太原市污灌区农田土壤中多环芳烃污染特征及生态风险评价

通过对污灌区农田土壤多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的分布特征、污染程度及来源进行解析,深入了解污水灌溉引发的土壤污染问题,实现污水灌溉农田土壤的污染预警和科学合理利用.在太原污灌农田共采集110个土壤样品,使用气相色谱-质谱仪(Gas Chromatography...     

污灌土壤中铜和锌含量及其微域分异

本文通过对污灌土壤中铜和锌总量和形态含量及其分布的研究,揭示了铜和锌总量和诸形态含量的微域分异规律,从而为污灌区农田土壤重金属污染的评价提出了新的依据。     

污灌对农田土壤微生物特性影响研究

污灌对农田土壤特性和农作物生长有重要影响,通过分析污灌对农田土壤微生物特性影响,为农田污灌的实际应用和标准制定提供理论依据。分别采用平板计数法和最大可能数(Most-Probable-Number,MPN)法,研究了污水灌溉对农田土壤中普通微生物(细菌、放线菌、真菌)和功能微生物(亚硝化细菌、硝化细菌、氨氧化细菌、反硝化细菌、好气性自生固氮菌、好气性纤维素分解菌)的数量和分布特性的影响,并对不同类群微生物数量与土壤理化性状进行相关分析。结果表明:污灌减少农田土壤放线菌、真菌、亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量,增加细菌、氨氧化细菌和好气性纤维素分解菌的数量,其中细菌、好气性纤维素分解菌数量变化分别达显著水平(P0.05),氨氧化细菌变化达极显著水平(P0.01);污灌区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)根系土壤微生物数量分布差异很大,但都呈现真菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌数量变化显著的趋势(P0.05);污灌土壤中微生物含量与土壤理化性状相关分析表明,细菌、反硝化细菌和好气性纤维素分解菌与有机质显著正相关(r=0.843,P0.05;r=0.220,P0.05;r=0.843,P0.05),放线菌与全磷极显著负相关(r=-0.921,P0.01),亚硝化细菌和好气性自生固氮菌数量与氨氮含量显著正相关(r=0.973,P0.05;r=0.988,P0.05),氨氧化细菌和反硝化细菌与有效磷含量显著负相关(r=-0.967,P0.05;r=-0.988,P0.05)。这说明污灌对农田土壤微生物和理化特性影响显著,对农作物会产生一定的影响。     

长期污灌条件下农田土壤重金属污染环境风险评价

为探讨长期污灌条件下农田土壤重金属积累状况及环境风险,选取典型污灌河流汪洋沟沿岸农田作为研究对象,对污灌区土壤和小麦植株中重金属Cd、Pb、Cu和Zn含量进行分析,并对重金属污染现状、潜在生态风险和潜在健康风险进行评价.结果表明,污灌土壤中Cd、Pb、Cu、和Zn含量虽未超过国家标准限值,但均高于清灌土壤和上壤背景值,已表现出积累现象.污灌小麦部分样本Pb和Zn含量超标,超标率分别为23.1％和15.4％.Cd、Pb、Cu和Zn 4种重金属污染等级均为安全,说明重金属含量尚未达到警戒水平.潜在生态风险评价结果显示,Cd的生态危害系数最高,表现出中等生态危害程度;Pb、Cu和Zn表现为轻微潜在生态危害.健康风险评价显示,4种重金属的单一健康风险系数均未达到显著水平,但其综合污染风险指数大于1,说明该地区存在一定的潜在健康风险,且重金属对儿童的健康风险大于成人,应引起足够重视.     

张士灌区多环芳烃污染土壤的植物修复

以我国典型污灌区-沈阳张士污灌区某农田土壤为研究对象,进行了土壤中多环芳烃(PAHs)污染物种类与含量的调查研究,分析了PAHs的主要来源.同时,以13种牧草/草坪草为供试植物,开展PAHs污染土壤高效修复植物的筛选工作,修复周期约为80d.研究结果表明,张士灌区农田土壤受到严重污染,从土壤中分析检测到USEPA 16种PAHs中的13种,含量达2 294 μh·kg-1(干重),远高于荷兰农业土壤的PAHs标准.盆栽试验结果表明,不同植物对土壤中PAHs的去除效果不同,紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、黑麦草(Lolium perenne L)、巴林(Poa pratenstis L.)、高羊茅(Festuca data.Kengex E.Alexeev)和白三叶草(Trrifolium repens L.)等植物对土壤中PAHs去除效果较好,适合用于张士灌区农田土壤的修复与治理.     

