基于 LCA 的市域尺度稻田系统温室气体排放评估方法及实证：以台州市为例

开展稻田温室气体排放量化评估，明确稻田温室气体（greenhouse gases，GHGs）排放的构成、分布及其变化趋势，是推进农业绿色可持续发展的重要前提。基于生命周期评价法（life cycle assessment，LCA），筛选集成稻田CO₂、CH₄、N₂O排放评估模型，提出市域尺度稻田GHGs排放核算框架，并量化分析2001—2017年台州市不同类型水稻GHGs排放的构成、分布及其变化趋势。结果表明：（1）水稻单位面积碳足迹呈现上升趋势，单位产量碳足迹呈下降趋势；单季稻单位面积碳足迹最高（8467 kg∙hm⁻²，以CO₂计，余同），连作晚稻单位产量碳足迹最高（1.28 kg∙kg⁻¹）。（2）2001—2017年台州市水稻田GHGs排放总量呈下降趋势，从1110.52 Gg（以CO₂计，余同）降至557.23 Gg；2017年水稻GHGs排放主要集中于温岭市（131.39 Gg）、临海市（121.64 Gg），玉环市排放量最低（9.37 Gg），早稻和连作晚稻GHGs排放主要集中在温岭市，单季稻GHGs排放集中于临海市。（3）在农资投入碳足迹构成中化肥占比最大（50.46%），单位面积碳足迹结构中CH₄占比最大（75.26%）。通过展开在市域尺度上水稻GHGs排放的核算过程，旨在为农田系统的碳排放提供更加精细化的计算方式，并为寻找更有效的碳减排路径及农田系统的可持续发展提供科学支撑。     

固定化菌剂载体材料腐解产物对污染土壤中芘解吸的影响

以老化120 d初始浓度为20 mg·kg-1的人为芘污染土壤为研究对象,利用批量吸附-解吸实验,分析了固定化菌剂载体材料玉米芯腐解产物(水溶性和非水溶性)对污染土壤芘解吸的影响.结果表明:1腐解产物的加入不仅提高了土壤中芘的快速解吸分数,而且大大增加了土壤中芘的解吸率.腐解1 d和120 d非水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由20.0%分别增大到81.8%和84.5%;腐解1 d和120 d水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由约40.0%分别增大到89.6%和88.5%.2与未腐解玉米芯吸附量相比,腐解1 d和120 d的玉米芯对芘的吸附量分别增大了9.4和16.6倍.而腐解1 d和120 d后获得的水溶性产物能够使XAD-2树脂吸附量增加1.5和3.1倍.以上结果表明固定化材料可以通过吸附或活化作用促进土壤残留污染物的释放.     

旺盛期烟草对镉富集敏感性研究

采用盆栽试验方法,揭示了旺盛期烟草（云烟99）对镉的富集特点以及光合等生理指标对镉胁迫的响应.结果表明：当土壤镉含量分别为4.43,7.94,17.33和49.79mg/kg时,烟草茎、叶及地上部镉的富集系数（植物镉含量与土壤镉含量的比值）均大于1,转移系数（地上部镉含量与根镉含量的比值）也大于1,但镉含量未达到镉超富集植物的临界含量标准100mg/kg.当土壤镉含量为4.43mg/kg时,烟草的耐性较强.当土壤镉含量大于7.94mg/kg时,烟草的生物量、叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和SOD活性均显著下降（P<0.05）,胞间CO₂浓度和MDA含量显著提高（P<0.05）.旺盛期烟草对镉富集比较敏感,建议烟草的种植要远离镉污染土壤或镉背景值较高的土壤.     

