两性磁化炭添加比例对河流沿岸土吸附Cu2+的影响

将两性(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰磁化炭分别以质量分数0、1%和2%加入嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土中,考察各混合土样对Cu^2+的等温吸附和热力学特征。结果表明:混合土样对Cu^2+的最大吸附量为58.36 mmol/kg~366.85 mmol/kg,添加等量两性磁化炭时各混合土样对Cu^2+吸附量表现为JL>NB>CX>HC的趋势,且添加比越高吸附能力越强。各混合土样对Cu^2+的吸附为自发、吸热和熵增的反应过程,对Cu^2+的吸附量与温度和pH值均呈正相关关系。当离子强度为0.1 mol/L时,各混合土样(除HC外)对Cu^2+的吸附量最大。     

Identification and characterization of extracted microplastics from agricultural soil near industrial area: FTIR and X-ray diffraction method

Microplastics have been found in large quantities in agricultural soil and now become a major global issue. Different types of microplastic have adverse effects on agricultural soil. The most widely used method for the extraction of microplastics in agricultural soil is the density floatation method by using saturated NaCl solution. This method includes the pre-digestion of soil samples with H₂O₂ to remove all the organic matter present in the soil. Different types of microplastic particles were extracted and identified by using ATR-FTIR viz polypropylene, polybutylene tetrapthalate, polyethylene, polystyrene, and polyethylene tetrapthalate. The crystalline nature of extracted microplastic was checked by employing XRD analytical technique. Floatation with higher density saturated sodium chloride (NaCl) solution recovered approximately 80% MPs from soil. Floatation methods were found to be effective for extracting microplastics from soils.     

Exogenously applied oxalic acid assists in the phytoremediation of Mn by Polygonum pubescens Blume cultivated in three Mn-contaminated soils

• The OA supply significantly increased the water-extractable Mn in all soils. • All OA supply levels promoted plant growth in unexplored soil. • Low OA supply level promoted plant growth in explored and tailing soils. • OA amendment increased the Mn concentrations and total Mn in P. pubescens. • P. pubescens experienced less Mn stress in unexplored soil than in the other two soils. The current study evaluated the effects of oxalic acid (OA) application on the growth and Mn phytoremediation efficiency of Polygonum pubescens Blume cultivated in three different manganese (Mn)-contaminated soils sampled from an unexplored area (US), an explored area (ES) and a tailing area (TS) of the Ertang Mn mine, South China. The supplied levels of OA were 0 (control), 1 (low level), 3 (medium level), and 9 (high level) mmol/kg, referred to as CK, OA1, OA3 and OA9, respectively. The results revealed that the average water-extractable Mn concentrations US, ES and TS amended with OA increased by 214.13, 363.77 and 266.85%, respectively. All OA supply levels increased plant growth and Mn concentrations in US. The low OA supply level increased plant growth in ES and TS; however, contrasting results were found for the medium and high OA supply levels. Plant Mn concentrations and total Mn increased in ES and TS in response to all OA supply levels. Total Mn in the aerial parts increased by 81.18, 44.17 and 83.17% in US, ES and TS, respectively; the corresponding percentages for the whole plants were 81.53, 108.98 and 77.91%, respectively. The rate of ·O₂⁻ production and malondialdehyde (MDA) concentrations increased in response to OA amendment, especially the medium and high OA supply levels in ES and TS. In general, antioxidant enzymes might play a vital role in alleviating Mn stress in plants cultivated in US, while non-enzymatic antioxidants might be the main factor for plants cultivated in ES and TS.     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。     

