施用改良剂对岩溶地区矿山污染农田土壤中锌生物有效性的影响

以玉米（ZeamaysL．）为研究对象,采用盆栽试验,观测在重金属锌污染的土壤（总锌含量为1412．1mg·kg0）上施用不同改良剂（石灰、石灰＋泥炭、石灰＋胡敏酸钠、石灰＋泥炭＋硅肥、石灰＋胡敏酸钠＋硅肥,分别简称S、SN、SH、SNG、SHG）对土壤锌形态、生物有效性及其在作物中富集的影响。结果表明,施用各种改良剂均显著提高土壤pH值,显著降低土壤弱酸可溶态锌和可还原态锌含量,提高可氧化态锌和残渣态锌含量;提高玉米生物量和产量,增产效果为SHG〉SNG〉SH〉SN〉S。施人改良剂可显著降低锌在玉米不同部位的吸收和转运,植株根、茎、叶、籽粒锌富集明显下降,以SHG、SNG的效果最明昂．S的效果最小。     

嗜盐菌群对菲的降解及萘双加氧酶基因的表达规律

从胜利油田富集了一个能够降解多环芳烃的嗜盐菌群,通过克隆文库技术解析了菌群萘双加氧酶(ndo)基因的多样性.结果表明,该嗜盐菌群有6种ndo基因型,其中3种主要基因型(占总克隆子92.7%)与经典nah-like基因的相似度为89%.采用real-time RT-PCR等技术分析了不同盐度下菲降解过程中ndo基因的表达量、降解速率、生长曲线以及菲的生物可利用度,探索了菌群对菲的降解及ndo基因的表达规律.结果表明,当盐度由10%升高到20%,菌群完全降解100mg/L菲的时间从6d延长到9d,菌群生长的迟滞期由1d延长为3d.溶解菲的浓度在菌群生长过程中呈增加的趋势.Ndo基因的表达量在降解过程中呈先降低后随溶解菲浓度升高而升高的趋势,表明高浓度菲在初始阶段可能抑制ndo基因的表达.单因素方差分析(n=3, P>0.05)表明溶解菲浓度在10%和20%盐度下没有显著差异,表明一定范围的盐度不会影响菌群降解过程中菲的溶解度.菌群ndo基因的相对表达量在10%盐度下较在20%盐度下高,说明盐度对嗜盐菌群功能基因的表达具有抑制作用.     

氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对土壤环境因子与砷生物有效性的影响

氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）可以通过农药和肥料施用、意外泄露或污水灌溉进入As污染农田土壤,从而对土壤环境因子和As生物有效性产生影响.本试验选取两种不同类型土壤（安徽宿松黄棕壤和黑龙江海伦黑土）进行人工As污染,添加不同浓度的CuO NPs,探究90 d淹水-落干过程中CuO NPs对As污染农田环境因子和As生物有效态的影响.结果表明,CuO NPs进入土壤后12 h内快速溶解产生Cu²⁺,且在黄棕壤中的溶解速度较黑土迅速.CuO NPs可在短时间内降低土壤pH,提高土壤氧化还原电位（E_h）,降低土壤电导率（EC）,但随着培养时间增加土壤EC逐渐提高.一定时间内CuO NPs在两种类型土壤中可降低51.0%~82.5%土壤浸出液中的As和15.7%~66.5%的As生物有效性,减少淹水时Fe （II）的含量.但在土壤落干时期产生一定的“纳米效应”从而促进了Fe （II）的产生.研究表明,CuO NPs进入As污染农田改变了土壤环境因子,一定时间内降低了土壤As生物有效性.     