淋洗剂在重金属污染土壤修复中的研究进展

针对镉/铅等一类重金属污染土壤、砷污染土壤,以及镉-铅-砷等复合污染土壤（三类不同重金属污染土壤）,就淋洗剂在污染土壤修复中的选用等问题进行综述.总的来看,对于镉/铅等一类重金属污染土壤,螯合剂的去除率较高.如GLDA（谷氨酸N,N-二乙酸）和柠檬酸等,不仅去除率高,而且环境较友好对于砷污染土壤,复合淋洗剂的去除效果比较显著,如NaOH-EDTA对As的去除率较高对于镉-铅-砷等复合污染土壤,复合淋洗剂则更能发挥其所含各类淋洗剂的优势.如NaOH-H₃PO₄与单一淋洗剂相比,对土壤中多种重金属的去除率均较高.笔者认为,同时对土壤中多种重金属均有较高去除率且二次污染较小的复合淋洗剂将是未来的研究重点.     

大型蚤对五价砷抗性选择的响应

金属污染对栖息在该环境中的生物具有强大的选择力,生物若能进化出对该金属的抗性则能在该环境中生存下去,否则将会灭绝。人工模拟的选择方法可以用来研究生物对金属的抗性进化。为了探索大型蚤(Daphnia magna)是否能进化出对五价砷(As(Ⅴ))的抗性,采用多代选择的方法对其进行了As(Ⅴ)诱导的抗性响应研究。依据本实验室大型蚤对As(Ⅴ)的96h半致死浓度(4.25 mg·L~(-1)),试验选取As(Ⅴ)亚致死浓度(8.0 mg·L~(-1))对大型蚤进行选择,每代选择30%~50%对As(Ⅴ)耐受性高的大型蚤转移至不加As(Ⅴ)环境下继续繁殖得到下一代,并重复该选择过程至获得第五代(F5)终止试验。以选择组F5代及对照组F5代大型蚤为测试目标,考察其在As(Ⅴ)继续暴露下的存活时间以期获得具As(Ⅴ)抗性大型蚤。结果显示,在F5代中,选择组大型蚤在As(Ⅴ)(8.0 mg·L~(-1))暴露下的存活时间相比对照组显著延长175%,证实了大型蚤对As(Ⅴ)的进化抗性。进一步研究发现,选择组F5代与对照组F5代相比繁殖力下降19.96%,平均每批产仔量降低15.71%。这表明经过五代人工选择后,大型蚤能够进化出对As(Ⅴ)的抗性,而这种抗性的进化伴随以生物适应性参数的降低为代价。另外,大型蚤对这种抗性的获得机制(对As(Ⅴ)的累积和脱毒机制)仍需进一步研究。     

蚯蚓体内过氧化物还原蛋白PRDX基因对土壤PAHs污染胁迫的转录响应

在前期建立的苯并[a]芘(benzo[a]pyrene,BaP)诱导上调表达的蚯蚓cDNA文库中,发现一种过氧化物还原蛋白peroxiredoxin6(PRDX6)基因片段,并提交到GenBank.Blastx比对与基因进化分析结果表明,该序列与已知PRDX6的最高相似率为86%,期望值为4E-30.序列分析表明,该序列具有PRDX6基因含Cys编码的一个特征motif,表明该序列属于PRDX6基因.为进一步验证蚯蚓PRDX6基因对多环芳烃污染的响应情况,使用OECD推荐方法,进行了土壤菲、芘、荧蒽和苯并芘污染对蚯蚓的毒性响应的试验(周期28 d),并采用定量PCR方法,检测了各实验组蚯蚓PRDX6基因的表达差异.结果发现,1.0 mg·kg-1的芘和苯并[a]芘均可显著上调蚯蚓PRDX6基因的表达,表明PRDX6基因可作为土壤污染引起蚯蚓抗氧化应激检测的分子标记.     

