基于随机模拟与三角模糊数耦合的重金属污染评价模型

基于河流环境系统中随机性、模糊性等多种不确定信息共存的特性,采用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数,并将其应用到沉积物重金属污染评价领域,通过将各重金属实测含量及地球化学背景值三角模糊化,然后进行随机模拟,并结合各等级概率水平加权进行综合污染等级分析,建立了基于随机模拟与三角模糊数(SS-TFN)理论的沉积物重金属地累积指数评价模型.采用该模型对湘江长沙段沉积物中重金属污染状况进行评价.结果表明,Cd的污染程度最大,处于严重污染级别;其次为Zn和Hg,处于重度污染级别,并有向严重污染恶化的趋势;而其他重金属污染程度则较低.相对于确定性评价方法,该模型能够得出评价区域重金属地累积指数的可能值区间及其相应的概率水平,客观真实地综合表征沉积物中重金属分布及污染情况,为科学决策提供更多全面合理的信息.     

江西钨矿周边土壤重金属生态风险评价:不同评价方法的比较

对江西省大余县某钨矿区周边的农田土壤进行调查分析,并采用不同的方法对土壤进行评价,结果表明,土壤As、Pb、Zn、Cu和Ni的含量范围分别为15.33—154.65 mg·kg-1、156.29—346.98 mg·kg-1、47.73—277.72 mg·kg-1、19.06—210.24 mg·kg-1和12.00—35.11 mg·kg-1,一些土壤样点的As、Pb、Zn和Cu含量已超过国家土壤环境质量二级标准.利用地累积指数法对土壤进行评价,结果表明土壤均受到As、Pb、Zn、Cu和Ni不同程度的污染;根据CPI(综合污染指数)评价标准,65.7%的土壤处于污染状态;利用TCLP法对土壤生态风险进行评价,结果显示所有土壤并未受到重金属的污染,以内梅罗综合污染指数法对土壤进行综合评价,结果表明该农田土壤重金属生态风险处于安全范围;以潜在生态危害指数法评价,发现Pb、As和Cu达到或超过中等生态风险的样点分别占37.14%、25.72%和2.86%,其他重金属污染风险均属轻微以下.不同评价方法得出的评价结果有差异,人们在评价重金属污染土壤时要根据评价的目的慎重选择合适的评价方法.     

亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.     

不同施氮处理下旱作农田土壤CH_4、N_2O气体排放特征研究

依托甘肃农业大学布设在定西市李家堡镇的长期施氮定位实验,对不同施氮农田CH4和N2O气体通量,采用静态箱-气相色谱法进行小麦生育期的连续观测,并对影响通量变化的环境因子同期观测.结果表明:5个施氮处理下(0、52.5、105、157.5、210 kg·hm-2),旱作农田土壤在小麦全生育期内表现为CH4累积通量的汇和N2O累积通量的源;且不施氮处理时,CH4累积吸收通量最大;施氮量为210 kg·hm-2时,土壤CH4的累积吸收通量所受抑制最大,即土壤CH4累积吸收通量随施氮量升高而降低.相反,不施氮处理时,土壤N2O的累积排放通量最小,施氮量为210 kg·hm-2时,土壤N2O的累积排放通量最大,土壤N2O累积排放通量随施氮量的增加而增大.综合分析,施氮量增大会抑制全生育期旱作春小麦田土壤CH4吸收通量,提高土壤N2O的排放通量.因此,合理控制施氮量有利于生育期旱作农田土壤减排.CH4平均吸收通量随土壤温度的升高而降低,随土壤水分的升高而升高;相反,N2O平均排放通量随土壤温度的升高而升高,随土壤水分的升高而降低.5~10 cm层次的土壤温度与CH4平均吸收通量呈极显著线性负相关,与N2O平均排放通量呈显著正相关.5~10 cm层次的土壤水分与CH4平均吸收通量呈极显著线性正相关,与N2O平均排放通量呈显著负相关.     

宜兴市典型道路灰尘(＜150 μm)组分中重金属污染特征及风险评价

粒径小于150μm道路灰尘是生态系统及人类健康风险的主要来源.本文于2016年11月采集宜兴市主城区10条典型交通道路灰尘样品,分析并评价150μm灰尘颗粒中Zn、Cu、Pb、Ni和Cr等5种重金属污染及风险水平.研究结果表明,宜兴市道路灰尘中重金属含量均高于当地土壤背景值,平均含量(mg·kg~(-1))大小依次为:Zn(408.2±108.0)Pb(263.3±582.4)Cr(161.7±77.1)Cu(128.0±43.4)Ni(90.2±32.4).地累积指数(I_(geo))表明,道路灰尘中重金属Zn和Cu为中-中/重度污染水平,Pb表现为中度污染水平,Ni和Cr则表现为无污染/中-中度污染水平.潜在生态风险指数(RI)表明,研究区域(宜兴市)大部分道路的灰尘中重金属对当地生态系统造成潜在中度风险,重金属Cu、Cr和Pb为潜在生态风险主要来源(85%).健康风险评价表明,道路灰尘中非致癌重金属对儿童可能构成潜在非致癌风险,对成人不造成非致癌伤害, Ni和Cr对暴露人群不会造成严重致癌危害.研究同时发现,宜兴市道路灰尘中重金属污染程度严重,亟需采取有效措施加以控制.     

