外源水溶性氟在茶园土壤中赋存形态的转化及其生物有效性

采用盆栽实验和化学连续提取法,研究了外源添加水溶性氟在茶园土壤中的赋存形态转化及不同赋存形态氟对茶树氟富集的贡献.结果表明,茶园土壤中本底各赋存形态氟含量随时间的变异很小,处于相对稳定状态,外源水溶性氟进入土壤后迅速向各个形态转化,10 mg·kg-1氟处理下,水溶性氟含量表现为先升后降的趋势,有机束缚态氟和铁锰结合态氟含量随着处理时间呈下降的趋势,可交换态氟含量处理前后含量没有显著性差异(P>0.05),残余态氟含量则保持相对稳定的状态;200mg·kg-1氟处理下,水溶性氟、铁锰结合态氟和有机束缚态氟含量随着处理时间呈下降的趋势,可交换态氟含量则表现为先升后降的趋势,处理前后含量没有显著性差异(P>0.05),残余态氟含量则为上升的趋势,与10 mg·kg-1氟处理表现有差异.0~10 mg·kg-1氟处理内,茶树根、茎和叶中总氟含量之间的差异达显著水平(P<0.05);在10~100 mg·kg-1氟处理内,则变化不显著(P>0.05).逐步回归分析表明茶园土壤中不同氟形态对茶树根、茎和叶中水溶性氟和总氟的积累贡献有差异,叶片总氟含量与土壤中水溶性氟、铁锰结合态氟、有机束缚态氟和残渣态氟含量有显著的回归关系(P<0.05),而叶片水溶性氟含量与土壤各赋存形态氟含量没有显著的回归关系(P>0.05).     

不同茶园土壤氟含量和茶叶冲泡过程中溶出氟的测定

通过对我国江西产茶区5个茶园土壤样品和茶树样品的采集,探讨了不同茶园茶树组织和茶园土壤氟含量.结果表明,氟主要集中在树叶上,尤其是落叶,落叶氟含量是嫩叶的2.5～4.0倍;土壤pH值影响了土壤和茶树样品的氟含量.使用2种方法(重复浸泡、持续浸泡)浸泡4种茶类(绿茶、黑茶、乌龙茶、砖茶).结果发现茶叶中的氟以水溶性为主,水溶性氟含量达到了53%～80%:持续浸泡茶叶释放出的氟比重复浸泡茶叶释放出的氟含量要大,砖茶释放出极高的氟;为了防止氟斑牙的发生,人体饮用茶水,每日消耗的绿茶、乌龙茶、黑荼、砖茶茶水分别不能超过5.9,10,5.4,1.8L.     

基于磷肥的改良剂对庐山茶园土壤的持续改良

为研究以磷肥为基质的碱性改良剂对庐山茶园酸性土壤的持续改良效果,选取江西省庐山某1 100 m处云雾茶园土壤,通过施加磷肥为基质的碱性改良剂调节土壤p H及土壤养分,共设置4种实验处理方案:(1)4 875 kg/hm~2过磷酸钙处理;(2)1 462.5 kg/hm~2石灰石+4 875 kg/hm2过磷酸钙处理;(3)7 312.5 kg/hm2生物调理剂+4 875 kg/hm~2过磷酸钙处理;(4)空白处理。采集施加改良剂第1年及第2年后的样本,分析比较施肥前后茶园土壤p H、理化性质、酶活性及茶叶生化指标、重金属含量的变化情况,了解不同碱性改良剂对庐山茶园酸性土壤的持续改良效果。实验结果显示:改良剂可以有效调节茶园土壤pH,增加土壤养分,且在随着时间的延长,土壤pH及养分仍处于较好水平,施加石灰石+过磷酸钙的土壤施肥第1年土壤pH调节至5.34且第2年仅下降至5.12,施加生物调理剂+过磷酸钙的土壤中速效磷、有机质含量施肥后第2年相比第1年分别增加了31.5%、17.2%。施加改良剂也可持续提高土壤酶活性,增加茶叶中的超氧化物岐化酶和叶绿素含量,并有效降低了茶叶中重金属含量。     

氟污染土壤中有效态氟提取剂的选择

通过对1.00mol/L NH4Cl、0.02mol/L NH4Cl、0.01mol/L CaCl2和H2O四种提取剂对污染土壤中元素氟的提取能力的分析比较,以及土壤性质与提取量的相关分析,确定了1.00mol/LNH4Cl为提取污染土壤中有效态氟最适宜的提取剂,为测定污染土壤中有效态氟含量,科学、合理评价氟的生态效应提供参考。     

农业土壤中水溶性氟的分布特征与影响因素分析——以湖北省荆州市为例

土壤中氟是人体必需元素,但过量的氟摄入影响人体健康。本研究以湖北省荆州地区为例,通过该地区典型利用方式和土壤类型共177个代表性样点取样分析,摸清了该地区农业土壤水溶性氟含量状况,探讨了土壤基本理化性质与土壤水溶性氟含量的关系。结果表明,该区域土壤水溶性氟在0.22 mg/kg~4.57 mg/kg之间,平均值为1.74 mg/kg,变异系数高达50%。潮土中水溶性氟含量最高(1.86 mg/kg),其次是水稻土(1.76 mg/kg),棕红壤(0.55 mg/kg)水溶性氟含量最低。土壤水溶性氟含量在pH值低于7.5时与土壤pH值呈极显著正相关关系。旱地与草地土壤的水溶性氟含量随着有机质的增加而显著增加,但水稻土有机质含量与土壤水溶性氟含量无明显相关性,表明研究区内土壤高氟含量的形成与当地的母质主要为冲积母质有直接关系。     