贵州喀斯特山区不同种植年限花椒根际土壤细菌群落结构特征研究

以贵州花江峡谷花椒(Zanthoxylum bungeamun)林为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术,分析种植5、10、20、30 a花椒根际土壤细菌群落结构和多样性特征,探讨不同种植年限花椒土壤理化因子对根际细菌群落分布的影响,为喀斯特石漠化地区花椒农业可持续发展提供有效的理论依据。结果表明,随着花椒种植年限的增加,土壤含水率、pH和有效磷逐渐升高,有机质、铵态氮和硝态氮含量先降低后升高(P<0.05)。根际土壤细菌Shannon、Simpson指数总体呈现上升趋势,OTUs、Chao1指数在10a较低。PCo A分析显示,不同种植年限花椒根际细菌群落组成差异显著,并且随着年限的增加,群落结构趋于相似;差异指示种分析表明,5—30a差异指示种分别为Firmicutes(厚壁菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)、Entotheonellaeota(肠杆菌门)。RDA分析表明,有机质和含水率与细菌群落分布显著相关(P<0.05)。系统发育多样性分析表明,丰富类群多样性与环境因子存在较多的正相关,稀有类群比丰富类群有更强的发育信号。Bug Base预测分析发现:随着年限增加根际土壤好氧细菌增加,厌氧细菌下降,5、10 a氧化胁迫耐受菌低于20、30 a,致病菌在5、10 a高于20、30 a。综上,种植年限影响了花椒根际土壤细菌群落多样性,不同年限根际土壤肥力不同使得土壤细菌选择性生长,随着一定时间发育花椒抗病能力提高。     

典型地区农用地污染调查及风险管控标准探讨

针对《土壤污染风险管控标准——农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018),提出以土壤中全量浓度筛选值和管控值作为衡量农用地土壤污染风险管控的标准,对湖南省部分稻田农用地土壤及点对点稻米样品中镉、铅、砷、汞的总量和有效态浓度及稻米中含量进行监测,根据重金属总量浓度分为低风险、中风险、高风险3组。结果显示:(1)土壤及稻米中镉含量基本为随着风险级别的升高而增加,铅、砷在土壤和稻米中含量无规律性结果,汞监测结果均为未检出。(2)低风险组稻米镉超标率为12. 0%,高风险组稻米镉达标率为33. 3%,表明利用总量浓度对农用地土壤潜在风险进行分组存在一定的局限性。(3)依据4种重金属在土壤中总量及稻米(早稻)中含量情况,对风险级别进行调整并综合判断:有58个样品为低风险组,占样品总数的68. 2%,超标率为零;有15个样品为中风险组,占样品总数的17. 7%,超标率为80. 0%;有12个样品为高风险组,占样品总数的14. 1%,超标率为100. 0%。调整后评价结果与上述标准的划分目标更接近,能够提高上述标准的准确性和实用性。     

蚯蚓粪复配硼钼调理剂对土壤改良和茄子生长的影响作用

土壤质量决定着农产品的质量和农业生产的可持续发展,然而土壤退化成为农业生产的重要限制因素之一,施用土壤调理剂有利于减缓土壤退化的速度。该研究配制土壤调理剂,即蚯蚓粪:草菇渣:蛭石=6:3:1、钼酸钠50 g·kg^-1、硼酸13.3 g·kg^-1,并设5个不同的处理CK、QY-T1、QY-T2、QY-T3、QY-T4,研究该调理剂对土壤理化性质和肥力的影响作用,分析其对茄子硼、钼和生长状况的促进作用。结果表明,该调理剂能提高土壤温度,5 cm、09:00的土壤温度QY-T4较高,但10 cm、14:00的土壤温度QY-T3最高;土壤容重随着施用量的增大而显著降低至1.50 g·cm^-3以下,土壤pH值从CK的4.93提高到QY-T4的5.57、微生物量碳分别比CK高29.9%、36.1%、47.6%和52.2%,有机质分别比CK高10.8%、11.7%、12.5%和7.0%,QY-T2、QY-T3、QY-T4土壤有效硼达到0.35、0.36、0.42mg·kg^-1,QY-T1、QY-T2的有效钼分别为0.107、0.140mg·kg^-1,随着调理剂的增多而增多,但QY-T3、QY-T4分别为0.101、0.092 mg·kg^-1反而随着调理剂的增多而下降,茄子硼、钼含量都随着调理剂的增加而增大,且显著高于对照(P<0.01);总产量比CK分别提高了29%、36%、190%和66%,总个数分别增加了25%、28%、155%和66%,59 d株高和叶片面积分别比CK增高了23%、1.4%、23%、16%和6.8%、11%、9.3%、7.4%,而叶片数量,所有的处理差异不显著,因此推荐该土壤调理剂用量与QY-T3相同,为1.5×10⁴kg·hm^-2。该研究可为土壤调理剂修复土壤退化的应用提供依据。     