平原灌区农田养分非点源污染研究进展

平原灌区作为农业规模化生产的基地,在农业乃至经济社会发展中起到了重要作用,但是随着农业的发展,平原灌区农田非点源污染问题日益严重,研究平原灌区农田非点源污染具有重要意义。文章以平原灌区污染物随水文循环迁移过程为基础对平原灌区养分非点源污染研究进行综述。(1)平原灌区农田非点源污染的主要来源是过量的化肥施用,农药和农膜,秸秆等农作物的降解,牲畜粪便,污水灌溉,灌溉引起的盐渍化以及大气的干湿沉降等;产生及影响因素主要有土壤的理化性质,水分的输入方式和人为管理措施等。(2)降雨径流及灌溉排水条件下污染物在多级渠系中的迁移规律和灌区地表水与地下水的交互耦合作用决定了平原灌区农田非点源污染的输送途径与特征。(3)在监测资料比较缺乏时,采用输出系数法进行负荷估算;在监测资料充足情况下,采用针对灌区特殊的水文特征而改进的经典水文模型对平原灌区农田非点源污染的负荷进行估算。(4)新型肥料、配方施肥、合理的耕作措施及生态沟渠的设置有利于平原灌区农田非点源污染的控制,TMDL(Total Maximum Daily Loads)为平原灌区农田非点源污染控制提供可靠的依据。针对平原灌区非点源污染研究现状,提出了中国开展平原灌区农田非点源污染研究的重点,包括养分污染物在多级沟渠中的迁移,灌区地表与地下水水量水质耦合模型的建立,分级控制单元与TMDL的制定以及多模型结合模拟等,可望在控制农业非点源污染方面起到指导作用。     

北京市凉水河污灌区土壤重金属累积和形态分析

采用野外定点连续采样和室内分析相结合的方法,对北京市凉水河污灌区土壤中Cu、Zn、Cr、Pb、Ni等重金属在土壤中的累积及其化学形态进行了系统研究.结果表明,①凉水河污灌区土壤中重金属的质量分数均高于北京地区的土壤背景值,特别是Cu和Pb分别达到北京市土壤环境背景值的3.47倍和4.53倍,凉水河污灌区土壤已经发生明显的重金属累积.②土壤重金属元素之间相关分析表明研究地区存在重金属复合污染,土壤有机质与土壤重金属显著相关表明污灌可能是导致土壤重金属富集的重要原因;土壤各理化性质与土壤重金属相关性表现不一致,土壤重金属富集与迁移的影响因素复杂多样.③Tessier连续提取法测定土壤5种重金属的形态分布规律均为:残渣态>铁锰结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>可交换态,铁锰结合态含量较高与污水中铁锰含量较高具有一定的关系;凉水河污灌区重金属潜在迁移能力顺序为:Cu>Zn>Pb>Ni>Cr.④综合分析各土壤重金属富集状况、形态分布及其生态毒性,Cu和Pb是凉水河污灌区土壤中需要优先控制的重金属.     

污灌区农田土壤多环芳烃污染及风险评价

污灌区农田土壤可能受到多环芳烃(PAHs)的严重污染.本文以山西省黎城污灌区为研究对象,对其中农田土壤中16种优控PAHs的含量水平、组成特征以及风险进行分析和评价.结果表明,该污灌区农田土壤中PAHs总含量范围为16.03—1320.95 ng·g~(-1),平均值为226.74 ng·g~(-1).土壤中PAHs以4—6环的PAHs为主,占总量的61%.风险评价结果显示该区域有40%的样品受到污染,其中重度、中度和轻微污染所占比例分别为2.9%、2.9%和34.3%.健康风险评价结果显示,该区域已具有潜在的致癌风险.从污染评价结果以及与山西省内其它区域农田土壤多环芳烃含量比较来看,研究区土壤已经受到PAHs不同程度的污染.在未来环境管理和控制过程中应采取有效措施,以保护人体健康和生态环境安全.     

