生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响

为探究生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响,通过盆栽试验,采用静态暗箱/气相色谱法,研究了不施肥对照(CK)、常规施肥(NPK)、10 t·hm-2生物炭+NPK(LBC)、20 t·hm-2生物炭+NPK(MBC)、40 t·hm~(-2)生物炭+NPK(HBC)这5种处理下温室气体的排放规律.结果表明:(1)生物炭施用显著降低了土壤CH_4排放通量,其排放通量大小顺序为:NPKCKLBCMBCHBC,各处理CH_4排放通量均呈单峰型曲线,峰值主要集中在水稻的生长后期,整个观测期CH_4的排放通量在-0.05~47.34 mg·( m~2·h)~(-1)之间;各处理CO_2排放通量变化较复杂,介于32.95~1 350.88mg·( m~2·h)~(-1)之间,除LBC和MBC处理呈双峰型曲线外,其余处理均呈单峰型,不同生物炭施用量处理均延后了CO_2排放通量峰值出现的时间;N_2O的排放通量在-309.39~895.48μg·( m~2·h)~(-1)之间,除LBC处理呈双峰型曲线变化外,其余处理均呈单峰型曲线;(2)与空白对照处理相比,生物炭处理均可显著降低CH_4的累积排放量,而促进了CO_2和N_2O累积排放量,CH_4、CO_2和N_2O的平均累积排放量从大到小分别为CKLBCMBCHBC处理、LBCMBCHBCCK处理和HBCMBC≈LBCCK处理;与常规施肥处理相比,不同施用量生物炭添加均可显著降低CH_4和CO_2的排放,且生物炭添加量越多,对CH_4和CO_2排放的减缓作用越明显,但是对N_2O排放的抑制作用尚不明显;(3)在100 a时间尺度上各生物炭处理可显著降低温室气体的综合增温潜势,表明生物炭配施化肥是一种有效的减排措施.     

内蒙古典型草原季节性冻土区土壤剖面CO2、N2O特征

为了评估放牧对内蒙古典型草原季节性冻土区温室气体产生机制的影响,通过气体原位采集系统对该区土壤剖面不同土层N_2O、CO_2浓度动态变化进行了为期1a的田间原位监测.共设3个处理:1979年以来规划的禁牧(UG79)、1999年以来规划的禁牧(UG99)和持续放牧(CG)小区.结果表明:土壤剖面N_2O、CO_2浓度具有明显的时空分布特征:(1)3个处理不同时期土壤剖面CO_2平均浓度均表现为:生长期冻融期冻结期,且生长期CO_2浓度要远大于冻融期和冻结期;UG79土壤剖面CO_2浓度最高,CG最低;不同土层间CO_2浓度有所差异,具体表现为UG79、UG99:20 cm≥50 cm≥35 cm≥10 cm≥5 cm;CG:50 cm≥35 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm;(2)土壤剖面N_2O浓度时空变化特征则与CO_2不同,UG79、UG99呈现出"单峰型"变化规律,CG为"双峰型"变化规律,即虽然CG在生长期N_2O也有微弱的释放,但3个处理土壤剖面N_2O浓度均在土壤冻融期内急剧增加,其中CG处理土壤剖面N_2O平均浓度最高,与UG79、UG99差异显著(P0.05);不同土层土壤剖面N_2O浓度表现为UG79:20 cm≥50 cm≥35 cm≥10 cm≥5 cm;CG:50 cm≥35 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm;UG99:35 cm≥50 cm≥20 cm≥10 cm≥5 cm.研究得出放牧可以使该区土壤剖面CO_2浓度降低、N_2O浓度升高,这为我国草原季节性冻土区温室气体的准确评估提供了重要的理论支持.     

菌渣还田量对紫色水稻土净温室气体排放的影响

中国是食用菌生产大国,每年食用菌菌渣产出量较大,为探明菌渣还田量对紫色水稻土净温室气体排放的影响,于2017年3~9月,通过盆栽试验,采用静态暗箱/气相色谱法,研究了不施肥(CK)、常规施肥(NPK)、9 t·hm~(-2)菌渣+NPK(LM)、18 t·hm~(-2)菌渣+NPK(MM)、36 t·hm~(-2)菌渣+NPK(HM)这5种处理稻田土壤温室气体的排放规律,并采用土壤碳库法对农田系统净温室气体排放(NGHGE)进行评价.结果表明:(1)土壤温室气体(包括CH_4、CO_2、N_2O)排放随着菌渣还田量的增加而增加,CH_4排放量顺序为:HMMMLM≈NPKCK;HM处理显著增加了CH_4的排放通量(P0.01),其他处理差异并不显著(P0.05),CH_4排放通量LM处理呈双峰型曲线,MM处理呈多峰型,HM处理呈现非常明显的单峰型曲线;CO_2累积排放量大小依次为:MMNPK≈LMHMCK,CO_2排放通量曲线LM处理呈单峰型、MM处理呈双峰型、HM处理呈现多峰型;NPK处理N_2O累积排放量显著高于其他处理,N_2O排放通量曲线NPK处理呈双峰型、LM和MM处理呈现多峰型,HM呈单峰型变化;(2)LM处理土壤固碳能力较低,NPK、MM与HM处理土壤固碳能力均较高;MM处理土壤固碳能力显著高于其他处理(P0.01),比纯施化肥处理提高了59.2%,比LM和HM处理提高了87.79%和65.65%;与土壤固碳能力相反,LM处理植物固碳能力最高,比NPK和MM处理提高了16.1%~22.2%,约为CK处理和HM处理的2.1倍;(3)MM处理整个水稻生产期NGHGE值最小,为-490.29 kg·hm~(-2),表现为温室气体的"汇",18 t·hm~(-2)菌渣还田是紫色水稻土净温室气体排放最优的还田方式.     

