环境污染及其防治 土壤污染及其防治

X53200701690典型污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布特征/肖汝(北京科技大学土木与环境工程学院)…∥环境科学研究/中国环科院.-2006,19(6).-49~53环图X-6研究了有污水灌溉历史的沈抚灌区、浑浦灌区和清原对照点3个土壤剖面多环芳烃(PAHs)含量的分布特征.结果表明,在美国EPA优先控制的16种PAHs中,沈抚灌区土壤剖面中检测出10种,浑浦灌区检出12种,清原检出8种.PAHs总含量峰值随着土壤深度的增加呈下降趋势,但最高值均未出现在0~2cm土层,而是分布在2~5和5~10cm土层.各剖面单组分分布以4~5环PAHs为主,主要污染物是荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[k…     

不同土地利用类型的土壤中多环芳烃的纵向迁移特征

为研究城镇化过程中不同土地利用类型土壤中多环芳烃(PAHs)的纵向迁移特征,在快速进行城镇化建设的沈阳东部地区选择了3种不同土地利用类型(城市用地、耕地及林地)的5个土壤剖面(0～1 m),分析了土壤剖面层中PAHs的残留特征,讨论了影响PAHs纵向分布和迁移的因素以及土壤PAHs的来源.结果表明,5个采样点土壤表层ΣPAHs的含量为:城市1号点513. 19～12 689. 04μg·kg~(-1)、旱田点36. 18～7 196. 10μg·kg~(-1)、水田点70. 92～747. 53μg·kg~(-1)、城市2号点19. 39～636. 47μg·kg~(-1)和林地点4. 79～349. 24μg·kg~(-1). PAHs在城市用地和林地中主要被截留在0～30 cm浅层土壤中,在耕地可以迁移至较深的土壤层;高环数PAHs在浅层土壤层中所占比例较大,深层土壤低环数占比较高;土壤有机质与PAHs分布呈显著正相关,PAHs的理化属性对其迁移能力有一定影响;源解析表明,研究区域的PAHs主要来源于工业活动和交通等燃烧,部分低环数PAHs来自于石油产品输入.     

浙江省宁波市土壤有机质的时空变异特征

运用地统计学方法分析了2007年浙江省宁波市土壤w(有机质)的空间分布规律,并比较了1987与2007年城区的土壤w(有机质)的时间变化特征. 结果表明:壤土、砂土、黏土中的黏土质地w(有机质)最高;针叶林、阔叶林、草甸、灌丛、农作物、竹林植被覆盖类型中的针叶林w(有机质)最高;水田、旱田、林地、草场、未利用地土地利用方式中草场的w(有机质)最高;潮土、水稻土、红壤、黄壤、紫色土、滨海盐土、粗骨土土壤类型中的黄壤w(有机质)最高.经西北—东南向的变异函数分析得到研究区土壤w(有机质)空间分布呈现城区高、周围低的规律,空间自相关距离约500 m. 1987—2007年,水田采样点的土壤w(有机质)显著减小. 配对数据T检验的结果显示,北仑区的土壤w(有机质)显著变化,耕作方式由水田变为旱田是土壤w(有机质)减小的主要原因.      

氮添加对亚热带森林土壤有机碳氮组分的影响

为了研究氮添加对森林土壤有机碳氮组分稳定性的影响,选取我国亚热带典型常绿阔叶林(浙江桂天然林和罗浮栲天然林)和针叶林(杉木人工林),开展为期5年的野外模拟氮沉降试验,分别设置对照〔0 kg/(hm2·a),以NH₄NO₃中的N计,下同〕、低氮〔75 kg/(hm2·a)〕和高氮〔150 kg/(hm2·a)〕3个氮添加水平,用H₂SO₄分2步酸水解获得LPⅠ(活性有机库Ⅰ)、LPⅡ(活性有机库Ⅱ)和RP(惰性有机库),定量研究土壤活性和惰性有机碳氮组分以及微生物生物量碳氮对氮添加的响应. 结果表明:氮添加仅对w(LPⅡ-C)(LPⅡ-C为活性有机碳Ⅱ)有显著影响,而对其他活性和惰性有机碳氮组分的影响不显著,并且对不同林分的影响存在差异. 与对照处理相比,低氮处理下浙江桂天然林、罗浮栲天然林和杉木人工林土壤w(LPⅡ-C)的增幅分别为15.3%、29.8%、68.8%;高氮处理下杉木人工林土壤w(LPⅠ-C)(LPⅠ-C为活性有机碳Ⅰ)、w(LPⅠ-N)(LPⅠ-N为活性有机氮Ⅰ)和w(RP-C)(RP-C为惰性有机碳)的增幅分别为32.4%、78.6%、28.7%;氮添加使得土壤w(SMB-C)(土壤微生物生物量碳)的增幅为18.1%~202.5%、w(SMB-N)(土壤微生物生物量氮)的增幅为0%~103.6%;在氮添加处理下,除杉木人工林土壤SMB-N/LPⅠ-N〔w(SMB-N)/w(LPⅠ-N)〕是随着氮添加水平的增加而降低外,微生物对其他林分土壤活性有机氮的利用均表现为随着氮添加水平的增加而增加. 研究显示,氮添加对阔叶林和针叶林土壤活性和惰性有机碳氮组分的影响存在差异,但差异不显著,这与它们归还土壤的凋落物性质差异有关,并且凋落物的分解差异也可能是影响土壤不同碳氮组分变化的原因.      

