东江流域水环境中颗粒态和胶体态金属元素的分布和来源

运用连续流离心机和切面流超滤分离技术,从东江流域的水库、河流、河口3种水体中分离了大量的悬浮颗粒物(0.45μm)和胶体(1 nm~0.45μm),并用元素分析仪和电感耦合等离子体/质谱(ICP-MS)对有机碳和金属进行了表征.通过对比3种水体中颗粒态金属的含量(μg·g-1)和浓度(ng·L-1)发现,水库颗粒物有更高的重金属含量,与其在有机碳上的富集有关;河流颗粒物有更高的金属浓度,与地表径流和人为排放有关.另外,随着有机质含量的增加,湖泊水体中多种重金属的含量呈现先增加后降低的关系,显示了生物富集和生物稀释的双重作用.从东江中游到河口样品,Mg、Ti、Co、Ni等元素在颗粒物中的含量依次升高,Cu、As、Cd、Sn、Sb等元素则依次降低,这与海水的稀释作用以及与盐度变化引起的絮凝沉降有关.河流中胶体态金属的含量与浓度均大于水库,显示了河流受到更多的人类活动影响.虽然重金属主要分布在颗粒物中,但对比各种重金属的含量在颗粒态和胶体态中的顺序变化,发现地表径流带来的地壳元素倾向于分布在颗粒态中,而人为排放来源的金属倾向于分布在胶体态中.     

丹江口水库典型消落区土壤氮磷赋存形态及释放特征研究

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,调水工程使得水库蓄水并带来水库水位上升,新增淹没区不同土地利用类型土壤由于淹没浸泡可能使其中氮磷等营养物释放,对水库水质构成威胁.本文通过采集丹江口水库典型消落区5种土地利用类型(滩地、草地、荒地、耕地、果园)的表层土壤,选用磷形态标准测试方法(SMT)和氮形态分级浸取方法对消落区土壤氮磷赋存形态进行分析,同时进行土壤氮磷释放模拟实验来考察消落区土壤"淹没-落干"过程的氮磷释放特征.结果表明,东库湾消落区土壤磷素主要以钙结合态磷(Ca-P)存在,其占TP比例范围为54.7%~82.0%,平均值为69.1%.滩地、草地、荒地土壤生物可利用性磷(BAP)占TP比例也基本超过30%.土壤有机硫化物结合态氮(OSFN)含量在139.1~195.0 mg·kg-1之间,占TN比例范围为18.8%~27.0%,是土壤可转化态氮(TF-N)中主要的赋存形态.土壤释放模拟实验显示,耕地、果园这两类新增淹没区土壤在受淹后其更易向水体释放磷素,而消落区土壤氮素整体上呈现向水体缓慢释放的规律."淹没-落干"前后滩地、荒地的BAP含量下降超过20%,果园BAP含量也降低了16%,草地和耕地的BAP含量则维持相对稳定."淹水-落干"实验后耕地、果园土壤IEF-N含量分别下降22.6%、34.2%,这两类新增淹没区土壤在调水淹没后可能会向上覆水水体释放氮素.     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

农业文化遗产地有机生产转换期农产品价格补偿测算——以云南省红河县哈尼梯田稻作系统为例

高效农业技术广泛使用提高了农业生产效率,促进了粮食产量增长,但同时也带来环境问题、食品安全问题和传统农业文化逐渐消失等负面效应。哈尼梯田作为全球重要农业文化遗产(GIAHS),具有生态价值、农业生产价值和景观价值等多重价值,保护哈尼梯田农业系统意义重大。通过有机生产提高稻谷价格的方式,推动农民继续种植水稻,可以达到保护哈尼梯田农业系统的目的。然而,从非有机到有机生产有一个转换期,这期间稻谷无法以有机产品的价格出售,所以,政府须给予一定的价格补偿才可保证农民利益和生产的持续性。论文采用问卷和访谈等调查方法,获取哈尼梯田地区农户有机转换期种植投入产出状况和劳动力外出务工收入状况,以及现代规模生产方式下的投入产出状况,通过分析对比和核算,得到结果如下:1哈尼梯田地区有机转换期水稻种植直接投入高于现代水稻种植方式,总投入成本中劳动力成本占比最大,而单产低于现代水稻种植方式;2哈尼梯田地区的青壮年劳动力偏向于在城市生活和务工,外出务工收入明显高于常规农业收入,使农业机会成本较高;3有机转换期的稻谷价格补偿至少2.84元/kg才可保证有机转换期农民收入稳定,从而达到保护哈尼梯田景观的目的。     

典型黄土区油松树干液流变化特征分析

蒸腾耗水是植被水分利用的重要方式和重要过程之一,对植物养分输送、生长发育、应对和缓解干旱胁迫以及改善区域微气候等都具有重要意义.研究以半干旱黄土区的油松植被为例,基于四针式热扩散探针法监测树干液流的动态变化,探讨其蒸腾耗水规律,分析油松树种的水分利用方式及对生存环境的适应能力.结果表明,油松的液流速率具有明显的季节性差异,不同月份的液流速率以4月最低,其次为10月、9月和8月,分别为0.024、0.057、0.062和0.071 m L·(cm2·min)-1.液流速率的日变化在各个时期都呈现昼高夜低趋势,夜间液流速率较低,但不为零.在降雨事件影响下,夜间液流量在日液流总量中的比重明显增加,是晴朗天气的3.9倍,而白天液流量所占比重下降31.8%.寒潮期间液流速率表现出相似的变化趋势,对突变环境具有较强的适应能力.油松液流速率与气象因子显著相关,对液流速率影响的大小顺序为:太阳辐射水汽压亏缺相对湿度大气温度.     

