水稻秸秆生物炭对耕地土壤有机碳及其CO2释放的影响

为探究生物炭自身稳定性及其输入土壤后对于土壤本体有机碳的影响,本研究模拟自然条件,分别将500℃和700℃裂解的水稻秸秆生物炭(RBC500和RBC700)以0%(空白土壤)、3%、6%和100%(纯生物炭)的比例添加至耕地土壤进行室内培养实验,观测总有机碳(TOC)与易氧化态碳(EOC)含量的变化及CO2排放特征.结果表明,与空白土壤处理相比,土壤TOC、EOC含量均随水稻秸秆生物炭添加量的增加而升高;相同添加量条件下,RBC500对土壤TOC与EOC增加的贡献均高于RBC700.各处理土壤TOC含量在前30 d内均降低(最大降幅为15.8%),并于培养后期趋于稳定;土壤EOC含量在培养初30 d内均降低,当生物炭添加比例为3%和6%时,RBC500使土壤的EOC含量降幅分别为72.4%和81.7%,大于RBC700的61.3%和69.8%;培养结束时,添加相同裂解温度生物炭的土壤EOC值相近.培养前期土壤中EOC含量的下降可能与生物炭中易分解组分引起的矿化作用有关.在130 d培养期内,CO2累计排放量大小顺序为:土壤+生物炭混合处理<纯土壤处理<纯生物炭处理,可见,生物炭的土壤处理可以减少土壤CO2的排放,最大减排率可达41.05%.在一个长的时间尺度内,生物炭的土壤处理有利于土壤碳的固定.生物炭施用于土壤可作为碳储存载体.     

生物炭对城郊农业土壤镉有效性及镉形态的影响

为探索生物炭对镉污染土壤的钝化效果,采用室内培养的方法,研究了低镉(镉含量1.86 mg/kg)及高镉(镉含量6.55mg/kg)土壤条件下生物炭对土壤有效态镉及不同形态镉分布的影响。研究结果表明:至培养末期,添加生物炭显著降低了2种镉条件下土壤有效态镉含量,低镉及高镉条件下降幅分别达到4.31%和6.82%。生物炭添加对短期及较长期内不同形态镉含量均会产生影响。在培养初期,2种镉条件下添加生物炭均使可交换态镉含量显著下降(P0.05),铁锰氧化物结合态镉及残渣态镉含量上升,且后者上升显著(P0.05)。在培养末期,生物炭的添加减少了2种镉条件下可交换态和有机物及硫化物结合态镉含量,提高了碳酸盐结合态及残渣态镉含量,且低镉条件下各形态镉含量的变化均有显著差异。该实验数据表明,生物炭与土壤的有效结合降低了重金属镉的有效态含量,其迁移性和生物有效性得以控制,生物炭对土壤重金属镉具有显著的钝化作用,在土壤重金属镉污染治理方面有着巨大潜力。     

武汉市城郊蔬菜种植区重金属积累特征及健康风险评价

为了解武汉市城郊蔬菜种植区土壤-蔬菜-地下水系统中重金属积累造成的健康风险,在武汉市城郊5个辖区内采集土壤、蔬菜、地下水样品,分析其中As、Cd、Hg、Pb 4种重金属的含量及积累特征;采用健康风险评价模型,并考虑区域人群特点及工作特性等进行参数优化,对研究区人群在不同暴露途径、不同暴露介质下的健康风险进行评价. 结果表明:土壤重金属单项污染指数呈Cd>As>Hg>Pb的分布特征,Cd、Hg的土壤累积指数分别为6.51、2.00;叶菜类、瓜果类、根茎类和豆类4个类别新鲜蔬菜中,叶类蔬菜的w(Pb)显著高于其他蔬菜种类,瓜果类的w(As)和w(Hg)相对较高,根茎类的w(Cd)最高;蔬菜-土壤、地下水-土壤系统中同种重金属元素含量存在较高的相关性;3种暴露介质下的健康风险水平表现为蔬菜>地下水>土壤,经口暴露风险占总个人年风险的98.90%;总个人年风险为1.97×10-5 a-1,其中致癌年风险占99.60%,该总个人年风险未超出国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值(5.0×10-5 a-1),但要防止土壤-蔬菜-地下水系统的进一步污染.