土壤中持久性有机污染物不可提取态残留的测试方法、生成特征与环境风险研究进展

持久性有机污染物（persistent organic pollutants,POPs）是一类具持久性、高生物蓄积性、高毒性且具长距离迁移性的高关注度化学物质,土壤是其主要储存库. POPs进入土壤后,与土壤结合发生老化现象,一部分生成不可提取态残留（non-extractable residue,NER）.作为POPs环境归趋中的重要过程,NER的生成传统上被视为污染物的去毒或降解途径;但随着老化时间的增加或者受环境条件变化等因素的影响,土壤中NER可能会再次释放,造成环境风险.国内外有关土壤有机污染物NER的研究已有较多报道,但其中关于POPs-NER的报道相对欠缺.本文介绍了POPs-NER的同位素测试手段和生成机理,对特定组分NER的测试方法、POPs-NER生成的动力学模型与影响因素以及POPs-NER的释放与环境风险等方面的研究进展进行了综述,并简要分析了当前POPs-NER研究领域的局限和未来需要关注的问题.由于部分研究方向缺乏POPs-NER的案例,本文分析了一些非持久性有机污染物NER的相关研究,以期为今后POPs-NER的研究提供参考.     

持久性有机污染物的作物吸收及迁移模型研究进展

持久性有机污染物(Persistent Organic pollutant,POPs)是指通过各种环境介质(大气、水、生物体等)能够长距离迁移并长期存在于环境中的人工合成的有机污染物。本文阐述了全球POPs的主要环境过程和各环境介质中POPs的暴露水平,探讨了作物对POPs的吸收过程、吸收机制和生态效应,并基于现有的环境多介质逸度模型和根区水质模型,分析了持久性有机污染物作物吸收过程模拟模型中存在的问题及未来的发展方向。目前,对POPs作物吸收机制及其模拟的研究较少,但随着我国对粮食安全和农业可持续发展的持续关注,这一领域的模拟研究将对科学解析POPs归趋、合理制定风险管控措施和有效确保粮食质量安全等提供重要科学支撑。     

植物影响空气中持久性有机污染物的研究进展

持久性有机污染物(POPs)在植物与空气两相界面之间存在动态交换过程,一方面,植物叶片吸附、吸收空气中的POPs,净化了空气,并将其转移到食物链和土壤等其它环境介质中;另一方面,植物叶片通过挥发使其吸附的POPs重新回到空气中,最终对全球范围内POPs的循环和环境归趋产生重要影响.本文综述了植物与空气中POPs的动态交换过程,分析了影响植物吸附和挥发POPs的主要因素,包括POPs的理化性质、植物特征和环境条件.同时,就城市绿地对空气中POPs浓度水平的影响展开讨论,由于该过程受多种因素共同影响,植被清除的POPs是否足以改善空气质量仍有争议,其中影响机制有待深入研究.此外,本文总结了植物中POPs的检测技术,传统检测技术灵敏性和准确性高,而原位检测技术可以直接观察活体植物中POPs的吸收、迁移、存储等环境行为.最后,本文探讨了现有研究的不足和未来发展的方向,以期为今后研究植物-空气界面过程以及POPs多介质环境行为提供理论和技术参考.     

卷首语

持久性有机污染物(POPs)由于在环境中难降解,可沿食物链累积放大,可以长距离迁移至世界各地且具有很高的毒性,是一类对环境和人类生存威胁最大的化学污染物.POPs的甄别、环境过程、健康影响与污染控制是二十一世纪环境科学领域的重大科学问题.为避免环境和人类健康受到POPs危害,国际社会于2001年5月共同通过了《关于持久性有机污     

森林土壤中持久性有机污染物环境行为及其影响研究进展

持久性有机污染物(persistent organic pollutants, POPs)因其高毒、持久、生物积累、远距离迁移的特性而广受关注.森林土壤含有丰富的有机质,是POPs天然的储存库,对POPs的全球迁移与分配产生重要影响.森林土壤中POPs来源途径不仅包括POPs的干湿沉降,还存在着POPs随落叶迁移至森林土壤的特征途径.森林土壤富集大量POPs,有必要对其在土壤中的环境行为及其环境影响进行总结,因此本文从土-气交换、储存和迁移、降解转化等方面对POPs在森林土壤中的典型环境行为进行综述,分析其对森林土壤根际环境、微生物和微型动物以及食物链传递的环境影响,最后对森林土壤中POPs未来研究方向提出几点建议.     