多环芳烃污染对桑园土壤微生物结构及种群多样性的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析法和变性梯度凝胶电泳(DGGE)考察了受多环芳烃(PAHs)污染的桑园3个区域的土壤微生物群落结构及种群多样性的变化.PLFAs分析结果表明,区域2中微生物PLFA总量最高,主要为细菌和真菌;聚类分析揭示,土壤中微生物的PLFAs主要分为3大类群;冗余分析表明,土壤PAHs污染程度对土壤微生物群落结构有一定的影响.DGGE指纹图谱分析结果显示,在PAHs污染较高区域,其电泳条带较多,且3个区域中Shannon指数和Simpson优势度差异达显著水平,区域2种群优势度较高;主成分分析表明,不同区域微生物的种群结构存在显著性差异.     

不同土地利用类型土壤多环芳烃的纵向污染特征及来源解析

为研究城郊地区不同土地利用类型土壤多环芳烃(PAHs)的纵向污染特征,对南京市郊菜地、林地、居民点、城镇用地、水田和工业区这6个不同土地利用类型土壤各1剖面(0～100 cm)的15种优控PAHs进行研究,分析了PAHs的纵向分布和组成特征、影响因素和来源.结果表明,6个采样点剖面∑₁₅PAHs含量分别为：菜地69.3～299.2μg·kg^-1、林地20.8～128.3μg·kg^-1、居民点30.7～142.1μg·kg^-1、城镇用地185.6～1 728.7μg·kg^-1、水田208.3～693.0μg·kg^-1和工业区165.6～739.2μg·kg^-1.居民点和林地没有污染,菜地污染水平较轻,水田和工业区污染水平中等,城镇用地污染较严重.除居民点和城镇用地以外的采样点土壤PAHs集中分布在表层或次表层,但在深层仍有检出,且各采样点各深度大多以高环PAHs为主. PAHs的分子特性及成分含量、土壤的理化性质和土地利用方式均会影响P...     

某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs生态安全评价

为了解淮北平原某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的污染状况及生态风险,按照点源扇形布点原则,在运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边不同风向2 km范围内布点,在距离电厂10 km以上的常年主导风向的上风向设置对照点,参照HJ/T 166-2004《土壤环境监测技术规范》共采集21个农田土壤样品.采用HPLC法测定样品中15种PAHs的含量,分析PAHs的空间分布特征和组分特征,在根据荷兰土壤环境质量标准评价土壤PAHs污染程度的同时,将其与国内其他相似污染源周边农田土壤中PAHs比对,进行生态安全评价.结果表明:该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中w（BaP）平均值为9.40 μg/kg（0.663~96.2 μg/kg）,∑₁₅PAHs（15种PAHs的质量分数）平均值为174 μg/kg（37.5~1 382 μg/kg）,TEQ（BaP）₁₅（15种PAHs的毒性当量）平均值为14.6 μg/kg（1.92~135 μg/kg）,三者明显高于对照区的0.795 μg/kg（0.412~1.57 μg/kg）、52.6 μg/kg（27.2~68.8 μg/kg）和1.96 μg/kg（1.05~2.84 μg/kg）;下风向w（BaP）、∑₁₅PAHs和TEQ（BaP）₁₅基本均高于上风向和对照区,最大值均位于距电厂1 km处.该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中高环PAHs组分含量为52.5%,高于对照区的35.3%;7种致癌性PAHs在∑₁₅PAHs中的贡献率达43.0%,远高于对照区的22.2%.运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中个别采样点PAHs处于严重污染水平,w（BaP）、∑₁₅PAHs和TEQ（BaP）₁₅均高于国内相似污染源且增长迅猛,存在不容忽视的生态安全风险.研究显示,该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中的PAHs累积速度快,高环PAHs特别是BaP明显高于对照区,建议加强对生活垃圾焚烧发电厂PAHs排放及周边环境影响的监控,在环境影响评价时充分考虑PAHs污染.      

