雄黄矿区不同砷污染土壤中微生物群落结构及碳源利用特征

土壤砷污染是我国乃至世界范围内比较严重的环境问题.有关砷污染的生态毒理效应有很多研究,但对砷污染土壤中微生物群落的关注相对较少.本文以我国湖南省石门县雄黄矿地区长期砷污染土壤为例,采用PLFA及BIOLOG微平板技术考察了7个砷(As)污染程度不同的样点以及一个对照样点土壤微生物群落结构及碳源利用特征.结果发现,雄黄矿区存在多种重金属复合污染,除As含量较高以外,镉(Cd)和镍(Ni)的含量也超过了国家土壤环境质量三级标准.雄黄矿区土壤微生物的群落结构受到土壤有机碳(SOC)、有效磷(AP)、p H以及镁(Mg)、Cd、铁(Fe)、铜(Cu)含量的显著影响.各样点土壤微生物群落均以细菌为主,占微生物总量的71.54%~80.66%,真菌次之,放线菌最少.雄黄矿区土壤中的有效砷对微生物造成了较严重的胁迫.严重砷污染降低了微生物对于碳源利用的多样性以及均匀度.各样点微生物对于碳源的利用也表现出明显的差异.31种碳源中微生物利用较多的只有7类,分别属于糖类、胺类、羧酸类与多聚物,并且以糖类为主.     

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.     

苏州地区水稻土重金属污染源解析及端元影响量化研究

利用国家土壤质量标准和当地背景值评价了苏州地区表层水稻土重金属(Pb、Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni、Cr)的污染(富集)状况.结果发现,苏州地区土壤Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Cr和Ni平均含量分别是0.23、0.23、9.14、35.36、103.36、35.75、77.12和33.18μg·g-1;除As外,其余7种重金属平均含量皆明显高于当地土壤背景值.通过与中国土壤环境质量标准(GB15618—1995)相比,发现苏州地区土壤中Cd和Hg是8种重金属中风险最高的.地质累积指数分析表明,苏州水稻土重金属Cd、Hg、Pb、Cu和Zn出现了污染,其中以Cd和Hg的污染程度最突出,约80%的土壤样品出现了Pb轻度污染.因子得分-多元回归法(PCS-MLR)估算表明,70%的土壤Cd来自与有色金属或磷有关的人为活动;土壤中约50%的Pb和72%的Hg源于大气沉降的贡献;土壤的Zn和Cu污染主要来自与有色金属或磷有关的人为活动,该端元对土壤Zn和Cu的影响率分别为53%和45%.     

不同退耕年限下菜子湖湿地土壤铁形态变化

选取菜子湖区不同退耕年限(3、5、7、9、11、21 a)湿地为研究对象,以仍耕作油菜地和原始湿地为参照,分别采用王水消解法和Tessier连续提取法,分析了退耕还湖后湿地土壤全铁和铁的赋存形态特征,探讨退耕还湖后湿地土壤铁组分特征变化规律.结果表明:研究区土壤铁各形态含量大小顺序为:残渣态(RES-Fe:17.09~30.84 g·kg-1)铁锰氧化态(RED-Fe:3.66~4.48 g·kg-1)有机结合态(OM-Fe:0.87~3.09g·kg-1)碳酸盐结合态(CARB-Fe:0.01~0.37 g·kg-1)可交换态(EXC-Fe:0.01~0.15 g·kg-1).占全铁均小于1.5%的EXC-Fe和CARB-Fe均在退耕3 a和5 a期间含量快速升高,而后降低再升高,最低值出现在退耕11 a;RED-Fe在退耕3~9 a比较稳定,随后缓慢增加;而OM-Fe随退耕年限增加整体上呈增加趋势;占土壤铁形态总量73.91%~85.42%的RES-Fe在退耕3a时含量下降,在3~9 a间呈现逐渐增加的趋势,9~21 a又逐渐下降;研究区全铁(Tot-Fe)平均含量在18.50~38.41 g·kg-1之间,变化趋势与RES-Fe基本一致.讨论结果表明退耕还湖后水文条件和植被状况的改变导致了土壤环境发生变化,从而不仅影响退耕后湿地土壤全铁含量变化,也影响土壤铁形态组分特征,进而影响土壤铁的有效性.     

