模拟酸雨对微米和纳米羟基磷灰石稳定化污染土壤的铜和镉淋溶效应

采用室内土柱淋溶试验,以1%的质量比向铜、镉复合污染土壤中添加微米羟基磷灰石(MHA)和纳米羟基磷灰石(NHA)稳定化培养72 h,并探讨模拟酸雨对稳定化修复土壤中Cu和Cd的释放影响,包括淋溶液的pH值、电导率(EC)、Cu和Cd浓度,以及Cu和Cd生物有效性的变化。结果表明,MHA处理淋溶液pH值最高,达7.78,其后依次为NHA和对照(CK)处理,且3种处理的pH值均高于模拟酸雨。MHA和NHA处理均增加了淋溶液EC值,MHA处理EC最高值是CK处理的10.41倍。与CK处理相比,MHA处理显著增加淋溶液Cu浓度,而NHA处理则降低Cu浓度;MHA和NHA处理均降低淋溶液Cd浓度。淋溶前MHA处理Cu和Cd的生物有效性降幅分别为75.0%和90.7%,NHA处理Cu和Cd生物有效性降幅分别为59.6%和52.2%,说明MHA处理稳定化效果比NHA处理更好。但是在模拟酸雨淋溶下,MHA处理Cu释放量更多,表明经MHA处理稳定的Cu和Cd在酸雨淋溶下易再次被活化。     

改良剂对土壤Sb赋存形态和生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(骨炭、生物调理剂、沸石、石灰、油菜秸秆、生物炭、堆肥和赤泥)对土壤Sb化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥处理外,添加5%的其他7种改良剂均显著地提高了土壤的p H值,其中石灰处理p H最为明显.BCR分级提取表明,土壤Sb主要以残渣态形式存在.添加生石灰、骨炭和生物调理剂显著地提高了土壤Sb的移动性,而添加赤泥、生物炭和堆肥却显著地降低了土壤Sb的移动性.添加不同的改良剂对土壤Sb的生物可给性也有影响,但是受不同培养时间影响较大.培养2个月后,添加5%的堆肥、5%赤泥和5%生物炭处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照降低38%、23%和20%;而添加5%的石灰、5%油菜秸秆和5%的生物调理剂处理导致土壤Sb的生物可给性含量分别比对照提高1.07倍、1.06倍和1.11倍.堆肥、赤泥和生物炭是钝化Sb污染土壤的潜力材料.     

发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃降解的影响

运用泥浆反应法研究添加发酵牛粪和造纸干粉对土壤中多环芳烃(PAHs)降解的影响.试验按水土比2:1制成泥浆反应器,设置对照、添加2.5%发酵牛粪和添加2.5%造纸干粉等3个处理,25～28℃摇床培养,分别于10、20、30 d采样测定土壤中多环芳烃降解菌的数量和多环芳烃含量.结果发现,所有处理土壤中多环芳烃的含量均随培养时间的延长而逐渐降低,而添加发酵牛粪和造纸干粉均有利于提高土壤中多环芳烃降解菌的数量,在培养30 d后土壤中多环芳烃的降解率分别从对照处理的19%显著提高到37%和35%(P<0.05).结果还发现,多环芳烃分环降解率随苯环数增加而下降,培养30 d后土壤中2环多环芳烃的降解率达95%以上,3环多环芳烃的降解率为50%左右,对照处理4～6环多环芳烃的降解率为7%～13%,而添加发酵牛粪和造纸干粉处理土壤中4～6环多环芳烃的降解率显著提高到21%～28%(P<0.05),但对2～3环多环芳烃的降解无明显影响,表明这两种物质对土壤中多环芳烃降解的影响关键在于促进高环多环芳烃降解菌的生长繁殖及降解活性.     

改良剂对土壤As钝化作用及生物可给性的影响

采用室内土壤培养法研究不同改良剂(硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂、磷酸二氢钙和堆肥)对土壤As化学形态转化和生物可给性的影响.结果表明,除堆肥和磷酸二氢钙处理外,其他3种改良剂均显著地提高土壤的p H值.BCR分级提取表明,土壤As主要以残渣态形式存在.添加磷酸二氢钙显著地提高了土壤As的移动性,而添加硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥却显著地降低了土壤As的移动性.培养1个月后,添加硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂导致土壤酸可提取态As含量分别比对照处理降低86.65%、76.88%和34.19%.添加不同的改良剂对土壤As的生物可给性也有影响,除磷酸二氢钙处理外,硫酸亚铁、骨炭、生物调理剂和堆肥均显著性地降低了土壤As的生物可给性,其中硫酸亚铁处理对As的固定效果最好.培养2个月后,添加硫酸亚铁处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照降低90.76%,而添加磷酸二氢钙处理导致土壤As的生物可给性含量分别比对照提高1.81倍.硫酸亚铁、骨炭和生物调理剂可作为钝化As污染土壤的潜力材料.     