艾比湖表层沉积物重金属的来源、污染和潜在生态风险研究

以艾比湖为研究对象,通过采集表层沉积物样品,测定其中8种重金属(Cu、Pb、Zn、As、Hg、Cr、Ni、Cd)的含量,然后结合多种方法分析了其来源、污染状况及潜在生态风险.结果表明:1从偏度上看艾比湖表层沉积物中8种重金属的大小顺序为:HgCdPbZnAsCuCrNi.2多元统计分析表明8种重金属元素可以辨识为2个主成分;PC1为人为源因子,包括Cd、Pb、Hg和Zn,主要来源于各种农业污染;PC2为自然源因子,包括Cu、Ni、Cr和As,主要受自然地质背景控制.3地积累指数评价表明8种重金属的污染程度由高到低为:CdHgPbZnAsCuNiCr,在所有采样点中Pb、Cd和Hg均属于轻度和偏中度污染,Zn、As、Cr、Ni和Cu在大多数样点为无污染水平.4潜在生态风险评估表明,沉积物中重金属的潜在生态风险主要由Cd、Hg和Pb引起,三者贡献分别为42.6%、28.6%和24.0%,Cd是最主要的生态风险因子,其次是Hg、Pb,各采样点中8种重金属的潜在生态风险指数(RI)均小于150,为低的生态风险.研究表明总体看艾比湖表层沉积物中重金属含量较少,生态风险较低,但重金属Cd、Pb的含量较高.     

三江平原典型湿地类型土壤微生物特征与土壤养分的研究

为探讨不同湿地类型土壤微生物数量和酶活性的分布特征及其与土壤养分的关系,本研究选择了三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型(小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地)的土壤为研究对象.结果表明4种湿地类型在0~30 cm土层内:1土壤有机碳、全氮和全磷均随土层深度的增加而减少,速效钾、速效磷和速效氮则未表现出有规律的变化,且不同湿地类型土壤养分含量差异显著.2土壤微生物数量为细菌放线菌真菌,3种微生物菌落数量均随土层深度的增加而减少.土壤微生物总数量以小叶章湿地最多,毛苔草湿地最少.3土壤蔗糖酶和纤维素酶活性均随土层深度的增加而减少,而土壤过氧化氢酶活性未表现出有规律的变化.小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地中3种酶活性显著性高于毛苔草湿地和芦苇湿地(P0.05).4相关性分析表明,土壤细菌、真菌和纤维素酶与土壤养分各指标均呈极显著或显著正相关,放线菌和蔗糖酶与速效钾、过氧化氢酶与速效钾、速效磷无显著相关性关系.因此,土壤微生物和酶活性是反映土壤养分状况的重要指标.     

基于Landsat8影像估算新安江水库光合有效辐射漫射衰减系数

光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)是指可以被植物利用并进行光合作用的那部分太阳辐射,其进入湖水后受光学组分(悬浮颗粒、有色可溶性有机物和浮游植物)的吸收和散射作用发生衰减,对湖泊生物的密度和分布具有重要影响.本研究构建了基于Landsat 8影像数据的较为清洁的新安江水库PAR漫衰减系数的遥感估算模型,进而分析其时空分布特征及主要影响因素.结果表明,利用Landsat 8的第二、三和第八波段构建的多元回归模型能够得到较为准确的估算结果,模型决定系数为0.87.利用独立样本对构建的模型验证,预测值和实测值相对误差绝对值均值为9.16%,均方根误差为0.06 m~(-1),由此可见利用Landsat 8数据的3个波段,采用多元回归模型能够较好地估算较清洁水体的PAR漫射衰减系数.基于14景Landsat 8影像发现,新安江水库PAR漫射衰减系数季节差异性明显,秋季(9~11月)和夏季(6~8月)PAR漫射衰减系数较高,分别为(0.82±0.60)m~(-1)和(0.77±0.41)m~(-1),而冬季(12~次年2月)和春季(3~5月)PAR漫射衰减系数相对较低,分别为(0.56±0.50)m~(-1)和(0.40±0.45)m~(-1).新安江水库PAR漫射衰减系数空间差异性显著,全湖PAR漫射衰减系数变化范围为(0.002~13.86)m~(-1),均值为(0.64±0.49)m~(-1).漫射衰减系数的季节变化主要是由季节性降雨和浮游植物季节性生长引起,空间差异性主要由外源河流输入和部分水域采砂过程导致悬浮物浓度变化引起.     

基于MonteCarlo模拟的土壤重金属综合风险评价与案例分析

基于不确定性理论,将Monte Carlo模拟计算应用到土壤重金属风险评价中,构建了生态风险和健康风险的随机不确定模型,结合多元统计方法进行实例研究.结果表明,研究区土壤Cd、Co和Cr污染水平较高,主要富集在建矿时间较长的工业园区;综合单因子指数和综合风险因子指数评价显示土壤重金属主要为轻度污染(相应概率分别为53.2%和55.6%);手-口摄入是研究区土壤重金属暴露的主要途径,Cr为主要致癌因子;儿童承担的健康风险较高,其非致癌风险指数分别为成人的5.0倍(手-口摄入途径)和8.2倍(皮肤暴露途径),两种暴露途径下其致癌风险指数均高于USEPA推荐的安全水平.     

我国化学品的风险评价及风险管理

对化学品进行风险评价与风险管理是合理处置和科学管理化学品的必然趋势.本文从健康风险评价、生态风险评价及区域风险评价这3个层次系统阐述了化学品风险评价方法,结合我国化学品分类与管理现状,提出了我国化学品风险管理的对策建议.即从风险管理的对象入手,将化学品本身、主要行业企业以及相关利益方三方面作为风险管理的对象,构建了我国化学品的风险管理框架,旨在为提高我国化学品风险评价与风险管理水平提供科技支撑.