油菜硒的富集特征及其与土壤硒的关系

为系统研究油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,采用人工添加外源硒(0、0.5、5.0 mg·kg~(-1)土壤)的方式,构建了土壤含不同浓度硒的大田实验系统.测定了成熟期油菜不同部位硒总量、籽粒中有机小分子硒化合物及根际土壤中各形态硒的含量.明确了硒在油菜体内的富集特征;分析了籽粒中硒含量同其他组织部位及土壤硒含量间的关系;深入解析了土壤各形态硒对油菜硒的贡献.结果表明,随土壤硒浓度的增加,由根部向地上部转移的硒的比例增大;土壤高浓度(5.0 mg·kg~(-1))硒处理下,更大比例的硒富集于角果壳和籽粒中;硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸是籽粒中主要形态的有机小分子硒化合物;各浓度硒处理土壤中,均以铁锰氧化物结合态为主,占土壤总硒的87.24%~97.40%;籽粒硒含量与其他组织部位硒及土壤硒含量呈显著相关;茎干中硒与根系中硒含量呈正相关,而茎干中硒又是角果壳硒的主要贡献因子,茎干和角果壳硒对籽粒硒具有同等贡献.研究结果明确了油菜对硒的富集特征及其与土壤硒形态间的关系,有助于通过土壤中硒形态和植物营养器官中硒含量来评估籽粒中硒含量.     

表面活性剂复配修饰添加不同含量蒙脱石的黄棕壤对苯酚的吸附作用

在两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子型表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土吸附苯酚最佳修饰比例的基础上,通过添加膨润土改变2种黄棕壤中的蒙脱石含量(分别为6%和43%),利用X射线衍射和有机碳含量表征了蒙脱石含量对BS+CTMAB复配修饰黄棕壤性质的影响.同时,采用批处理法研究了蒙脱石含量对BS-12+CTMAB复配修饰黄棕壤吸附苯酚能力的影响,对比了不同温度、p H和离子强度下吸附的差异,并探讨了影响机制.结果表明,CTMAB复配修饰增加了BS-12修饰土样的TOC含量并增强了土样对苯酚的吸附能力,且苯酚在复配修饰土中的解吸程度均高于CK、BS-12和CTMAB修饰土;随着黄棕壤中蒙脱石含量的增大,BS-12、CTMAB修饰和BS-12+CTMAB复配修饰土蒙脱石层间距、TOC含量和对苯酚吸附能力整体上均呈增加趋势;单因素对各修饰土样吸附苯酚的影响程度上,温度、p H逐渐减小,离子强度逐渐增大;蒙脱石含量决定的TOC是影响修饰土样对苯酚吸附能力大小的关键因素,修饰土样对苯酚的吸附依然以分配作用为主.     

阴离子对Acidithiobacillus ferrooxidans氧化活性及次生铁矿物形成影响

酸性矿山废水（AMD）具有酸度高并含有大量可溶性Fe、硫酸根及重（类）金属的特点,采用生物矿化方法促使AMD中Fe向羟基硫酸铁次生矿物转变,对AMD后期石灰中和减少氢氧化铁和废石膏的产生,提高中和效率具有实际意义.通过模拟酸性矿山废水,考察了Cl^-、NO₃^-、PO₄^3-3种阴离子对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌（A.ferrooxidans）体系中pH值、Fe²⁺氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相的影响.结果表明,高浓度阴离子对A.ferrooxidans氧化Fe²⁺能力具有抑制作用.A.ferrooxidans对阴离子的耐受性依次为PO₄^3- > NO₃^- > Cl^-.阴离子浓度在A.ferrooxidans耐受范围内时,其对Fe²⁺的生物氧化速率基本没有影响.但高浓度阴离子会通过抑制A.ferrooxidans的氧化活性,从而间接影响Fe³⁺的水解成矿过程,导致培养终点时总Fe沉淀率降低和次生铁矿物产量减少.受Fe³⁺供应速率降低的影响,次生铁矿物的合成途径易向施氏矿物转变.     

