几种硫化物对紫色土汞的稳定化效果及优化稳定条件

以西南地区广泛分布的紫色土-灰棕紫泥为对象,探讨了硫化物种类(S、Na_2S、FeS、Na_2S_2O_3和DTCR(二硫代氨基甲酸盐))、用量对不同水平汞污染土壤的稳定化效果。结果表明5种硫化物对土壤汞均具有显著的稳定化效果。固定S:Hg摩尔比为1:1条件下,在1.5～250 mg·kg~(-1)汞污染土壤中,几种硫化物稳定效率相对大小顺序:DTCRNa_2SNa_2S_2O_3SFeS。Na_2S和DTCR在高浓度汞污染土壤中均表现较高的稳定化效果,在不同汞污染浓度下均能在3d内使土壤浸出汞浓度满足美国固体废弃物毒性浸出程序(TCLP)浸出标准要求(0.2 mg·L~(-1)),Na_2S_2O_3稳定效果相对较差,对250 mg·kg~(-1)的汞污染土壤,稳定化处理时间需要15d才能达到浸出标准要求,当汞污染浓度≥150 mg·kg~(-1)时,S和FeS不能满足浸出标准要求。固定汞污染浓度为150 mg·kg~(-1)稳定化效果取决于硫化物的用量,其中,仍然以DTCR效果最好,S:Hg=1稳定化处理3 d时即可达汞浸出标准。Na_2S和Na_2S_2O_3则均需要在较高的浓度下才能实现汞的稳定化,但是过高的用量会导致土壤中HgS再次溶解,两者的最佳施用量为S:Hg=5。元素S和FeS则需要以S:Hg5稳定化处理7 d以上才能达到浸出标准要求。土壤中汞的浸出活性与其赋存形态有关,交换态(Exc-Hg)和碳酸盐结合态汞(Carb-Hg)与土壤浸出汞浓度呈显著正相关,高效稳定剂显著促进了汞向有机质结合态(OM-Hg)和残渣态(Res-Hg)转化。硫化物稳定化处理9个月内土壤中浸出汞浓度始终维持在极低水平,满足持续稳定化要求。     

三峡库区典型消落带土壤及沉积物中溶解性有机质(DOM)的紫外-可见光谱特征

溶解性有机质(DOM)是陆地生态系统的重要组成部分,在环境地球化学中扮演着重要角色.在测定三峡库区典型消落带土壤及沉积物DOM的紫外-可见光谱基础上,通过特征参数及光谱模型来获取DOM的地化特征和信息.紫外-可见光谱特征参数表明土壤DOM的芳香性、疏水组分及腐殖化程度都明显低于上层沉积物,与高程和土地利用类型无关;而所选择的4种吸收光谱模型中以模型2为最优.同时,不同模型和不同拟合波段均对DOM光谱曲线斜率(S)有影响:S值随波长增加而减小;而不同波段S值相关性存在差异,表明各波段S值仅反映DOM部分信息,而非全部.此外,特征斜率之比(SR)反映出表层沉积物所受降解程度(光漂白或生物降解)小于土壤和往年沉积物,其芳香性更高,分子量更大,参与降解的反应活性也更大;这表明DOM越新鲜,其受到的光照和生物作用相对较小,降解潜力越大.     

利用紫外-可见吸收光谱估算三峡库区消落带水体、土壤和沉积物溶解性有机质(DOM)浓度

溶解性有机质(DOM)是陆地和水生生态系统的重要物质,有色溶解性有机质(CDOM)是可用光谱测定的DOM组分.基于2012年7月采集的土壤和沉积物样品以及2012年11月采集的水体样品,通过单波长、双波长、吸收光谱斜率(S值)和三波长模型建立CDOM与DOM浓度之间的关系.结果表明,4种模型中三波长模型效果最佳,水体数据模型的决定系数为0.788,土壤数据模型的决定系数为0.933,沉积物模型的决定系数为0.856.同时,利用2013年随机采集的32个土壤样品和36个水体样品对模型精度进行检验,结果表明,土壤DOM浓度的相对均方根误差(RRMSE)和平均相对误差(MRE)分别为16.5%和16.9%,水体分别为10.32%和9.06%,相比土壤DOM而言,三波长模型对水体DOM的预测精度更高.     

干湿交替模式下土壤中镉的释放特征

用模拟试验研究了三峡库区消落带四种典型土壤在干湿交替模式下镉的释放特征.结果表明,周期性的干湿交替模式对土壤中镉的释放有明显的抑制作用,抑制效果为:紫色土＞灰棕潮土＞紫色潮土＞黄壤.随着干湿交替周期的延长,各种土壤对镉的释放速率都显著下降.干湿交替增强了土壤胶体对镉的吸持能力,镉的交换吸附态所占比例减少,解吸过程发生的难度增大.紫色土、紫色潮土和灰棕潮土对镉的初始释放量均呈现出随干湿交替周期的延长而逐渐下降的趋势;黄壤对镉的初始释放量却随干湿交替周期的延长而逐渐上升.     

微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)超氧阴离子自由基(·O_2~-)光生电子(e~-)羟基自由基(·OH).     