兰坪铅锌矿区不同污染梯度下优势植物的重金属累积特征

对兰坪铅锌矿区污染程度不同的3个样地(云南松林、魁蒿群落和马桑灌丛)进行植被调查,选择其中9种共有的自然生长的优势草本植物为研究对象,测定了土壤及植物体的重金属含量。结果显示,3个样地土壤Cu、Cd、Pb和Zn等4种重金属含量均表现为马桑灌丛>魁蒿群落>云南松林;植物体内重金属积累呈现出随着土壤污染程度增加而增加的趋势;所选择的9种植物均不符合超富集植物的标准,依据不同的耐性机制将9种植物分为3类,野棉花能较强吸收土壤中重金属,并转移到地上部分,属于富集型植物;西南金丝梅、倒提壶、长籽柳叶菜、魁蒿、翻白叶和四脉金茅吸收的重金属主要积累在根部,属于根部囤积型植物;尼泊尔蓼和中华山蓼体内重金属含量较低,属于规避型植物。讨论了利用这些植物进行矿山治理。     

口服纳米银对大鼠的生物有效性及其体内分布的研究

由于独特的抗菌特性，纳米银(AgNP)在诸多领域得到广泛应用，但是其生物有效性、动物组织分布及排出尚不清楚。将聚乙烯吡咯烷酮包被的AgNP溶液按照10 mg kg^-1给雌性SD大鼠灌胃，采用ICP-MS检测SD大鼠组织、粪便及尿液中总银浓度。实验结果表明，AgNP通过小肠吸收后，可以通过血液循环快速分布在肝、肾、脾、肺、脑等靶器官。灌胃后1 h，大鼠各组织中总银浓度达到最大值(肝、肾、脾、肺、脑中银浓度分别为0.29 ± 0.13 mg kg^-1、0.23 ± 0.04 mg kg^-1、0.17 ± 0.05 mg kg^-1、0.11 ± 0.01 mg kg^-1、0.06 ±0.02 mg kg^-1)，之后银浓度随时间降低直至和对照组无显著性差异。在灌胃途径下，AgNP对SD大鼠的有效性为8.5%，且73%的AgNP是通过粪便的途径排出体外。     

平原河网地区非点源污染风险差异化分区防控研究

土地利用优化和空间防控策略对非点源污染风险控制及水环境质量的改善具有重要意义。本文以太湖流域典型平原河网地区-上海市青浦区为研究对象,将灰色线性规划模型与最小累积阻力模型相结合,以控制非点源污染风险和增加经济效益、生态效益为目标,进行土地利用结构优化与空间分区防控研究,在空间上划设了水资源保育区、水资源重点防护区、非点源污染一般阻控区、非点源污染中等阻控区及非点源污染重点阻控区,并针对不同分区提出具有针对性的防控措施。与2012年相比,预测2020年优化防控方案下,可减少总氮、总磷的输出10.96%和41.33%。由此表明,优化土地利用结构和构建空间差异化防控机制是有效调控非点源污染风险,实现区域可持续土地利用,促进经济发展和保证生态环境安全的有效途径。     

外源锌刺激下水稻对土壤镉的累积效应

采用水稻盆栽实验研究不同含量外源Zn对模拟Cd中度污染和重度污染土壤中水稻低累积品种湘晚籼12和高累积品种威优46水稻各部位累积Cd的影响.结果表明,在Cd中度污染水平,外源Zn分别增大2种水稻各部位Cd含量,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量分别增加125.0%~275.0%和6.6%~91.2%,但各处理糙米Cd含量不高于0.2 mg·kg~(-1);在Cd重度污染水平,外源Zn有降低水稻各部位中Cd含量的作用,湘晚籼12和威优46糙米Cd含量相应降低了16.6%~63.5%和15.6%~74.4%,且威优46糙米Cd含量随外源Zn施用含量的增大而逐渐降低,使得糙米中Cd含量低于0.2 mg·kg~(-1).水稻糙米累积Cd含量与土壤中Cd、Zn交换态含量的相关关系,因Cd污染程度和水稻品种的不同而不同.在Cd中度污染水平,湘晚籼12水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Zn含量正线性相关,而威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量正线性相关;在Cd重度污染水平,威优46水稻糙米Cd含量与土壤中交换态Cd和Zn含量为负线性相关.在不造成土壤Zn污染的前提下,可向Cd重度污染土壤施用一定量的Zn肥,以降低糙米Cd含量,提高糙米品质.     

生物炭添加和灌溉对温室番茄地土壤反硝化损失的影响

生物炭添加和灌溉是番茄地常用的田间管理措施,然而其对反硝化的影响还不清楚.本研究种植试验设置3个灌溉量水平分别为估算作物生育期需水量ET0的50%(W50%)、75%(W75%)、100%(W100%)和3个生物炭添加水平分别为B0(折合纯碳,0)、B25(折合纯碳,25 t·hm-2)、B50(折合纯碳,50 t·hm-2),在2014年和2015年番茄收获后,每个试验小区采集具有代表性的土样进行室内培养试验,采用乙炔抑制法来研究土壤的反硝化损失和不加乙炔研究N_2O的排放量.结果表明生物炭和灌溉量显著改变了土壤的理化性质.与B0相比,添加生物炭能够提高土壤全碳、全氮含量和pH值,降低铵态氮、硝态氮含量,而灌水量降低了土壤中全氮和全碳的含量.因此,与B0/W50%相比,B25/W75%和B50/W100%处理显著减少了反硝化损失量(P0.05).生物炭和灌溉量的交互作用对土壤无机氮含量和反硝化损失的影响均达到显著水平(P0.05),且对硝态氮的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用,对铵态氮的影响表现为生物炭添加量灌溉量两者交互作用,对反硝化损失的影响表现为灌溉量生物炭添加量两者交互作用.反硝化损失量与土壤中无机氮含量、(CO_2-C)矿化量与N_2O排放量均呈正相关关系.不同生物炭添加量和灌溉量处理后明显影响了N_2O/DN(P0.05),培养结束时,各处理下的N_2O累积排放量/DN累积排放量差异较大,介于0.31%~1.88%.