城市老工业区土壤重金属污染状况与健康风险评价

本文对西部某老工业区土壤中As、Pb、Cr、Cd、Hg、Zn的含量、空间分布状况展开了研究,并依据《污染场地风险评估技术导则》对该老工业区的健康风险进行了评价。研究结果表明,该老工业区土壤重金属污染严重,6种元素与陕西土壤背景值相比超标100%,表明其不适宜作为居住用地开发。健康风险评价结果显示,As、Pb、Cr、Cd元素的非致癌风险值分别为3.83、1.7、1.94、1.09,均超过非致癌风险可接受值1,表明该老工业区对人们存在非致癌健康风险;对于致癌风险,As、Cr、Cd元素的致癌风险值远大于致癌风险边界值,分别超过致癌风险值的2个数量级(2.64×10-4)、4个数量级(1.94×10-2)、1个数量级(6.12×10-5),表示As和Cr已经达到了显著致癌风险的水平。     

河南省武陟县大田土壤重金属形态分布及潜在生态风险评价

为了解河南省武陟县大田土壤重金属Cr、Cd、Pb、As、Cu、Se、Ni和Co的形态分布和生态风险情况,在该区域采集了12个表层土壤(0～20cm)样品,采用修正的BCR连续提取法进行形态分析,探讨其生物有效性,并采用Hakanson指数法评价了重金属的潜在生态风险.结果表明,土壤中不同重金属的形态分布差异很大,其中,Cr、As、Ni和Co均主要以残渣态存在,分别占其总量的66.6％、61.4％、50.7％和41.8％;Cu和Se主要以可氧化态存在,分别占其总量的43.8％和67.8％;Pb主要以可还原态存在,占总量的61.1％;Cd主要以酸提取态存在,占总量的53.3％.生物有效性分析表明,Cd的可利用态K1为0.933,生物有效性是最大的,对土壤生态系统的潜在危害性较大,其次是Pb和Co;Cu和Se在土壤环境发生变化时,很容易再次释放到外界环境中;Cr、As和Ni不易被外界生物利用.潜在生态风险评价结果显示,以国家土壤环境质量标准二级标准为参比值时,Cr、Cd、Pb、As、Cu和Ni的单项潜在生态风险程度均为轻微,综合潜在生态风险处于轻微等级.     

铅锌冶炼厂周边农田土壤、苕子与荠菜的重金属污染特征

在云南某铅锌矿冶炼厂周边农田,采集当地主要绿肥(苕子)与野菜(荠菜)的植株和根部土壤样品,测定重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)的全量和DTPA提取的有效态质量比,并进行污染评价.结果表明:1)综合污染指数评价显示,铅锌冶炼厂周边农田土壤以重度和中度重金属污染为主,Cd质量比为GB 15618-1995《土壤环境质量标准》三级标准限值的1.94～8.30倍,污染程度最重,其次为Pb和Zn;2)荠菜植株Pb、Zn和Cd质量比的最大值、平均值均大于苕子;荠菜对Cd的富集系数大于1,对Pb、Zn和Cd的转移系数大于或接近1;3)苕子和荠菜地上部与土壤的Cd、Pb质量比,苕子地下部与土壤的Pb质量比,荠菜地上部与土壤的Zn质量比均呈显著或极显著正相关.研究表明:铅锌冶炼厂周边农田存在严重的重金属污染,Cd是主要污染因子;苕子和荠菜植株重金属质量比高,且荠菜对重金属的富集能力大于苕子.     

