the spiked soils was estimated by extracting soil with 0.1 mol/L Ca（NO3）2. The results indicate that plants yield decreased with decreasing soil pH and increased with increasing soil clay and OC content. Negative relationship between available Pb and the relative dry matter growth （RDMG） of the two plants were significantly related. Available Pb used to assess EC20 （20% effective concentration） and EC50 （50% effective concentration） of millet was 119 and 300 mg/kg, respectively. Available Pb used to assess EC20 and EC50 of ryegrass was 63 and 157 mg/kg, respectively. Bioaccumulation, expressed as bioconcentration factors of Pb, was inversely related to soil pH, soil OC and clay content. Strong relationships were found between available lead and uptake by the two plants （P was 0.92 and 0.95 respectively）. In general, 0.1 mol/L Ca（NO3）2 available Pb may be used to assess the availability, phytotoxicity and bioaccumulation of lead to the two plants tested.     

农地土壤重金属Pb和Cd有效性测定方法的筛选与评价

作物重金属累积主要受土壤中重金属有效性的制约,由于土壤种类和污染特征的差异,目前尚无公认的有效态测定方法.为筛选建立适宜土壤铅（Pb）和镉（Cd）有效性评价的方法,本文选择重庆市4种性质差异较大的典型农地土壤：酸性紫色土、中性紫色土、石灰性黄壤和钙质紫色土,系统比较了氯化钙（CaCl₂）、醋酸铵（NH₄OAc）、盐酸（HCl）、乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA）和二乙基三胺五乙酸（DTPA）这5种化学提取方法与梯度扩散薄膜技术（DGT）对供试土壤Pb和Cd的提取能力,并以黑麦草为指示植物开展盆栽试验,探讨不同提取剂提取量与植物Pb和Cd累积能力的相关性,进而综合评价不同方法的适宜性.结果表明,不同提取方法对Pb和Cd的提取量存在明显差异：酸性紫色土和石灰性黄壤中以HCl-Pb提取态含量最高,中性紫色土和钙质紫色土中则以EDTA-Pb提取态含量最高;除钙质紫色土以EDTA-Cd提取态含量最高外,其余3种土壤则是以HCl-Cd提取态含量最高.考虑提取量与植物吸收量之间的相关关系,在相同类型土壤上,可选择除CaCl₂外的5种提取方法作为Pb的评价方法,Cd则是6种提取方法均较适合.在不同类型土壤中,EDTA-Pb提取态和DGT-Cd提取态含量与黑麦草地上部Pb和Cd含量相关性最高,相关系数分别为0.941和0.919,说明EDTA提取适用于不同类型土壤间Pb生物有效性的比较与评价,而Cd则以DGT技术最好,化学提取剂中以HCl较为适宜.     

Linking microbial community composition to farming pattern in selenium-enriched region: Potential role of microorganisms on Se geochemistry

Selenium（Se） is an essential micronutrient for lives. Indigenous microbial communities play an important role on Se geochemistry in soils. In this study, the microbial community composition and functions of 53 soil samples were investigated using high-throughput sequencing. Samples were divided into 3 groups with different farming types based on the measured geochemical parameters and microbial functional structures. Results indicated that putative Se related bacteria Bacillus, Dyella, Paenibaci...     

土壤锌、铜、铁、锰形态区分方法的选择

用化学连续提取的方法将土壤中的锌、铜、铁、锰依结合状态区分为交换态、碳酸盐结合态(石灰性土壤)、氧化锰结合态、有机结合态、无定形氧化铁结合态、晶形氧化铁结合态和硅铝酸盐矿物态.初步认为选定的形态及提取方法适于土壤中锌、铜、铁、锰等元素的研究.     

澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性

三峡库区消落带是典型的生态脆弱带,其土壤N循环因受到植物根际效应和季节性淹水的影响而具有特殊性.本研究以三峡库区一级支流澎溪河消落带为例,选择4种植被(狗牙根、香附子、苍耳以及玉米)覆盖区,采集植物根际、非根际土壤,分析根际土壤与非根际土壤理化性质、无机氮形态以及7种N素转化相关酶,并比较了4种植物根际效应强度,以反映不同植物覆盖对消落带土壤N循环过程的影响.研究表明:供试植物根际土壤pH值均低于非根际,有机质、全氮、全磷含量均高于非根际,表明植物根际对消落带土壤养分有富集作用;4种植物根际土壤硝态氮、铵态氮、亚硝态氮及14d可矿化氮含量均高于非根际,且土壤硝态氮、亚硝态氮以及14d可矿化氮含量呈现香附子＞狗牙根＞苍耳/玉米;总体上根际土壤N转化酶活性高于非根际,且狗牙根和香附子覆盖区脲酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺酶、脱氢酶显著高于玉米和苍耳覆盖区;蛋白酶、脲酶、谷氨酰胺酶活性与4种N形态均呈显著相关性,是消落带土壤N转化的主要参与酶类;根际效应分析结果香附子和狗牙根对消落带土壤N转化的根际效应强度大于苍耳和玉米,有利于土壤N素的固定和保持.植物根际效应对消落带土壤N素循环的影响可为消落带植被恢复工程中植被选择提供参考,也为改善消落带土壤退化相关研究提供科学支撑.     

Selective extraction and separation of Fe, Mn oxides and organic materials in river surficial sediments

In order to investigate the adsorption mechanism of trace metals to surficial sediments （SSs）, a selective extraction procedure was improved in the present work. The selective extraction procedure has been proved to selectively remove and separate Fe, Mn oxides and organic materials （OMs） in the non-residual fraction from the SSs collected in Songhua River, China. After screening different kinds of conventional extractants of Fe and Mn oxides and OMs used for separation of heavy metals in the soils and sediments, NH2OH .HCl （0.1 mol/L） ＋ HNO3 （0.1 mol/L）, （NH4）2C2O4 （0.2 mol/L） ＋ H2C2O4 （pH 3.0）, and 30% of H2O2 were respectively applied to selectively extract Mn oxides, Fe/Mn oxides and OMs. After the extraction treatments, the target components were removed with extraction efficiencies between 86.09%--3.36% for the hydroxylamine hydrochloride treatment, 80.63%- 101.09% for the oxalate solution extraction, and 94.76%-102.83% for the hydrogen peroxide digestion, respectively. The results indicate that this selective extraction technology was effective for the extraction and separation ofFe, Mn oxides and OMs in the SSs, and important for further mechanism study of trace metal adsorption onto SSs.     

Inorganic nitrogen removal of toilet wastewater with an airlift external circulation membrane bioreactor

Removal of inorganic nitrogen (inorganic-N) from toilet wastewater, using a pilot-scale airlift external circulation membrane bioreactor (AEC-MBR) was studied. The results showed that the use of AEC-MBR with limited addition of alkaline reagents and volumetric loading rates of inorganic-N of 0.19-0.40 kg inorganic-N/(m3·d) helped achieve the desired nitrification and denitrification. Furthermore, the effects of pH and dissolved oxygen (DO) on inorganic-N removal were examined. Under the condition of MLSS at 1.56-2.35 g/L, BOD5/ammonia nitrogen (NH/-N) at 1.0, pH at 7.0-7.5, and DO at 1.0-2.0 mg/L, the removal efficiencies of NH4 -N and inorganic-N were 91.5% and 70.0%, respectively, in the AEC-MBR. The cost of addition of alkaline reagent was approximately 0.5-1.5 RMB yuan/m3, and the energy consumption was approximately 0.72 kWh/m3 at the flux of 8 L/(m2·h).