添加植物物料对2种酸性土壤可溶性铝的影响

在室内培养试验条件下,研究了添加非豆科的油菜秸秆、小麦秸秆、稻草、玉米秸秆和豆科的大豆秸秆、花生秸秆、蚕豆秸秆、紫云英、豌豆秸秆对酸性茶园黄棕壤和红壤可溶性铝总量及其形态的影响.结果表明,黄棕壤除添加油菜秸秆、小麦秸秆和稻草处理外,其余添加植物物料处理土壤可溶性铝总量、总单核铝和3种无机单核铝的含量有不同程度的降低,因为加入这些植物物料均使土壤pH值增大.5种豆科植物物料对黄棕壤pH值的影响大于非豆科植物物料,前者对土壤中3种无机单核铝含量的影响也大于后者.9种植物物料也使红壤pH值有不同程度升高,土壤可溶性铝含量降低,其中4种非豆科植物物料、花生秸秆和蚕豆秸秆处理效果较好.因此,施用植物秸秆能够有效改良土壤酸度,缓解土壤中铝对植物的毒害.总体而言,9种植物物料中花生秸秆增加酸性土壤pH值和降低土壤有毒形态铝含量效果最好.     

老化生物炭对红壤铝形态影响的潜在机制

生物炭能降低酸性红壤活性铝含量,而经过长期降雨淋洗或酸雨等环境作用发生老化后,生物炭将如何改变土壤铝形态进而影响缓解铝毒的能力?为评估生物炭缓解铝毒潜力提供重要依据,本研究采用水洗和酸化的方法加速花生壳生物炭老化,将原生物炭、水洗老化生物炭和酸化老化生物炭与酸性红壤进行充分混合,设置CK(0%生物炭)、PB(施2%原生物炭)、WB(施2%水洗生物炭)和AB(施2%酸化生物炭)共4个处理进行装盆熟化培养,每个处理4个重复,探究老化生物炭对红壤铝形态影响的潜在机制。结果表明,与CK相比,老化生物炭可增加土壤速效钾和有机质的含量;PB和WB处理红壤p H分别上升了0.17和0.16个单位,而AB处理红壤p H却降低0.44个单位;PB和WB处理红壤交换性酸总量分别下降70.08%和34.84%,而AB处理红壤交换性酸总量却升高18.24%,说明老化生物炭不能有效降低土壤中活性酸和潜在酸的含量,酸化老化生物炭甚至会加剧土壤的酸化。此外,与CK相比,PB和WB处理红壤中腐殖酸铝、胶体铝离子和单聚体羟基铝离子含量分别增加了8.59%和2.87%、20.17%和14.46%、101.65%和32.92%,交换性Al~(3+)含量却分别降低了81.87%和49.15%,而AB处理中交换性Al~(3+)和胶体铝离子含量分别升高了17.98%和20.67%,而腐殖酸铝和单聚体羟基铝离子的含量却降低了40.69%、49.79%,表明水洗老化生物炭仍可使具有生物毒害性的Al~(3+)含量下降,而酸化老化生物炭会增加Al~(3+)的含量。进一步研究表明,生物炭老化前后,不同形态的铝会发生转化关系,土壤中各形态铝比例发生变化,但是腐殖酸铝和胶体态铝Al(OH)_3~0仍然是活性铝的主要赋存形态。因此,生物炭在老化后,仍然具备提高土壤养分的潜力,但是其对土壤酸度和铝毒的缓解能力却显著下降,甚至会加剧土壤酸化和铝毒害。     

蚯蚓-稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属的影响研究

蚯蚓堆肥相关研究多集中在生活污泥方面,对工业污泥的探索较少。该研究以马鞍山某钢铁污水处理站污泥为例,添加不同比例稻壳炭(2%、4%、8%),设置污泥单独堆肥、稻壳炭与污泥堆肥以及蚯蚓-稻壳炭联合污泥堆肥试验,探索蚯蚓与稻壳炭联合堆肥对工业污泥中重金属形态和生物有效性的影响。研究表明,(1)相比污泥单独堆肥,稻壳炭联合污泥堆肥能增加污泥pH、EC、TP和降低TOC、TN,而蚯蚓联合稻壳炭堆肥污泥可增加TN,并进一步增加污泥EC、TP,显著降低污泥的pH、TOC。(2)稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd含量因浓缩效应而上升;而蚯蚓联合稻壳炭堆肥,重金属含量显著下降,添加4%稻壳炭时,重金属Zn、Cu、Pb、Cd质量分数达到最小值,分别为856.64、137.10、158.92、15.48mg·kg-1。(3)重金属形态分析表明,随着稻壳炭比例增加,稻壳炭堆肥中重金属Zn、Cu、Pb、Cd的交换态和碳酸盐结合态转化为残渣态及铁锰氧化态的比例增大,添加8%稻壳炭时DTPA提取的有效态重金属质量分数最低,分别为705.72、47.95、50.43、4.47 mg·kg-1;蚯蚓-稻壳炭联合堆肥会使得污泥中重金属交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态和有机结合态均向残渣态转化,添加4%稻壳炭与蚯蚓的协同转化能力最大,Zn、Cu、Pb、Cd有效态重金属质量分数分别为629.84、38.63、36.76、1.63mg·kg-1,说明稻壳炭添加入蚯蚓堆肥可进一步降低工业污泥中重金属有效性,使重金属钝化。本研究可为稻壳炭联合蚯蚓堆肥处理工业污泥提供参考和科学依据。     