无定形Fe (OH)3 和Fe3 O4 共沉淀态As的化学提取

无定形铁氧化物结合态砷的迁移性和生物可利用性易受环境变化影响.分别以1 mol·L-1盐酸和0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液为提取剂,以新制备和室温老化(3个月、6个月)的共沉淀态Fe(OH)3-As和Fe3O4-As为提取对象,研究提取时间、液固比、Fe/As摩尔比和室温老化对As提取效率的影响.结果表明,1 mol·L-1盐酸提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时液固比应分别为50、200左右,0.2 mol·L-1草酸铵缓冲溶液提取Fe(OH)3-As、Fe3O4-As共沉淀时需保证加入的草酸根与固相中Fe的摩尔比分别为4、2.5;盐酸和草酸铵缓冲溶液提取时间2 h即可.样品Fe/As摩尔比和室温老化对Fe(OH)3-As共沉淀的溶解提取影响不大,但对Fe3O4-As共沉淀的提取影响比较大,Fe/As摩尔比越大,Fe3O4-As共沉淀越不易被提取;老化时间越长,其中共沉淀的As越不易被溶解提取.值得注意的是:盐酸和草酸铵缓冲溶液提取过程中如果有不溶固相存在,会发生As的再吸附,使无定形铁氧化物共沉淀态砷的测定不准确.     

军事场地、工业场地及污灌农田土壤中多环芳烃污染特征及风险比较

选择西南地区某军事训练场及军事油库区土壤,采用溶剂萃取和高效液相色谱分析方法,进行土壤中多环芳烃污染质量比、来源和风险水平研究,并对军事场地、工业场地、污灌农田土壤多环芳烃进行评价对比,分析各种类型土壤多环芳烃污染的异同点.结果表明,不同类型土壤中多环芳烃质量比存在较明显差异,总质量比从小到大顺序为军事油库土壤、军事训练场土壤、污灌农田土壤、工业土壤.军事训练场、军事油库区土壤为油类、草木等燃烧与石油类的混合污染,污灌农田土壤为草木燃烧与石油类的混合污染,工业土壤为煤炭高温燃烧所致.苯并[a]芘等效质量比从小到大顺序为军事训练场土壤、军事油库区土壤、污灌农田土壤、工业土壤.根据土壤环境质量标准,军事训练场土壤和军事油库土壤处于安全水平以内,工业土壤存在严重健康风险.     

畜禽粪便污染的环境风险与资源化处理技术分析

畜禽养殖业飞速发展大力促进了我国农村经济的繁荣振兴,但同时出现的畜禽粪便排放量大、处理率低和易造成环境污染等问题也日益突出.在总结我国畜禽粪便排放现状的基础上,系统分析了畜禽粪便中主要环境污染物及其在土壤、水和大气等介质中的赋存、迁移转化等污染特征,并以重金属和抗生素为特征污染物对畜禽粪便农用的环境风险评估方法与风险等级进行了阐述;对比分析了国内外常用的畜禽粪便无害化和资源化处理技术,并评估了热化学转化技术和生物技术等在畜禽粪便能源化和肥料化处理方面的发展前景和应用价值.此外,探讨了目前畜禽粪便污染治理工作中存在的常见问题,并展望了畜禽粪便资源化处理技术未来的发展方向.     

厌氧环境雌黄溶解产物形态的XAS研究

雌黄是砷的环境地球化学过程中的重要的次生矿物.雌黄的溶解性研究对于研究砷在水环境中的形态转化和环境归趋具有重要意义.环境中p H和硫化程度对于雌黄中的砷的形态变化及其稳定性有重要影响.通过室内模拟实验,结合同步辐射X射线近边吸收光谱(XANES)和扩展X射线吸收光谱(EXAFS)表征手段研究了近中性厌氧条件下,有硫和无硫体系中雌黄溶解产物中稳定存在的砷形态.结果表明,在p H中性条件下,雌黄在两种体系中均形成硫代砷和亚砷酸盐的混合物,有硫体系中硫代砷是以全硫代为主,而无硫体系中硫代亚砷酸盐是部分硫代为主.线性拟合分析确定在有硫体系中硫代亚砷酸盐形态占总砷形态的88.2%,亚砷酸盐形态占总砷形态的11.8%,而在无硫体系中,硫代三价砷形态占总砷形态的43.7%,亚砷酸盐形态占总砷形态的56.3%.可见亚砷酸盐的形成与砷硫比有关,提高硫砷比可以提高亚砷酸盐中硫取代的比例以及全硫代亚砷酸盐的形成.