名山河流域黄壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸特征

以名山河流域老冲积黄壤无机纳米微粒为对象,从纳米尺度分析钙的吸附解吸机制对土壤养分状况的影响,并采用等温吸附法和静态解吸法,比较不同土地利用方式下钙的吸附解吸特征差异.结果表明:1)不同土地利用方式土壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸量均随钙质量浓度增加而增加,在低质量浓度范围内吸附量增加较快,在高质量浓度范围内增加趋缓,不同土地利用方式下钙的吸附能力从高到低为水田(2 580.69 mg/kg)、茶园(2 452.30 mg/kg)、旱地(1 935.10mg/ks)、林地(1 867.36mg/kg)、果园(1 520.65 mg/kg),土壤无机纳米微粒对钙的解吸率从大到小为果园、林地、旱地、茶园、水田,且解吸率随外加钙质量浓度增加而增大;2)去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)后,无机纳米微粒对钙的吸附量及解吸量均有所增加,5种土地利用方式吸附增加量从大到小为水田、旱地、茶园、林地、果园;3)去除土壤组分前后,无机纳米微粒对钙的等温吸附均以Freundlich方程拟合效果最佳,相关系数在0.954 5～0.989 0,达到极显著水平,Langmuir方程与Temkin方程拟合效果不佳.研究表明,钙离子以非专性吸附为主,专性吸附为辅,有机质和游离氧化铁的存在会阻碍土壤对钙的吸附及解吸.     

Effects of water regime,crop residues,and application rates on control of Fusarium oxysporum f. sp. cubense

Biological soil disinfestation is an effective method to control soil-borne disease by flooding and incorporating with organic amendments, but field conditions and resources sometimes limited its practical application. A laboratory experiment was conducted to develop practice guidelines on controlling Fusarium wilt, a widespread banana disease caused by Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC). FOC infested soil incorporated with rice or maize straw at rates of 1.5 tons/ha and 3.0 tons/ha was incubated under flooded or water-saturated (100% water holding capacity) conditions at 30°C for 30 days. Results showed that FOC populations in the soils incorporated with either rice or maize straw rapidly reduced more than 90% in the first 15 days and then fluctuated till the end of incubation, while flooding alone without organic amendment reduced FOC populations slightly. The rapid and dramatic decrease of redox potential (down to − 350 mV) in straw-amended treatments implied that both anaerobic condition and strongly reductive soil condition would contribute to pathogen inactivation. Water-saturation combined with straw amendments had the comparable effects on reduction of FOC, indicating that flooding was not indispensable for inactivating FOC. There was no significant difference in the reduction of FOC observed in the straw amendments at between 1.5 and 3 tons/ha. Therefore, incorporating soil with straw (rice or maize straw) at a rate of 3.0 tons/ha under 100% water holding capacity or 1.5 tons/ha under flooding, would effectively alleviate banana Fusarium wilt caused by FOC after 15-day treating under 30°C.     

Analysis of trace dicyandiamide in stream water using solid phase extraction and liquid chromatography UV spectrometry

An improved method for trace level quantification of dicyandiamide in stream water has been developed. This method includes sample pretreatment using solid phase extraction. The extraction procedure (including loading, washing, and eluting) used a flow rate of 1.0 mL/min, and dicyandiamide was eluted with 20 mL of a methanol/acetonitrile mixture (V/V = 2:3), followed by pre-concentration using nitrogen evaporation and analysis with high performance liquid chromatography–ultraviolet spectroscopy (HPLC–UV). Sample extraction was carried out using a Waters Sep-Pak AC-2 Cartridge (with activated carbon). Separation was achieved on a ZIC^®-Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (ZIC-HILIC) (50 mm × 2.1 mm, 3.5 μm) chromatography column and quantification was accomplished based on UV absorbance. A reliable linear relationship was obtained for the calibration curve using standard solutions (R² > 0.999). Recoveries for dicyandiamide ranged from 84.6% to 96.8%, and the relative standard deviations (RSDs, n = 3) were below 6.1% with a detection limit of 5.0 ng/mL for stream water samples.