太湖表层沉积物中PAHs的空间分布及风险评价

采用GC-MS方法测定了太湖湖区20个典型采样点表层沉积物中的多环芳烃(PAHs)含量,共检出13种PAHs,其浓度〔w(PAHs)〕范围为4223~2 0011 μgkg. 其中,属于我国优先控制的污染物有5种,属于US EPA（美国国家环境保护局）优先控制的污染物有11种,w(PAHs)为2775~1 7568 μgkg,最高浓度出现在太湖梅梁湾区域,PAHs在湖区总体的空间分布趋势呈梅梁湾＞南部区＞东部区＞湖心区. 风险评价结果表明,针对检测出的11种US EPA优先控制的PAHs,除了某些采样点的芴（Flu）浓度处于中度潜在风险水平外,其余10种PAHs尚未对水环境造成明显危害风险影响. 利用特征化合物指数法对PAHs进行源分析发现,其主要来源是燃料燃烧.      

典型污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布特征

研究了有污水灌溉历史的沈抚灌区、浑浦灌区和清原对照点3个土壤剖面多环芳烃(PAHs)含量的分布特征.结果表明,在美国EPA优先控制的16种PAHs中,沈抚灌区土壤剖面中检测出10种,浑浦灌区检出12种,清原检出8种.PAHs总含量峰值随着土壤深度的增加呈下降趋势,但最高值均未出现在0～2 cm土层,而是分布在2～5和5～10 cm土层.各剖面单组分分布以4～5环PAHs为主,主要污染物是荧蒽、苯并[a]蒽和苯并[k]荧蒽,低环PAHs含量峰值多集中在0～2 cm土层,中、高环PAHs大部分分布在5～10 cm土层.从单组分比值和母体多环芳烃比值可以看出,3个剖面的PAHs污染源来自于汽油、原油、煤的不完全燃烧,或通过污水灌溉,或以烟尘颗粒为载体通过大气干、湿沉降和风力输送进入到土壤环境中.      

林下凋落物去除与施氮对针叶林和阔叶林土壤氮的影响

通过野外模拟试验,选择中亚热带针叶林(杉木林)和阔叶林(浙江桂林和罗浮栲林)森林生态系统,设3个施氮水平CK(对照)、低氮〔30kg/(hm2·a) 〕和高氮〔100kg/(hm2·a)〕及2个凋落物处理,研究施氮对土壤主要形态氮质量分数的影响、动态变化及凋落物在其中的作用. 结果表明:与CK相比,高氮处理可瞬时(3d)提高森林土壤氮质量分数,但施氮后持续效应的影响降低. 与保留凋落物相比,去除凋落物在施氮的持续效应中,可降低阔叶林土壤w(铵态氮)18.2%,而杉木林土壤的氮质量分数则略有升高.去除凋落物下施氮的持续和瞬时效应可增加各种林下土壤的w(硝态氮),其中浙江桂林土壤w(硝态氮)分别增加58.9%和38.2%,罗浮栲林土壤分别增加7.0%和30.0%,杉木林土壤分别增加-17.1%和9.0%. 可见凋落物在施氮连续事件中存在复杂的短期和长期相互影响. 阔叶林土壤w(SON)(SON为可溶性有机氮)较高,并且其微生物w(SON)及其占微生物w(TN)的比例高于杉木林土壤,而杉木林土壤微生物w(铵态氮)及其占微生物w(TN)的比例高于阔叶林土壤.      

Characterization of contamination, source and degradation of petroleum between upland and paddy fields based on geochemical characteristics and phospholipid fatty acids

To evaluate contamination caused by petroleum, surface soil samples were collected from both upland and paddy fields along the irrigation canals in the Hunpu wastewater irrigation region in northeast China. N-alkanes, terpanes, steranes, and phospholipid fatty acids (PLFA) in the surface soil samples were analyzed. The aliphatic hydrocarbon concentration was highest in the samples obtained from the upland field near an operational oil well; it was lowest at I-3P where wastewater irrigation promoted the downward movement of hydrocarbons. The Hunpu region was found contaminated by heavy petroleum from oxic lacustrine fresh water or marine deltaic source rocks. Geochemical parameters also indicated significantly heavier contamination and degradation in the upland fields compared with the paddy fields. Principal component analysis based on PLFA showed various microbial communities between petroleum contaminated upland and paddy fields. Gram-negative bacteria indicated by 15:0, 3OH 12:0, and 16:1(9) were significantly higher in the paddy fields, whereas Gram-positive bacteria indicated by i16:0 and 18:1(9)c were significantly higher in the upland fields (p < 0.05). These PLFAs were related to petroleum contamination. Poly-unsaturated PLFA (18:2ωup6, 9; indicative of hydrocarbon-degrading bacteria and fungi) was also significantly elevated in the upland fields. This paper recommends more sensitive indicators of contamination and degradation of petroleum in soil. The results also provide guidelines on soil pollution control and remediation in the Hunpu region and other similar regions.     