腐殖酸活性组分及其比例对紫色潮土中铅形态转化和有效性演变动态的影响

腐殖酸(HAs)是制约土壤铅赋存形态与活性的重要因素.本研究通过室内模拟实验,结合化学连续提取形态分级方法,探讨HAs活性组分(胡敏酸,HA;富里酸,FA)添加量及其比例(HA/FA比)对紫色潮土中铅赋存形态、有效性变化动态的影响.结果表明:(1)外源铅进入土壤经60d转化平衡后,土壤中交换态、残渣态铅降低,铁锰氧化物结合态、有机结合态铅增加,碳酸盐结合态铅变化不明显.(2)紫色潮土以交换态铅和碳酸盐结合态铅对有效铅贡献最大,HA通过降低碳酸盐结合态而对土壤铅产生钝化作用,FA则通过增加交换态和碳酸盐结合态而活化土壤铅;随着HAs用量的增加,钝化或活化作用越强.当HAs用量为3%C时,添加HA的土壤碳酸盐结合态铅较对照降低13.4个百分点,有效铅相应降低14.19%;添加FA的土壤交换态铅较对照增加13.59个百分点,碳酸盐结合态铅增加2.15个百分点,有效铅较对照相应增加4.09倍.FA(1%C)是土壤铅活化的突变点,当FA1%C时,土壤铅活化百分率增加了14%,土壤铅活性和生物有效性显著增大.(3)等量HAs(1%C)条件下,当HA/FA比≥7/3时,促进土壤铅向低活性的有机结合态和残渣态转化,HAs对土壤铅表现为钝化作用,而当HA/FA比≤5/5时,则表现为活化作用.     

金发草对土壤中菲、芘的修复机制

采用盆栽试验法,研究岩生植物金发草(Pogonatherum paniceum L.)对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示,在试验浓度范围(20～322 mg·kg^-1)内,种植金发草能有效去除土壤中芘、菲污染. 70 d后,菲、芘去除率分别为50.97%～86.77%、 46.45%～76.7%;比对照1(加0.1% NaN₃)高63.56%、 58.6%,比对照2(无NaN₃)高46.09%、 42.92%.金发草能吸收、富集部分菲和芘,根、茎叶组织中菲、芘含量随菲、芘添加浓度的升高而增大,且根部大于茎叶部、芘大于菲,但生物浓缩系数却逐渐减小.修复过程中,非生物因子、植物代谢、富集、微生物降解对菲的去除率分别为5.1%、 0.32%、 4.22%、 17.47%,对芘的去除率分别为2.56%、 4.27%、 2.01%、 15.68%;植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为41.56%、 36.64%.说明植物-微生物交互作用是金发草修复土壤中菲芘污染的主要机制.     

磷、锌和镉交互作用对小白菜生长和锌镉累积的影响

利用不同元素之间的交互作用是控制作物重金属积累的有效手段.采用交替固定两因子的单一因子水平设计,以中性紫色土为材料,进行盆栽试验,探讨磷（P）、锌（Zn）和镉（Cd）不同水平组合对小白菜生长、抗氧化酶活性和Zn、Cd积累的效应和机制,为Cd污染土壤中蔬菜安全生产提供依据.结果表明,适量P和Zn的添加均能促进小白菜生长、抑制Cd在小白菜中的累积,但两者作用机制不同：P主要通过降低土壤中Cd的有效性和提高小白菜抗逆性减少小白菜对Cd的吸收,而Zn主要通过促进作物生长的稀释作用和植物体内生理拮抗作用抑制小白菜Cd的累积;外源添加1 mg ·kg^-1 Cd胁迫时,小白菜抗氧化胁迫能力受到显著抑制,过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性下降,丙二醛（MDA）大量积累;P和Zn均可提高CAT活性而提高小白菜抗氧化胁迫能力,缓解Cd毒害,而对POD活性影响不大;外源添加P和Zn与Cd胁迫含量比ω（Cd）：ω（Zn）：ω（P）为1 ：10 ：200时,小白菜产量最大（55.72 g ·pot^-1）,且可食部Cd含量低于国家绿叶蔬菜中Cd限量50 μg ·kg^-1的标准要求（GB 2762-2017）;增加P和Zn占比,Cd积累量进一步下降,但小白菜产量降低.因此适当施用P和Zn肥可降Cd并增产,实现蔬菜的安全生产.     

三峡库区典型农田小流域水化学特征及变化规律

以三峡库区典型农田小流域—涪陵王家沟小流域为代表,通过对流域内水体主要离子组成的系统监测,分析了该流域的水化学特征和主要离子组成变化规律.结果表明,Ca2+、Cl-分别是该流域的优势阳离子和优势阴离子,流域属淡水,水质为氯化物水体,即ClCaⅢ型,水化学类型为Cl-—Ca2+型; TZ+ (总阳离子当量浓度)为6.30meq/L,高于世界平均水平,TZ- (总阴离子当量浓度)为6.29meq/L;TDS(总溶解固体)平均值为294.78mg/L,显示了该流域剧烈的化学侵蚀作用;大多数离子的含量随采样点、季节、水体类型的不同而有显著性差异.     

含生物质炭城市污泥堆肥中溶解性有机质的光谱特征

以外源添加生物质炭的城市污泥堆肥过程中溶解性有机质(DOM)为研究对象,讨论了其紫外-可见和荧光光谱特征变化.结果表明:与对照组相比,外源添加生物质炭的处理其堆肥DOM的芳香性和腐殖化程度更高,有利于提高堆肥的腐熟度,且外源添加花生壳炭的处理较添加小麦秸秆炭的处理更有利于堆肥腐熟度的提高.外源添加花生壳炭的处理在堆肥21d后,其堆肥腐熟度可能达到峰值,而外源添加小麦秸秆炭的处理其堆肥腐熟度则随着堆肥时间的进行而增加.对照组和处理组堆肥DOM的FI>0.7,BIX>0.8,表明其来源为自生源,可能与微生物对有机物的降解有关.因此,通过对城市污泥堆肥过程中DOM的光谱特征分析,能较好地评估城市污泥堆肥腐熟度的情况.