厌氧系统中酵母浸出物提高Co、Fe生物有效性的研究

采用半连续实验,研究中、低温条件下酵母浸出物对厌氧系统中Co、Fe溶解性能和生物有效性的改善作用.结果表明,酵母浸出物对提高纯水中和投加不同有机基质的水中溶解态Co、Fe浓度有明显效果,能显著提高低温下厌氧系统中Co、Fe的生物有效性.在15℃和35℃下,投加酵母浸出物后,水中溶解态Co、Fe浓度均有上升,其中Fe浓度升高明显.啤酒废水等含有酵母浸出物的废水对这种提升作用也有帮助.在15℃厌氧系统中移除酵母浸出物、Co、Fe之后,COD去除率由91.6%下降到58%;重新投加Co、Fe后效果有所回升,其中同时添加酵母浸出物的系统,其COD去除率回升明显,升幅达31.6%,产甲烷速率也呈上升趋势,证实了同时投加酵母浸出物和Co、Fe可有效促进低温下厌氧生物系统的处理效能.     

干旱区绿洲土壤中重金属的形态分布及生物有效性研究

测定了Cd、Pb、Zn和Ni等重金属在不同处理土壤中的全量和各赋存形态,以及它们在盆栽试验油菜（Brassica cole）中的质量分数,并利用Pearson相关系数分析了该区土壤-油菜体系的生物有效性。结果表明,供试绿洲土壤原状土中,Cd、Pb、Zn和Ni均以稳定的残渣态形式存在;而在处理土壤中,重金属被钝化的量有限,Cd的存在形式主要以碳酸盐态为主,Pb、Zn和Ni则主要以铁锰氧化态为主。根据相关性分析,油菜根部和叶部的Ni质量分数均与土壤中Ni的各非残渣态分布系数有相关性,表明当土壤中Ni以非残渣态存在时,活动性Ni的质量分数较高,其被生物吸收利用的可能性也较大;油菜根部的Zn质量分数与土壤中Zn的碳酸盐结合态分布系数显著的正相关性;油菜各部位Cd和Pb的质量分数与土壤中Cd和Pb的各形态分布系数之间无显著相关关系。     

Mitigation and remediation technologies for organic contaminated soils

Organic contaminated soils have become a widespread environmental problem, which may lead to a great threat to the quality of agricultural production and to human health. Physical, chemical, and biological technologies have been employed for the mitigation and remediation of organic contaminated soils. This paper reviews the progress of mitigation and remediation technologies for organic contaminated soils and suggests two different strategies for the mitigation of ’slightly-contaminated’ agricultural soils and the remediation of ‘heavily-contaminated’ soils/sites, respectively. On this basis, directions for future research in this field are suggested.     

广州市秋季PM2.5中重金属的污染水平与化学形态分析

采用消解法和连续提取法分析了广州市秋季PM_2.5样品中10种重金属元素的总量和化学形态,对广州市PM_2.5中重金属的污染水平和生物有效性进行了评价.结果表明,广州市PM_2.5和重金属污染非常严重,其中PM_2.5日浓度高达0.083 3～0.190 0 mg·m^-3,为1997年美国EPA相应标准的1.3～2.9倍.PM_2.5中Cd、Pb、Zn、Cu和Mo的富集因子K>10,是典型的污染元素;而Ni、Mn、Co和Fe的K值为1～10,除部分来自人为活动外,主要还是自然作用来源.化学形态分析结果显示,超过80％的Al和Fe分布在有机质、氧化物与硫化物结合态和残渣态,而大部分Zn、Pb、Cd 和Cu分布在可溶态、可交换态、碳酸盐态、可氧化态和可还原态.生物有效性系数(K)分析结果说明,PM_2.5中重金属的生物有效性相对强弱顺序为：Cd>Zn>Pb>Cu>Mn>Mo>Co>Ni>Fe>Al.其中Cd、Zn和Pb的K>0.8,为生物可利用性元素;Cu、Mn、Mo、Co和Ni的K值在0.5左右,为潜在生物可利用性元素;Fe和Al的K<0.2,为生物不可利用性元素.     