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.     

寿光土壤中多环芳烃的污染特征及风险评估

以山东省寿光市为研究区域,采集了39个土壤样品,分析了26种PAHs的含量.结果表明,26种多环芳烃的浓度范围为120~1486μg/kg,平均值为(415±312)μg/kg.16种优控PAHs的浓度范围为84~1076μg/kg,平均值为(289±211)μg/kg.与我国其他区域非点源污染土壤相比,寿光市土壤中PAHs含量处于中等水平.采用克里格(Kriging)插值方法对寿光市土壤中PAHs的空间分布特征进行预测发现,该市PAHs高污染区位于东部开发区和西部工业园,高环与低环PAHs在空间分布上有明显差异.主成分分析结果显示,该市土壤中PAHs有3个主要来源,分别为液体化石燃料燃烧源、石油源以及煤燃烧源,其对主要来源的贡献率分别为44.7%、31.7%和23.6%.相关性分析表明,低环和高环PAHs与土壤有机质含量均显著相关,但低环PAHs的相关系数明显高于高环PAHs,表明低环PAHs更容易受到土壤中有机质的影响,而高环PAHs则受控于近距离沉降.对照荷兰的土壤管理标准,寿光市土壤中Flt和Phe超标较严重,TEQBaP以及致癌风险计算结果表明,寿光市土壤PAHs处于较低风险水平.     

钢铁工业区下风向土壤中多环芳烃污染特征及源解析

为了解钢铁工业区对土壤环境的影响以及土壤的污染状况,采集上海典型钢铁工业区下风向的14个表层土壤样品,应用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）检测了样品中16种优控PAHs（多环芳烃）的含量水平,分析了钢铁工业区下风向土壤中PAHs的组成分布特征,并利用比值法和主成分分析法对土壤中的PAHs进行溯源.结果表明,钢铁工业区下风向土壤中∑₁₆ PAHs（16种优控PAHs的含量）范围为167.0~2 355.0 μg/kg,∑₇PAHs（7种具有致癌作用的PAHs的含量）在∑₁₆ PAHs中平均比例为50.4%,近距离样区（< 1 km）表层土壤中∑₁₆ PAHs平均值最高,为1 057.7 μg/kg,远距离样区（5~10 km）污染相对较轻,平均值为381.4 μg/kg;宝3、宝6和宝9采样点于钢铁工业区烧结工艺的下风向,导致宝3采样点∑₁₆ PAHs最高,为2 355.0 μg/kg,宝3、宝6和宝9采样点土壤中PAHs含量依次降低;表层（0~20 cm）土壤中PAHs单体含量最高的为荧蒽,致癌性最强的苯并[a]芘含量范围为10.0~194.0 μg/kg,环数组成以4环为主,平均比例为46.3%,其次是5~6环,二者平均比例为39.9%,随着距离工业区越远,4环的组成比例越高,5~6环比例降低;比值法和主成分分析法结果显示土壤中PAHs主要来源于石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放.研究显示,钢铁工业对多环芳烃贡献较大,下风向土壤中总多环芳烃的含量和高环多环芳烃比例都呈现明显的随距离递减特征,石油、煤的燃烧和机动车尾气的排放是其多环芳烃的最主要来源.      

稻田与旱地土壤中真菌和细菌对秸秆碳的利用特征

微生物将植物残体矿化为CO₂和同化为微生物细胞组成部分是新鲜有机物料转化为土壤有机质的关键环节.以亚热带两种典型农业利用（稻田和旱地）土壤为对象,采用40 d室内模拟培养试验结合磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用(¹³C-PLFA-SIP)技术,研究¹³C标记秸秆的矿化特征以及参与秸秆降解的细菌和真菌类群变化规律.结果表明,培养前期（0.25～1 d）,秸秆碳在稻田土壤中的矿化速率高于旱地土壤,中期（2～20 d）以稻田土壤低于旱地土壤（P<0.05）,后期（21～40 d）两者矿化速率相当.培养结束时,秸秆碳在稻田土壤中的累积矿化率（11%）约为旱地（20%）的一半.尽管稻田土壤中总微生物量（PLFA总量）比旱地高,但两种土壤中秸秆碳被微生物同化为细胞组分的量(¹³C-PLFA)相当,且稻田中秸秆碳的富集比例(PLFA中¹³C占总碳量的百分比)低于旱地,说明稻田土壤中参与秸秆碳降解的活性微生物占比少.整个培养期内,稻田土壤中秸秆碳被微生物利用的优势类群为细菌(占^1...     