蚯蚓和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤五氯酚的影响

利用土壤五氯酚（PCP）污染模拟实验,研究两种不同生态型蚯蚓（赤子爱胜蚓Eisenia foetida和壮尾环毛蚓Amynthas robustus E.Perrie）和堆肥固定化添加模式对漆酶降解土壤PCP的影响。在42 d培养期内,测试了不同处理下PCP质量分数、漆酶活性,以及土壤呼吸和微生物碳氮等微生物指标。结果表明：堆肥固定化漆酶降解土壤PCP的效果优于壳聚糖固定化漆酶和自由漆酶,主要原因是堆肥固定化漆酶能够有效地提高漆酶稳定性,减缓其活性下降速度。此外,堆肥还能提高土壤微生物的数量与活性,显著提升土壤漆酶的活性。添加两种生态型蚯蚓对漆酶活性影响不显著,但均可以显著提高土壤微生物的数量与活性,加速土壤中PCP的降解。壮尾环毛蚓对土壤微生物数量与活性的提升效果优于赤子爱胜蚓。     

堆肥污泥对杨树幼苗主要抗逆生理动态变化的影响

采用温室盆栽实验研究堆肥污泥对两个杨树品种[凌丰三号(Populus×euramaricanacl.‘Lingfeng 3’)和欧美杨108号(Populus×euramericana‘Guariento’)]幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)及丙二醛(MDA)含量在不同生长季(污泥施用后的4周、9周、16周和21周)动态变化的影响,分别设置低量污泥(15 t hm-2,LS)、中量污泥(30 t hm-2,MS)、高量污泥(60 t hm-2,HS)和对照(不施污泥,CK)4个处理。结果表明:施用堆肥污泥对2个杨树品种幼苗叶片的SOD、POD及CAT活性的影响在不同生长季均为显著,其中POD活性普遍有所降低,SOD活性基本呈现降低趋势,而CAT活性则因不同品种、污泥用量和生长季而异。施用堆肥污泥对两个品种叶片Pro含量的影响除了污泥施用前期(4周后)外,其他生长季均为显著。污泥对2个品种叶片的膜质过氧化的影响在不同生长季有所差异,在4周和21周后的影响均显著,而在9周和16周后的影响均不显著,并且在污泥施用前、中期(即4周和16周后),叶片的MDA含量基本呈现增加趋势,而在21周后MDA含量则普遍有所降低。由此说明,杨树幼苗对污泥施用有一个适应过程,但因品种和污泥用量而异。     

鼎湖山不同演替阶段森林土壤pH值和土壤微生物量碳氮对模拟酸雨的响应

开展酸雨增加对森林土壤酸化和土壤微生物活性的影响,可以为正确评估森林生态系统碳氮过程及其对全球气候变化的响应提供依据。以鼎湖山处于不同演替阶段的3种森林类型(马尾松Pinus massoniana)针叶林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林)为研究对象,从2009年6月开始,在自然林里喷施4个不同处理水平的模拟酸雨,即CK(p H=4.5左右的天然湖水)、T1(p H=4.0)、T2(p H=3.5)和T3(p H=3.0);2009年12月─2013年3月对模拟酸雨下土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量进行长期观测研究。重复测量方差分析表明,观测周期内,模拟酸雨没有显著影响松林的土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量,但却显著地降低了阔叶林的这3个指标(P0.05),而对混交林的降低程度也接近显著。具体表现为:与CK处理相比,松林、混交林和阔叶林表层土壤p H值在T1、T2和T3处理分别下降了0.01、0.01和0.04,0.01、0.06和0.07,0.04、0.09和0.10;相应地,土壤微生物量碳含量分别下降了-1.0%、2.7%和0.4%,4.2%、4.4%和13.6%,12.3%、12.6%和18.4%;土壤微生物量氮含量则分别下降了0.8%、4.2%和9.7%,5.4%、17.4%和15.6%,12.3%、16.2%和25.1%。这表明模拟酸雨加速了土壤酸化,同时降低了土壤微生物活性,而从降低的幅度和差异的显著性可看出,3个林型的响应敏感性随森林的顺行演替而增强,处于演替后期的阔叶林敏感性最强。同时,这种处理效应大体上随着模拟酸雨处理时间的延长而逐渐显著。以阔叶林为例,表现为实验初期,模拟酸雨并没有显著降低其土壤p H值和土壤微生物量碳、氮含量,而在模拟酸雨24、30和36个月后,T3和T2处理的土壤p H值显著低于CK和T1处理(P0.05);同样,在模拟酸雨24、36和45个月后,T3处理的土壤微生物量碳、氮含量显著低于CK处理(P0.05);这表明模拟酸雨对土壤酸化和土壤微生物活性的影响是一个逐渐累积的过程。