含氮生物降解促进剂对土壤吸附正十六烷的影响

选用正十六烷模拟润滑油,通过振荡平衡实验,考察了两种含氮脂肪酸型生物降解促进剂（甲基二乙醇胺油酸酯（MDEAO）和油酸二乙醇酰胺（ODEA））对水土体系中正十六烷吸附行为的影响。实验结果表明：正十六烷在水土体系中的有机质标化分配系数与土壤种类无关,与生物降解促进剂种类有关;土壤对正十六烷的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型;MDEAO的临界胶束浓度为2.0 mg/L,对土壤吸附正十六烷有一定的促进作用,ODEA的临界胶束浓度为0.7 mg/L,形成的胶束对正十六烷的增溶效果明显,促进了正十六烷在土壤中的解吸。     

三峡库区笋溪河流域面源污染及其与土壤可蚀性k值的关系

研究三峡库区面源污染特征及其与水土流失的关系,可为库区氮磷污染和土壤侵蚀控制提供依据.选择三峡库区库尾笋溪河流域,在流域内分园地、林地和耕地3种土地利用类型共采集126个土壤样品,并在主干和支流采集52个水质样品.根据EPIC模型计算土壤可蚀性k值,分析流域内土壤可蚀性k值对面源污染的影响.结果表明,笋溪河流域面源污染主要是氮污染,总氮均值达1.37 mg/L,氮素的主要形态为硝态氮,占总氮的71.2%;总磷浓度为0.1 mg/L.流域内土壤可蚀性k值均值为0.040,随着土层加深土壤可蚀性k值呈上升趋势;林地土壤可蚀性k值显著低于园地和耕地.笋溪河流域总氮浓度与园地和耕地0-20 cm土壤可蚀性k值有关,硝态氮浓度与耕地0-40 cm土壤可蚀性k值有关.因此,笋溪河流域面源污染严重,主要来源是耕地和园地,应实行免耕、植物篱等措施,同时减少化肥施用,增加有机肥比例,以增加土壤抗侵蚀能力,进而控制流域水土流失和面源污染.(图6参37)     

水处理用活性炭改性研究

利用锆和氯化十六烷基三甲铵共同改性活性炭,制备一种新型去除污水中硝酸盐和磷酸盐的水处理吸附剂,并考察吸附剂加量、反应温度、pH值、共存阴离子等影响因素对吸附效果的影响。结果表明:锆-氯化十六烷基三甲铵改性活性炭(Zr-CTAC-AC)吸附剂适用于硝酸盐和磷酸盐浓度在100mg/L以下的污水,随着Zr-CTAC-AC加量的增加,硝酸盐、磷酸盐去除率逐渐增加,单位吸附量逐渐下降,Zr-CTAC-AC加量为8g/L时,硝酸盐去除率为79%,Zr-CTAC-AC加量为4.0g/L时,磷酸盐去除率可达91%,但应在较低的pH值范围内使用;反应温度对Zr-CTAC-AC的吸附效果影响不大;共存Cl-、HCO3^-和SO4^2-可使硝酸盐的吸附率降低,但对磷酸盐吸附率影响较小;1mol/L NaCl溶液可使吸附到Zr-CTAC-AC表面的硝酸盐90.9%左右被解吸出来,1mol/L NaOH溶液可使吸附到Zr-CTAC-AC表面的磷酸盐78.4%左右被解吸出来。Zr-CTAC-AC能够有效去除污水中硝酸盐和磷酸盐,制备方法简单,且可循环利用,处理成本低。