猪场废水污灌土壤的Cr和Ni空间变异及积累分析

为了解长期施用猪场废水对农田土壤Cr和Ni(以下简称重金属)的影响,采集了河北省京安猪场周边农田清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20cm)共52个土壤样品,并测定了样品中pH、养分及重金属全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,Cr和Ni全量和有效态含量变异函数理论模型均符合球状模型,具有中等程度自相关。根据背景调查,重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,研究区土壤Cr和Ni主要受成土母质的影响,受污灌猪场废水影响不大。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cr和Ni几乎没有积累。灌溉猪场废水会降低土壤pH值,提高土壤Cr和Ni有效态含量。     

停止污灌10年后上海川沙污水灌区老明渠两侧污染状况调查

本文调查了上海川沙县污水灌区停止污水灌溉10年后污水总明渠两侧土壤、稻米、水井及污泥中若干重金属污染物的含量。调查表明,停止污灌10年后,总明渠两侧土壤金属污染仍然严重,米中镉含量较1976年有所降低,污水明渠对其两侧水井影响不大。讨论了老明渠治理对策。     

植物对污灌区土壤锌形态的影响

通过大田试验研究种植5种植物(玉米、向日葵、大豆、高粱、菊花)对污灌区土壤锌形态的影响.结果表明,污灌区土壤中锌含量均未超过国家二级标准,且主要以残留态存在.土壤中各形态锌与种植前相比,除可交换态锌呈增加趋势,其余各形态锌均呈下降趋势.其中可交换态锌在向日葵土壤中增加最明显,达24.19%;碳酸盐结合态锌在玉米土壤中下降最明显,达47.68%;铁锰氧化物态锌和残留态锌在菊花土壤中下降最明显,分别达35.65%、27.46%;总锌和有机结合态锌在向日葵土壤中下降最明显,分别达15.68%、44.23%.土壤中可交换态锌含量与植物籽粒中锌含量显著相关(P<0.05),适于用作土壤锌污染的生物评价指标.土壤中锌的生物活性系数与种植前相比,在玉米、高粱和菊花土壤中呈降低趋势,其中在玉米土壤中降低最明显,达31.43%,在大豆和向日葵土壤中呈增加趋势.总之,向日葵籽粒中重金属锌含量超出食品中锌限量标准(GB13106-1991),不宜在污灌区种植;玉米、高粱、大豆等植物籽粒中重金属锌含量均未超出食品中锌限量卫生标准(GB13106-1991),可以在污灌农田长期种植.     

华北典型污灌区有机氯农药残留特征及健康风险评价

在我国华北地区由于水资源的匮乏及农业生产的需要,采用污水灌溉与施用有机氯农药(OCPs)结合的农业管理方式普遍存在。大量OCPs则被引入到当地环境中,进而可能对该地区的居民产生潜在的健康风险。本研究分析石家庄市汪洋沟污灌区OCPs的残留状况,探讨污水灌溉条件下土壤-作物系统OCPs残留对土壤质量影响,并评价经口摄入及皮肤接触两种暴露途径下对人体产生的健康风险。结果表明:汪洋沟污灌区地表水、沉积物、土壤和玉米籽粒中检出了14种OCPs,其平均残留浓度分别为36.5 ng·L~(-1)、62.9 ng·g~(-1)、57.3 ng·g~(-1)和27.0 ng·g~(-1),滴滴涕(DDTs)是其最主要的污染物,占OCPs的73%以上,其次是六六六(HCHs)和甲氧滴滴涕。р,р'-DDT是DDTs的最主要成分,其主要来源于污水灌溉或近期DDTs的使用。γ-HCH是环境HCHs残留的主要成分,其主要来源于林丹的输入和使用。此外,在该地区污灌条件下OCPs残留对土壤中C、N循环及有机S的矿化产生一定的负面影响。研究区OCPs残留对人体产生的非致癌风险和致癌风险均不超过控制标准,但经口摄入所引致的非致癌风险应予以关注,其中р,р'-DDT与γ-HCH为主要风险物质。     