古水稻土中多环芳烃的分布特征及其来源判定

测定了马家浜文化(距今约6 000a)遗址2个剖面表层土壤、古代水稻土和古代旱地土壤、以及底层土壤中15种多环芳烃的含量,并对其可能来源进行了判定.结果表明,表层土壤中PAHs的含量分别为202.9μg·kg^-1和207.7μg·kg^-1,主要来源于大气沉降;古水稻土中PAHs含量明显降低,仅为56.0μg·kg^-1,但高于古旱地土壤及底层土壤。古旱地土壤及底层土壤PAHs含量在32.0～36.9μg·kg^-1.古水稻土中,2环和3环所占比例较大,达63%,萘和菲含量最高,而4环以上的多环芳烃含量较低.Phe/Ant和BaA/Chr比值和有机质¹³C-NMR图谱显示,古水稻土中的多环芳烃主要来源于水稻秸秆的焚烧,同时还原条件下的生物合成可能是其另一个重要来源.     

黄淮平原农田土壤中多环芳烃的分布、风险及来源

对227个黄淮平原农田表层土壤样品中16种多环芳烃(PAHs)含量进行了调查,并对其致癌风险和来源等进行了分析.结果表明,有15种PAHs被普遍检出,各单体检出率在23.3%~100%之间(苊烯未检出).土壤中PAHs总量(∑PAHs15)为33.44~1246μg/kg,平均值为152.4±166.2μg/kg,且以4环及4环以上PAHs为主,其中16.7%的样品中PAHs含量达到了污染水平(>200μg/kg),与国内外其他地区相比,黄淮平原农田土壤中PAHs含量处于相对较低水平.黄淮平原农田土壤7种致癌性PAHs毒性当量浓度(TEQBap)占总毒性当量浓度的98.27%,其中苯并(a)芘(Bap)潜在致癌风险最大.同分异构体比值法和主成分分析结果表明黄淮平原农田土壤中PAHs的主要来源是汽油、柴油高温燃烧、以及煤和秸秆燃烧.相关性分析表明有机质含量与∑PAHs15及PAHs单体含量具有显著相关性,表明有机质是影响PAHs在土壤中含量、空间分布及归趋的一个重要因素.     

污灌土壤中多环芳烃自净的微生物效应

本文研究了不同污灌区各个季节表土和底土中多环芳烃(PAH)含量和微生物生态变化。研究结果表明,PAH总量是表土高于底土,灌水期(7月)高于翻耕前和停灌后。经鉴定的9种PAH以苯并(a)芘、苯并(e)芘和1,2一苯丙蒽含量最低,联苯、萤蒽、芘、苊、菲、蒽较高。其迁移规律是随石油废水中油的输入而吸附于电厂粉煤灰和土壤表层,大量累积于灌渠渠首和附近田块中。污灌区的微生物生态特征是以细菌为主,真菌和放线菌较少。细菌的活性(活细胞数)是表土高于底土,灌水期7月高于4月和9月。细菌的优势种群为芽胞杆菌和假单胞杆菌等。PAH因土壤中的理化和生物因子的作用而消减,并未随灌溉的时间而变化。为了防止PAH累积于农田,在渠首设立吸附过滤沉降池。     

湖南东部地区稻田土壤中有机氯农药残留及分布

2006年3月,在湖南省东部7个地区的城市近郊和工业区附近稻田中多点采集土壤样品,参照EPA8081A标准方法对样品进行处理和分析,以研究20种有机氯农药残留及分布状况.结果表明:稻田土壤中残留的有机氯农药主要为六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)类,共占有机氯农药残留总量的84.6%,2种污染物残留量均低于《食用农产品产地土壤环境质量指标》(HJ332-2006)限值,其中,w(HCHs)为1.7～25.3 μg/kg,平均值为18.2 μg/kg;w(DDTs)为10.5～40.4 μg/kg,平均值为23.8 μg/kg.残留水平较高的是β-HCH,DDT和DDE,w(β-HCH),w(DDT)和w(DDE)的平均值分别为12.9,11.4和9.8 μg/kg;其他13种农药也不同程度地被检出.同国内外其他地区同类农田土壤相比,该残留量处于中等水平,表明湖南东部地区稻田土壤中六六六和DDT的残留具有一定的生态风险.