土壤环境承载力评价体系构建与应用

为了解土壤环境对污染物的容纳能力和对人类活动的承载能力,达到有效遏制土壤污染的加重趋势和实现土壤环境风险全面管控的目的,基于土壤环境质量评价,通过区域土壤污染物输入-输出通量分析和污染风险特征分析,以土壤净化缓冲功能为核心构建全面反映土壤性质、污染演变趋势和风险特征的土壤环境承载力综合评价指标体系,并提出基于评价指标的安全系数核算方法.以北京市建设用地为研究对象开展区域尺度的土壤重金属环境承载力定量评价,验证评价指标体系与方法的科学可行性.结果表明,北京市Cu、Zn、Pb和Cd的土壤环境承载力差异明显,Cd元素土壤环境承载力较其他元素低.明确土壤环境承载力概念与内涵、完善土壤环境承载力评价框架、构建土壤环境承载力信息数据库和开展土壤环境承载力核算试点等4个方面对土壤污染的有效防治具有重要意义.     

施加碳酸钙对酸性土壤微生物氮循环的影响

土壤硝化作用和反硝化作用是闭合氮循环的重要步骤,阐明在酸性土壤施用碳酸钙(CaCO_3)对土壤理化性质及土壤氮循环的影响,可为农田质量稳定和可持续利用提供理论依据和技术支持.以湖南省湘潭市酸性土壤为研究对象,设计了4个CaCO_3施加量,分别为0、2.25、4.5和7.5 t·hm~(-2),在种植一季水稻后,分析了不同CaCO_3施加量对土壤理化性质、硝化作用和反硝化作用的影响.结果表明CaCO_3的施加,显著提高了土壤溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)762.10~868.58mg·kg~(-1),促进土壤硝化作用[0.59~0.82μg·(g·h)~(-1),以NO_2~--N/土计],但当CaCO_3施加量达7.5 t·hm~(-2)时对硝化作用产生抑制,土壤反硝化作用对CaCO_3的响应较为复杂.Pearson相关分析结果表明,土壤硝化作用与土壤DOC显著正相关,和NH_4~+-N含量显著负相关,反硝化作用与NO_3~--N含量、土壤DOC显著正相关,和含水量显著负相关.     

三七中砷的来源及其健康风险初步评价

三七(Panax notoginseng)是我国名贵药材之一,是补益类中药材,其用药周期较长,砷等重金属更易在人体内蓄积而引发毒性.本研究选取云南文山州的三七根及其栽培土壤,以及一些原产地为云南文山州的市售三七根饮片为研究对象,利用原子荧光光谱法和电感耦合等离子体发射光谱法分析了三七根及栽培土壤中砷的含量,并探讨砷来源和它们之间的关系,最后对三七中砷的人体健康风险进行初步评价.     

应用物种敏感分布法建立铅的生态安全土壤环境基准研究

由于日益严重的人类活动干扰,土壤重金属铅(Pb)污染严重.开展Pb生态安全的土壤环境基准研究,合理制定铅的生态基准值,对更好地预防与控制土壤Pb生态风险,加强土壤Pb污染的环境管理具有重要意义.本研究通过调研国内外Pb的陆生生态毒性研究,筛选并构建重金属Pb的有效毒性数据库(10%效应浓度(EC10 )或无观察效应浓度...     

污染场地可持续风险管控区划研究进展

“十四五”时期我国土壤生态环境保护形势依然严峻,面对污染场地数量多、资金压力大、技术力量薄弱和城市发展用地需求不断扩大等诸多挑战,迫切需要揭示污染场地风险管控与区域可持续发展的交互作用机制,建立污染场地风险管控区划技术体系与分类管理决策支持系统。文章在充分调研国内外已有研究的基础上,从基于健康风险评价的特定污染场地分区管控、基于风险分级的区域污染场地分类管理和基于污染场地再利用的风险管控区划规划决策等3个方面分别阐述了污染场地可持续风险管控区划研究的基本思路,为统筹构建国家层面的区划技术体系提出了完善区划指标体系、兼顾利益相关方诉求和整合有效信息等可优化方向。通过研究进展整理与未来研究展望,以期为我国污染场地风险管控和再利用的分级、分类、分区管理提供精准决策支持,最终推动城市社会经济的可持续有序发展。     

芘高效降解菌的分离鉴定及其降解特性研究

采用富集培养的方法从多环芳烃污染的土壤中分离到3株能高效降解四环芳烃芘的细菌J1、J2、J3,经形态观察、生理生化和16SrDNA鉴定,J1属于铜绿假单胞菌属(Pseudomonas aeruginosa),J2属于黄杆菌属(Flavobacterium mizutaii),J3属于短短芽孢杆菌属(Brevibacillus parabrevis).3株细菌均能以芘作为碳源生长,在含芘50、100、200、500、1 000 mg/L的无机盐液体培养基中培养7 d后细菌总数达到最高,在含芘200 mg.L-1的无机盐液体培养基中7d的降解效率分别达到53.04%、65.03%、51.02%.3株细菌对培养基具有较广泛的pH适应范围,在芘浓度200 mg/L,pH为4～9的液体条件下,均可生长,且对芘有很好的降解.虽然可以采用芘的二氯甲烷溶液或者N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液向培养液中添加芘,但是以N,N-二甲基甲酰胺添加的方式芘在水溶液中起到很好的分散作用,更有利于3株细菌对芘的降解.     