固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价

为了探讨微生物修复不同类型多环芳烃污染土壤的可行性,应用固定化毛霉对多环芳烃污染工业土壤及农田土壤进行微生物修复,用羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取模拟评价多环芳烃的微生物可利用性,并分析多环芳烃微生物降解和生物可利用性的相关关系.焦化厂污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为77.6%,沈抚灌区污染土壤中多环芳烃的30 d降解率为54.2%,焦化厂土壤和污灌区农田土壤中多环芳烃降解差异明显.焦化厂土壤和污灌区土壤中多环芳烃的30 d降解量和多环芳烃的环糊精可提取量具有相关性,各环数多环芳烃的环糊精可提取量变化解释了焦化厂和污灌区土壤中多环芳烃降解的差异机制,说明可用环糊精提取量预测微生物降解土壤多环芳烃的情况.     

Progress of the scientific expedition and research on farmland ecosystem and food security in Qinghai-Tibet Plateau北大核心CSCD

介绍第二次青藏高原综合科学考察研究任务三生态系统与生态安全专题三“农田生态系统与粮食安全”科学考察背景、总体思路、研究内容、研究目标和取得的阶段性进展.该专题针对青藏高原地区农业生产中逐渐出现的局部农田生态系统结构失稳、功能失衡、地力衰退、作物品质下降、农残渐增等问题,在区域尺度上,从耕地肥力和土壤生物、农田植被、农业生产经营管理、作物产量品质和利用、农业气象条件等方面开展科学考察研究,在青藏高原农田生态系统相关生态环境参数的时空特征、分布规律与作物开发利用等考察研究方面取得阶段性重要进展,可为青藏高原农业生态系统可持续经营管理和粮食安全提供数据及科技支撑.(图1参90)     

污灌区重金属和多环芳烃复合污染及其对农田土壤微生物数量的影响

污水灌溉作为一种污水再利用的方式已得到广泛的应用,但该方式产生的污染不仅危害植物生长,而且可对土壤微生物生长和代谢产生明显不良影响。为了解污水灌溉对农田产生的复合污染及其对微生物数量的影响,以太原市小店污灌区农田土壤为研究对象,采用R语言程序系统研究了土壤中重金属和多环芳烃的污染水平及分布特征,并对不同复合污染程度下农田土壤中微生物数量的分布进行了分析。研究表明,小店污灌区污染因子对土壤质量的影响大于肥力因子,土壤污染程度的评价处于首要地位。用综合污染指数对农田土壤重金属污染进行评价,结果显示,污灌区中部分土壤重金属污染等级为轻度污染或警戒等级;以土壤环境质量(GB15618—2008)国家二级标准值作为评价标准,对多环芳烃污染进行对比分析,结果表明,约有34%的点位超准。不同复合污染程度下,污染土壤中细菌、真菌的数量与对照相比均呈显著下降趋势,且随着重金属和PAHs含量的增加,细菌、真菌数量逐渐减少,而放线菌数量随污染程度的增加在4月和7月与对照相比呈下降趋势,在10月份高于对照;此外,微生物总数随时间延长呈现先上升后下降的变化趋势,7月份达最大值。因此,在一定程度上,微生物数量变化可反映污灌区土壤重金属和多环芳烃复合污染胁迫下的土壤质量变化。     

天津污灌区土壤重金属污染环境质量与环境效应

污水作为天津解决农业用水不足的手段已经有几十年的历史。文章分析了污灌区土壤一作物系统中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Zn和Cr等有毒重金属的质量分数，利用单因子污染指数法和加权综合污染指数法进行污染评价。评价结果表明污灌区土壤受到了严重污染，主要重金属污染元素为Cd、Hg；农作物中的主要超标元素为Cd、As。因此，污灌区重金属污染土壤的修复工作迫在眉睫。     

农田生态系统服务功能研究进展

农田生态系统是人类社会存在和发展的基础,研究农田生态系统服务功能及其价值评估具有重要的意义.文章综述了国内外有关农田生态系统服务功能及其价值评估的研究进展;提出了农田生态系统服务功能的特点;将其服务功能类型划分为生产功能、生态功能和生活功能.分析了当前研究中存在的问题,如服务功能形成的微观机制及其参数研究欠缺;评价结果不准确;评价指标和方法有待完善等.因此,今后农田生态系统服务功能价值评估研究重点应着重于理论探索和方法完善方面,从农田生态系统微观形成机制入手,开展不同尺度和类型的农田生态系统功能价值评估研究,充分考虑影响其功能价值的因素,改进评估的手段、方法和技术,使评估结果更具可比性和实用性,为合理开发利用农业资源、管理农田生态系统,实现农业的永续发展提供理论依据和技术支持.     