不同填埋时间、不同季节的垃圾渗滤液生物毒性

以武汉市7个城市生活垃圾填埋场渗滤液作为研究对象,探讨不同填埋时间、不同季节渗滤液的生物毒性变化以及理化指标与生物毒性效应的相关性.毒性实验采用嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)作为试验生物,进行了渗滤液对受试生物的24 h半数致死浓度LC50和生长抑制测定.结果表明,不同填埋时间的渗滤液LC50在0.84%~12.15%之间;随着填埋时间延长,渗滤液LC50有增大的趋势,急性毒性逐渐减小,但渗滤液对嗜热四膜虫种群的生长抑制没有减少的趋势.不同季节渗滤液的LC50没有明显的规律性,夏季的渗滤液LC50较小,急性毒性较强;不同季节的渗滤液对嗜热四膜虫的生长抑制情况不同,春季渗滤液的生长抑制作用最小.渗滤液理化指标与LC50无显著相关性,而渗滤液对嗜热四膜虫种群的生长抑制作用随着COD、BOD5、NH4+-N和邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)的增加而增强.     

北京奥运交通限行前后街道机动车污染的模拟

为评估北京市街道的机动车污染状况及奥运期间的改善程度,利用OSPM模型模拟计算了2008年7月奥运交通限行前后北京街道大气中PM10、CO、NO2和O3的浓度,得到其在限行前的日均浓度值分别为146μg/m3、3.83 mg/m3、114.4μg/m3和4.71×10-9,限行后为112μg/m3、3.16 mg/m3、102.4μg/m3和5.31×10-9,削减率分别是23.4%、20.5%、10.5%和-12.5%.对污染物在限行前后的浓度变化和日变化趋势的研究发现,PM10浓度受交通限行影响削减最大;CO浓度的日变化趋势与机动车流量的变化最为类似;NO2在限行后的削减幅度有限,表明其浓度还受到除交通排放外的其他因素影响;O3浓度在限行期间有所上升,说明限行措施不能降低街道中大气O3浓度.另外,比较不同类型街道的计算结果,发现街道车型构成与几何形状对污染物浓度变化有影响.总之,北京市在实施交通管制前,街道中PM10、CO和NO2的日均浓度均接近或超过国家空气质量二级标准限值,机动车污染状况较为严重;交通限行可有效降低一次污染物的浓度,但二次污染物的浓度有可能升高.     

白洋淀水质时空变化及影响因子评价与分析

作为海河流域重要湖泊湿地,白洋淀的水环境直接影响着流域生态健康和环境安全.综合运用灰色聚类法、综合污染指数和单因子污染指数法探讨白洋淀水质时空变化规律及关键影响因子.在时间序列上,白洋淀水质1973～2007年年际变化总体呈现出恶化趋势,劣于Ⅲ类水水质,由20世纪70年代的14.3%上升到2000年以后的83%,水质恶化严重;2006年内水质变化综合污染指数春(52.9)夏(11.4)冬(9.81)秋(8.88),且TP的综合污染指数最高达到14.86,BOD5综合污染指数最低为7.67.空间分布上,以南刘庄为核心的西北部区域污染最为严重,其次为白洋淀东北部区域的烧车淀、王家寨、光淀张庄、枣林庄和圈头;采蒲台和端村的东南和西南区域污染最轻.通过对自然和社会影响因素的比较分析,结果表明,影响白洋淀水质的关键自然因子是入淀水量,从1973～2007年,历年入淀水量远达不到淀区最小需水量.社会因子包括产业和产业结构两方面因子,产业因子有保定市第一产业、安新县第二产业和保定市第三产业,相关系数分别为0.771、0.708和0.624;产业结构因子有安新县工业和安新县渔业和保定市农业的发展,相关系数分别为0.746、0.734和0.661.此外,安新县和保定市人口增长与水质的相关系数也分别达到0.731和0.690.建议:①控制入淀水质、淀区面源和内源污染;②空间上分区管理,可分为污染控制区、综合改善区和生态恢复区;③加强生态的监测和预警,完善白洋淀流域环境公共政策和产业环境管理.     

螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘塔的研制和性能

研制了一种中试规模的螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘装置,具有螺旋型布气、环流布气、气动搅拌等特点.装置中特有的螺旋型气室是由两块按阿基米德螺线设计的垂直筛板围成,有结构简单紧凑、开孔面积大、不容易堵塞、气速稳定等优点.对中试规模装置进行了压降和湿法脱硫除尘实验.结果表明:空塔与喷射鼓泡运行时装置各部分压降随气量增加而增加,喷射鼓泡运行中控制"临界液位差"约170mm,当气量为1856m.3h-1时,塔总压降为3.37kPa;脱硫效率随鼓泡层高度和气动搅拌器旋转速度的增加而升高;当石灰石浆液浓度上升时,pH升高,有效脱硫时间延长;pH是控制装置脱硫效率的关键,pH=5.35时脱硫效率可达70%,pH为6～7时脱硫效率保持在80%以上;当烟气中含尘浓度大于304mg.m-3时(粉尘粒径小于50μm),除尘效率可达91%以上;该装置脱硫、除尘效率高,塔体高度较低,结构紧凑,具有很好的应用前景.