Effects of several amendments on rice growth and uptake of copper and cadmium from a contaminated soil

Heavy metals in variable charge soil are highly bioavailable and easy to transfer into plants. Since it is impossible to completely eliminate rice planting on contaminated soils, some remediation and mitigation techniques are necessary to reduce metal bioavailability and uptake by rice. This pot experiment investigated the e ects of seven amendments on the growth of rice and uptake of heavy metals from a paddy soil that was contaminated by copper and cadmium. The best results were from the application of limestone that increased grain yield by 12.5–16.5 fold, and decreased Cu and Cd concentrations in grain by 23.0%–50.4%. Application of calcium magnesium phosphate, calcium silicate, pig manure, and peat also increased the grain yield by 0.3–15.3 fold, and e ectively decreased the Cu and Cd concentrations in grain. Cd concentration in grain was slightly reduced in the treatments of Chinese milk vetch and zinc sulfate. Concentrations of Cu and Cd in grain and straw were dependent on the available Cu and Cd in the soils, and soil available Cu and Cd were significantly a ected by the soil pH.     

水分管理对稻田土壤铁氧化物形态转化的影响及其与镉活性变化的耦合关系

稻田土壤水分管理过程中铁氧化物的形态转化对土壤镉（Cd）活性和水稻Cd累积具有重要影响.以西南地区紫色水稻土为研究对象,通过室内培养试验,探讨了淹水管理方式（持续淹水,CW;干湿交替,DW）联合铁氧化物（针铁矿,G-Fe;铁粉,Fe）施用对Cd污染土壤的pH、氧化还原性质（Eh、pe+pH）、铁氧化物形态转化和Cd有效性变化的影响,分析了水分管理驱动下铁氧化物形态转化与土壤Cd活性演变的耦合关系.结果表明CW管理可显著降低土壤Cd有效性,淹水93 d后DTPA-Cd降低了17.7%~39.2%,CW联合Fe或G-Fe施用显著提升了对土壤Cd的钝化效果,其中G-Fe短期钝化效果好,淹水14 d后DTPA-Cd的含量较对照降低24.3%,而Fe则可持续钝化土壤Cd,淹水93 d后DTPA-Cd的降幅为39.2%,干湿交替下施用铁氧化物则对土壤Cd无钝化效应.相关性分析表明,无定形铁（Fe_o）的形成（P<0.01）是驱动土壤Cd有效性变化的主要原因：CW使土壤pH逐渐降低并稳定在7.4左右,且土壤保持还原状态,促进了土壤铁氧化物由结晶态（Fe_c）向Fe_o转化,进而促使Cd由可交换态向铁锰结合态转化,并最终导致Cd有效性降低;CW联合Fe、G-Fe施用显著提升了Fe_o的含量和比例,从而强化了对土壤Cd的钝化效果.研究结果揭示了水分管理联合铁氧化物施用对稻田土壤Cd活性的调控效应和机制,为Cd污染稻田土壤安全利用中水分优化管理和含铁钝化剂施用提供了科学依据.     

黑臭水体治理Ⅰ：水体氧状态对沉积物中重金属形态及生物有效性的影响

黑臭水体治理会逐步恢复上覆水中溶解氧浓度,基于这一过程构建了室内模拟装置,模拟上覆水不同氧状态,探究由此引发的氧化还原体系变化,及6种重金属元素(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)的形态和生物有效性变化.结果表明,上覆水氧化还原电位为-109.60～+136.40 mV,主要受铁锰体系控制,好氧和厌氧阶段沉积物氧化还原电位分别为-160.40～-116.40 mV和-370.10～-250.30 mV,分别由铁锰体系和硫体系控制.上覆水中溶解氧浓度上升会引起沉积物中有效态S和Fe减少,上覆水和浅层沉积物中有效态Mn减少,而有效态Fe和Mn浓度在溶解氧浓度降低后会逐步升高,说明上覆水氧状态改变能触动上覆水和沉积物中氧化还原体系变化.但上覆水氧状态改变不足以引起上覆水和沉积物中重金属总量变化(除Sb),上覆水中Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb总量分别为0.94～1.69、2.23～3.06、0.62～1.43、0.48～0.98、0.89～5.64、0.14～0.26μg·L^-1,沉积物中分别为17.74～18.65、26.82～29.45、54.64～57.33...