北江沉积物中多溴联苯醚的含量水平和分布特征

多溴联苯醚(PBDEs)具有与多氯联苯(PCBs)相似的化学结构和环境行为,是一种典型的持久性有机污染物(POPs).本文研究了珠江第二大水系北江流域沉积物中PBDEs的含量水平、空间分布特征和可能来源.     

菌根真菌对土壤有机污染物的生物降解

利用土壤真菌和植物的结合体菌根真菌修复土壤,尤其是修复有机污染的根际土壤.正作为一个新的研究方向开始受到广泛关注。菌根真菌作为土壤真菌的一种,与放线菌和细菌等微生物相比,对土壤中有机污染具有更大的忍耐能力.并且能将许多持久性有机污染物(POPs)做为碳源来获取能量。文章通过总结近20年菌根真菌与土壤有机污染物关系的研究,列出了43种能分解POPs的菌根真菌,并探讨了菌根真菌通过直接分解和共代谢的方式降解土壤有机污染物的可能性,为进一步研究菌根真菌生物降解土壤中持久性有机污染物,利用菌根植物生物修复有机污染土壤提供信息。     

大气中持久性有机污染物在气相和颗粒相中的分配特征研究进展

大气中持久性有机污染物(POPs)的气(气相)-粒(颗粒相)分配是影响POPs在大气中分布、迁移和转化的一个重要因素,研究POPs的气-粒分配特征有助于提高POPs环境归趋预测的准确性,对区域范围内的大气POPs污染防治具有重要意义.本文简要介绍了两种经典的POPs气-粒分配理论及模型,总结了有关大气中几类典型POPs在气相和颗粒相中的分配特征研究的最新进展,讨论了不同种类POPs气-粒分配的一些差异性特征和可能的影响因素,并提出了大气中新型POPs气-粒分配特征研究中亟待解决的问题.     

偏远高山湖泊沉积物中持久性有机污染物的沉积记录研究

持久性有机污染物(POPs)因具有半挥发性,可随大气长距离传输迁移到偏远的高山地区,对当地生态环境造成潜在威胁,因而POPs在这些地区的归趋及行为受到广泛关注.偏远高山地区环境中的POPs主要来源于大气沉降过程,湖芯能较好地保存大气污染物的沉降信息以及年代信息,被称为"天然档案室",常被用于研究污染物的沉降历史和演变规律.本文首先介绍了几种常用于湖芯定年的放射性核素定年方法,然后综述了不同区域高山湖芯中POPs的时空变化趋势以及影响因素,最后针对偏远高山沉积物研究存在的不足对未来研究提出了几点建议.     

持久性有机污染物(POPs)的生物降解与外生菌根真菌对POPs的降解作用

综述了持久性有机污染物(POPs)的生物降解途径,以及国内外在外生菌根真菌降解POPs方面的研究进展,阐述了其机制与优势.根据作用的微生物和环境条件的不同,POPs如PCBs、DDT等可以通过脱氯或开环等途径生物降解.外生菌根真菌能降解多种POPs,具有较大的潜力.图2表2参30     

土壤变暖对土壤微生物活性的影响

讨论了土壤变暖对土壤微生物活性的影响及其后果。许多研究表明,土壤呼吸与土壤温度呈正相关关系。描述这种关系所用的模式有线性回归分析、Q10关系式、幂关系式、Arrhenius关系式及其它关系式,但这些模式通常都不能准确地估计呼吸率。尽管如此,几乎所有的研究都显示土壤温度强烈地影响土壤微生物活性及呼吸。在一定温度范围内,土壤变暖提高土壤微生物活性及呼吸率。解释这种现象的一种机制是微生物群体组成随温度升高而改变。文章最后指出,为了得出更加明确的结论及更加准确地预测全球变暖对土壤的影响,必须进行更深入地研究。     