中国沿海地区农田生态系统部分碳源/汇时空差异

运用1981-2001年作物产量、农业投入等统计数据,对沿海10个省市自治区农田生态系统部分碳源/汇进行了估算,得到以下主要结论:(1)总碳吸收从1981年以来呈波动增加趋势,总碳排放则呈明显增长趋势.二者相比,碳排放明显低于碳吸收,但由主要途径农业投入导致的间接碳排放的增长速度(94%)超过了作物生育期碳吸收的增长速度(44%).(2)各省市自治区碳吸收、碳排放变化的区域差异显著,单位面积碳吸收、碳排放变化的差异也十分明显.其中,各省市自治区总碳排放和单位面积碳排放基本上逐年增加,表明沿海发达地区农业投入较高;而碳吸收变动幅度较大,发达地区(如浙江、福建和上海等)碳吸收呈下降趋势,反映沿海地区农作物种植面积下降致使农作物生育期总碳吸收量降低.(3)沿海地区农田生态系统主要粮食作物碳吸收占全国比例有所下降,说明沿海地区农业种植面积减少和农业投入增加削弱了农田生态系统的碳汇功能.     

基于模糊数学的太原市敦化灌区污灌土壤重金属污染评价

采用原子吸收和原子荧光分光光度法测定了太原市敦化污灌区95个表层土壤样品的8种重金属含量,并对污灌土壤的pH值、阳离子交换量、容重等理化性质进行分析,在此基础上采用模糊数学方法评价了其土壤环境质量,探讨了灌区土壤重金属的分布特征及污染状况.结果表明,土壤重金属砷、铜、锌、镍、汞、铬和铅含量值都在国家二级标准值范围内,平均含量分别为6.165,39.198,114.758,37.225,0.171,28.249和37.468mg·kg-1,重金属镉的含量高于国家二级标准值,平均含量高达1.247mg·kg-1;敦化灌区土壤的平均pH值为8.01,属弱碱性土壤,平均阳离子交换量为80.96cmol·kg-1,表层土壤有机质含量在1.27%—2.18%之间;模糊数学评价结果得到灌区土壤环境质量为三级水平,各个采样点的污染程度为董家营村西西谷乡东王答乡南孟封镇北鹅池村南。     

中国农田作物植被碳储量研究进展

作物植被碳储量是全球陆地生态系统碳库的重要组成部分。中国农田作物植被碳储量的估算主要采用参数估算法、遥感资料反演法和环境参数模型法。通过对中国近几十年来全国和区域尺度作物植被碳储量的估算研究,获得了一些作物的经济系数、含碳率和作物收获部分水分系数等估算参数值,探讨了遥感反演和环境参数模型方法,并提出加强农田基本建设、改进农业生产技术与管理、调整作物结构和加强作物秸秆利用等固碳措施。目前对中国农田作物植被碳储量的估算仍存在较大的不确定性,获取的估算参数尚不充分,估算方法和模型有待完善,对作物植被碳储量变化的源/汇效应尚未取得统一认识。虽然在农田生态系统中土壤碳储量（密度）普遍大于作物植被碳储量（密度）,但作物植被碳储量仍然是一个数量可观、并有增加潜力和可能的碳库,其大小及秸秆利用情况直接影响着土壤碳库。因此,对农田作物植被碳储量应分时段和区域具体分析,才能认识其源/汇效应。今后应在以下几方面进一步加强作物植被碳储量的研究：进一步完善和改进估算方法;加强作物植被碳储量估算及固碳措施的区域个例研究,探索不同空间尺度作物植被碳储量的尺度转换;开展作物碳储量动态及固碳机理的综合研究。此外,还应就气候变化与作物植被碳储量的相互耦合关系进行探讨。