中草药砷含量特征及其健康风险初步评价

通过野外采样和室内分析相结合的方法,对13种河北省主要地产中草药中砷的含量特征及其分布规律进行了研究,并对中草药中砷的人体健康风险进行了初步评价.13种地产草药分三类采集:中草药种植区的药材、以及相应市场销售的半成品和饮片.结果表明,以地下部入药的各种类中草药砷含量平均值在0.14～0.54 mg/kg之间,以地上部入药的中草药,祁菊花砷含量平均值为1.42 mg/kg,其它种类在0.09～0.27 mg/kg之间.根据《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》对总砷的限量(2.0 mg/kg),以地下部和地上部入药草药的超标率分别为3.27%(n=153)和9.09%(n=44),全部样品的总超标率为4.57%(n=197);直接采集的所有中草药样品砷含量范围在0.03～0.73 mg/kg,全部符合限量标准,而市场购买的半成品及饮片砷含量范围在0.05～7.05 mg/kg,其超标率为6.36%,来源于市场的草药砷含量显著高于种植区直接采集的中草药(p0.05);从13种草药隶属的科属分析,菊科草药砷含量范围较宽,在0.08～7.05 mg/kg,平均值为0.87 mg/kg,而其它6种科属砷含量的平均值范围在0.21～0.41 mg/kg,且各科75%的样品砷含量0.5 mg/kg,相比菊科样品,其药用安全性较高;通过服用半成品及饮片得到砷的日摄入量为0.90～19.7μg/d,其占每日允许摄入量ADI(allowable daily intake)的比值范围在0.70%～15.4%之间,其砷的健康风险显著大于服用采自种植区的原药(p0.05),说明草药饮片中砷对人体的健康风险不容忽视.     

秸秆及生物炭添加对猪粪沼渣施肥水稻重金属积累的影响

秸秆还田在重金属污染稻田中被广泛应用并日益推广,其对土壤中重金属生物有效性和水稻重金属吸收积累产生的影响不容忽视.本研究选用因连续10年以上施用生猪沼渣沼液而导致重金属超标的水稻土,通过盆栽试验研究了不同的秸秆还田方式(直接还田或生物炭还田)与用量(0、1%、2%、4%和8%)对水稻重金属吸收积累的影响.结果表明,长期施用沼渣沼液可导致土壤重金属富集,其中,铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)含量高于国家土壤环境质量二级标准;秸秆或生物炭添加提高了水稻根或茎叶中重金属的截留,降低了籽粒中的积累;秸秆还田对于水稻Cu的吸收积累控制效果显著,添加1%、2%、4%和8%的秸秆分别使糙米中的Cu含量降低了35%、51%、64%和71%;生物炭添加对于控制水稻Cd的吸收积累效果显著,1%、2%、4%和8%生物炭添加量分别使水稻Cd的积累降低了21%、33%、36%和35%.对于Zn的吸收积累,两种还田方式均具有显著的控制效果;但在As污染稻田,秸秆直接还田应慎重,因为秸秆添加可显著提高糙米中As的积累.通过对比不同的秸秆还田量对控制糙米中重金属积累的效果,同时考虑该区域重金属的污染状况和还田成本,推荐在该施肥区域实施2%的秸秆直接还田.该研究将为水稻安全生产与农业废弃物循环利用提供理论与实践指导.     

土壤石油烃污染的植物毒性及植物-微生物联合降解

通过盆栽实验研究了土壤石油烃污染对玉米和水稻根伸长的影响，并在土壤中接种经过筛选得到的石油烃降解菌，研究石油烃降解菌对石油烃毒性的影响以及对土壤中石油烃的降解。研究结果表明，石油烃浓度低于1 000 mg/kg时对玉米的根系生长有一定的刺激生长作用，随着石油烃浓度的增加，刺激根长生长的作用逐渐降低，研究结果表明，水稻根长受石油烃影响较小。通过对不同处理土壤中石油烃降解的研究结果表明，土壤中种植水稻对石油烃有一定的降解作用，但是不同处理下土壤中的石油烃降解率不同，其中水稻微生物联合处理下土壤中石油烃的降解速率最快，培养期内的降解效率达到53.3%。     

水稻不同生长时期不同组织中抗砷内生菌的筛选与鉴定

微生物对于土壤-植物系统中砷的迁移转化有重要作用,植物内生菌是一种极其丰富的微生物资源,但至今尚未有研究报道植物内生菌对砷污染的响应.采用组织分离法和涂布平板法,以水稻(甬优-538)为研究对象,分别于水稻幼苗期、分蘖期、开花期和成熟期(2015年5~8月)分离根部、茎部、叶部、穗部(仅成熟期)可培养内生细菌,并通过16S r DNA序列进行菌种鉴定.对分离所得内生菌先用1 mmol·L~(-1)亚砷酸钠[As(Ⅲ)]和10 mmol·L~(-1)砷酸钠[As(Ⅴ)]进行抗砷筛选,再用2mmol·L~(-1)的As(Ⅲ)和20 mmol·L~(-1)的As(Ⅴ)对初筛抗砷菌株进行复筛,以鉴定内生菌对不同砷形态的抗性.结果表明:共获得126株水稻内生菌,归为13个属,水稻幼苗期分离出8个属共37株菌;分蘖期分离出5个属共25株菌;开花期分离出8个属共24株菌;成熟期分离出8个属共30株菌.主要优势菌属为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、假单胞菌属(Psoudomonas sp.)和不动杆菌属(Acinetobacter sp.).抗砷初筛选实验中得到20株菌对1 mmol·L~(-1)的As(Ⅲ)和10 mmol·L~(-1)的As(Ⅴ)的抗性较强,复筛发现其中16株菌对2 mmol·L~(-1)As(Ⅲ)有较强抗性,13株菌对20 mmol·L~(-1)As(Ⅴ)有较强抗性,其中菌株CS1对两种形态砷的耐性最显著.