Soil Quality: A Review of the Science and Experiences in the USA

An increasing human population is placing greater demand on soil resources, and as a result degradation is taking place in many regions of the world. This is critical because soils perform a number of essential processes including supporting food and fiber production, influencing air quality through interaction with the atmosphere, and serving as a medium for storage and purification of water. The soil quality concept was introduced to complement soil science research by making our understanding of soils more complete and helping guide the use and allocation of labor, energy, fiscal, and other inputs as agriculture intensifies and expands to meet increasing world demands. Soil quality thus provides a unifying concept for educating professionals, producers, and the public about the important processes that soils perform. It also provides an assessment tool for evaluating current management practices and comparing alternative management practices. Soil attributes comprising a minimum data set have been identified, and both laboratory and field methods have been developed for measuring them. A soil quality index is being developed to normalize measured soil quality indicator data and generate a numeric value that can be used to compare various management practices or to assess management-induced changes over time. Using previously published data, we evaluated the soil quality index as a tool to assess a wide range of management practices in the Northern Great Plains. The index ranked the treatments: grazed fertilized tame pasture > moderately grazed > ungrazed> heavily grazed > annual cropping with no-tillage > conventionally tilled crop-fallow which agrees with the way they were subjectively ranked in the publications. The soil quality index shows potential for use as a management assessment tool.     

土壤学与广东持续农业的发展

持续农业是关于建立资源、生态、地力、经济效益等各个方面均可持续发展的农业制度的一种思想．水土流失、土地退化、耕地锐减、环境污染，制约着广东农业的持续发展．土壤学应围绕持续农业开展研究工作．目前应加强土壤生态环境的保护，防治土地退化，提高土壤肥力，保证耕地生产力的持续发展．应开展土壤资源的动态变化研究，为合理开发和利用土壤资源提供科学依据．     

河北省曲周县盐渍土区土壤养分含量的动态变化

对华北盐渍土区河北省曲周县 79个土壤样点 1 980年和 1 999年土壤养分含量进行了分析 ,结果表明 :1 999年与 1 980年相比 ,土壤有机质含量增加了 41 % ,土壤全氮和速效磷含量分别增加了 1 0 2 %和 351 % ,而土壤速效钾含量则下降了 38% ;土壤有机质含量增加的原因是秸秆还田量增加 ,土壤中全氮、速效磷含量增加的直接原因是土壤中氮肥、磷肥投入量增加 ,而土壤速效钾下降的原因则是钾肥的施入量不足。对不同质地土壤养分含量变化分析表明 ,质地可控制养分的空间分配 ,但人为干预促进了土壤养分含量向均一化方向发展。对不同质地土壤有机质含量与表层含盐量进行相关分析表明 ,表层为轻壤时 ,土壤有机质含量与表层含盐量具有明显的负相关性。     

合肥城市绿地土壤特点

以合肥市一环内绿地土壤和近郊蜀山森林公园土壤为对象,研究了土壤表层0~10 cm的理化特性,分析了全磷与速效磷,速效磷与潜在酸度之间的关系。结果表明,市区绿地土壤的容重平均值为1.41 kg/cm3,土壤电导率显著高于近郊森林土壤;城市绿地土壤pH值多在7.51~8.50之间,与森林土壤相比,碱性化趋势明显;城市土壤具有明显的富磷和贫氮特征,其全氮含量平均值为1.44 g/kg,全磷含量平均值为792.0 mg/kg、速效磷含量为50.6 mg/kg,分别是近郊森林土壤的0.64倍、2.9倍和5.1倍;城市土壤全磷与有效磷含量呈显著的正相关(r=0.79,p=0.000);潜在酸度与有效磷含量呈显著负相关(r=0.65,p=0.000)。     

蕉园土壤因子与香蕉枯萎病发病的相关性研究

香蕉枯萎病（Fusarium oysporum f.cubense）是当前严重威胁我国华南地区香蕉生产的重要土传病害,目前尚未找到有效的防治方法。于2010年采集了3个典型香蕉枯萎病患病样地（尖峰、冲坡、十月田）和2个健康样地（临高、广州）的根际与非根际土壤样品共46份,采用常规分析方法测定了19项土壤理化指标含量。旨在从农艺措施的角度考虑香蕉枯萎病的防治提供理论依据。结果表明：健康蕉园的大多理化性状和养分含量高于患病蕉园。尤以土壤粘粒、有机质、CEC、全N、全P、有效P、有效Cu、有效Fe、有效B和交换性Ca含量表现更为明显,其在健康蕉园中的含量均为患病蕉园的1.5倍以上。同一患病蕉园根际土壤中的pH值随植株感病级别增加而上升,而有效P和有效B含量随植株感病级别增加而降低。由此可以推论,在蕉园适当增施P肥和B肥有助于抑制香蕉枯萎病发生。     

施肥对不同农田土壤微生物活性的影响

采用室内恒温培养研究了施肥对不同农田土壤微生物活性的影响。结果表明，在红壤、水稻土和潮土中，土壤微生物量、土壤酶活性大小顺序均为有机肥配施无机肥处理＞单施有机肥处理＞单施无机肥处理，但对脲酶来说，其活性大小顺序为有机肥配施无机肥处理＞单施无机肥处理＞单施有机肥处理。从土壤类型来看，土壤微生物量碳、氮和土壤酶活性大小以水稻土最大，潮土次之，红壤最小。３种土壤的微生物量、土壤酶活性在培养的４５～６０ｄ之间分别达到最大值，以后逐渐下降。部分单施无机肥处理的土壤微生物量、土壤酶活性最大值比单施有机肥处理、有机肥配施无机肥处理提前１５ｄ。相关分析表明，有机肥配施无机肥处理及单施有机肥处理，３种土壤的土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶及速效养分呈显著或极显著的相关性；单施无机肥处理中，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖转化酶、蛋白酶、脲酶显著或极显著相关，与部分速效养分相关不显著。     

青藏高原东缘不同林龄云杉林冬季土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO_2 分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01～2008.03.31)的土壤呼吸.用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5 cm温度和水分结果表明,土壤5 cm温度与冬季土壤呼吸速率具有显著的正指数相关关系,土壤含水量与冬季土壤呼吸的相关性不明显.亚高山针叶林冬季土壤呼吸温度系数Q_(10) 值为3.180 3～6.546 9,不同年龄阶段针叶林的Q_(10)值大小依次为:35 a人工云杉林>47 a人工云杉林>65 a人工云杉林>22 a人工云杉林>原始云杉林.22 a、35 a、47 a、65 aA工云杉林和原始云杉林冬季土壤总呼吸碳释放通量别为200.16、196.23、166.71、228.47、261.75 g(C)m~2,随着森林恢复更新,冬季土壤呼吸通量呈现出先下降后升高的趋势,这种变化趋势的拐点出现在47 a人工林附近.温度是影响土壤自养呼吸贡献率和异养呼吸贡献率的主要因子,温度与异养呼吸贡献率成负相关.22 a、35 a、47 a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤的自养呼吸和异养呼吸碳释放通量平均值分别为133.44、134.04、115.97、166.05、199.07 g(C)m~(-2)和66.71、62.20、50.73、62.43、62.68 g(C)m~(-2).图7表3参34     

Reclamation of abandoned shrimp pond soils in southern Thailand for cultivation of Mauritius grass (Brachiaria mutica)

A study on soil reclamation for cultivation of Mauritius grass was conducted on soils obtained from abandoned shrimp ponds at Ranote District, Songkhla Province, southern Thailand. A glass house experiment on the reclamation of the soils included desalination by leaching soils using various amounts of deionised water, rice husk, plant nutrients and gypsum as well as an omission pot trial experiment. The result showed that Mauritius grass survived in the treatment with 15 L of water, 2% of rice husk with gypsum added or 8% of rice husk without gypsum added. The yield of Mauritius grass increased with increases in the amounts of water for desalination and rice husk. Thus, the highest yield of grass with a height of 148.3 cm, 12.7 tillers/pot and dry weight of 46.43 g/pot was observed in the gypsum added treatment with the highest amount of water and rice husk (25 L of water and 8% by weight of rice husk). Therefore, salinity and unfavourable structure of the abandoned pond soils were major factors governing the survival ability and growth of the grass. The omission pot trial experiment revealed that growth of the grass responded to the application of P, Ca, Mg and S, though existing amounts of such plant nutrient elements in the soils were adequate for plant growth. The anomalous characteristics were probably explained by soil pH, salinity and imbalance of plant nutrient elements.     

耕作方式对土壤微生物和土壤肥力的影响

通过2年田间定位试验,对比研究了免耕+秸秆覆盖、旋耕+秸秆覆盖和传统耕作:三种耕作方式对土壤温度、土壤呼吸速率、土壤微生物数量和土壤肥力状况的影响.结果表明:秸秆覆盖对地温的影响存在"双重效应";土壤温度、土壤呼吸速率和土壤微生物量碳三者之间存在凸面关系;秸秆还田后耕作措施对土壤0～10和10～20 cm的微生物数量的影响不同,但均能增加土壤微生物量;土壤微生物能够加快秸秆中的有机碳向土壤有机质的转化速率;土壤微生物量碳可以作为反映土壤生产力状况的重要生物学指标之一.