土壤的苏打盐渍化与地方性氟病

从野外样品的分析和理论分析两方面证明,在苏打盐渍化过程中,土壤溶液的pH值增高,K~ 、Na~ 、HCO_3~-、CO_3~(2-)含量增加,这将导致水溶性氟在土壤中的集聚并形成高氟地下水.阐明了在我国北方苏打盐渍化区与潜水高氟型地方性氟病区一致的原因.潜水高氟型地方性氟病区往往发生过古代苏打盐渍化过程,在此过程中积聚的水溶性氟是现代高氟地下水中氟的重要来源.中更新世是我国北方风化壳和土壤中水溶性氟积聚的重要时期.     

酸性土壤中的碳氮耦合作用与N2O流失研究

以贵阳不同植被类型酸性土壤(果园、草地、茶园、阔叶林、针叶林)0～30 cm表层土壤为研究对象,比较了5种植被类型土壤养分含量、微生物量碳、微生物量氮、微生物量C/N、土壤呼吸作用、反硝化作用差异。结果表明:(1)研究区域土壤有机碳含量在7.11～37.00 g/kg之间,全氮含量在0.95～3.64 g/kg之间,低于贵州石灰土上的次生林;土壤有机碳/全氮均值介于5.98∶1～16.93∶1之间,表现为针叶林茶园草地阔叶林果园;(2)土壤NH_4~+-N含量在0.79～49.49 mg/kg之间,阔叶林最高,针叶林和茶园最低;NO_3~--N含量均值在0.04～1.18 mg/kg之间,针叶林最高,茶园和阔叶林最低,可能与针叶林、茶树等植物优先利用NH_4~+-N作为养分来源有关;(3)SMBC、SMBN分别介于818.01～3 192.86 mg/kg和141.36～531.42 mg/kg之间,SMBC/SMBN与pH值、铵态氮含量分别呈显著、极显著负相关,表现为针叶林草地茶园果园阔叶林;(4)土壤反硝化速率介于122.21～1 229.09 mg/(kg·h)之间,高于贵州石灰土上的次生林,果园和针叶林N_2O流失率较高,反硝化作用产生的CO_2不断被消耗。总的来说,区域土壤趋于有机碳积累,酸性环境、低NH_4~+-N含量下微生物倾向于生物体碳的积累;土壤氮矿化速率较快,N_2O流失率较高,初始NO_3~--N水平是决定酸性土壤N_2O释放率的主要因素。     

鄂南棕红壤区不同植茶年限茶园CH4通量特征

于2014年3月—2015年12月,采用静态箱-气相色谱法测定了鄂南棕红壤丘陵区茶园和樟树林地土壤CH_4通量,研究了不同植茶年限茶园及临近林地土壤CH_4通量特征.结果表明,不同植茶年限对茶园土壤CH_4通量有显著影响,中、低龄茶园土壤CH_4以排放为主,植茶20 a和植茶8 a茶园土壤CH_4累积排放量分别为0.26和0.27 kg·hm~(-2),高龄茶园和对照林地土壤CH_4以吸收为主,植茶50 a茶园和林地土壤CH_4累积吸收量分别为0.39和1.95 kg·hm~(-2).降雨促进了鄂南棕红壤丘陵区茶园和林地土壤CH_4排放,除了植茶8 a茶园外,高、中龄茶园和樟树林地土壤CH_4通量均与7 d累积降雨量呈显著的正相关关系.施肥造成了茶园土壤CH_4排放量增加,同时土壤中矿质氮类型对该地区茶园和林地土壤CH_4通量有不同影响,CH_4排放通量与土壤硝态氮含量呈显著正相关关系,而与铵态氮含量相关关系不显著.研究表明,降雨量是影响鄂南红壤丘陵区茶园和林地土壤甲烷通量的主要因素;随着茶园种植年限的延长,土壤CH_4排放通量呈降低的趋势,高龄茶园土壤为大气CH_4汇.     

亚热带红壤丘陵区茶园土壤中Al和F的分布特征及其影响因素

以化学浸提的方法研究了亚热带红壤丘陵区茶园土壤中活性Al和F的溶出和剖面分布特征.结果表明,各浸提液对Al的浸提能力顺序为:1mol/L HCl>1mol/L NH4AC(pH4.8)>1mol/L KCl(pH5.5)>H₂O(pH6.8).同样,在4种浸提态F中,1mol/L HCl所提取F的含量最高,含量范围为6.62～38.8mg/kg,1mol/L KCl与1mol/L NH₄AC所提取F含量次之,分别为4.57～28.1mg/kg和5.76～32.17 mg/kg,水溶性F的含量最低,含量范围为0.95～4.18mg/kg.各浸提态Al和F主要集中于0～3cm的表层,土壤剖面分布有上高下低的特征.水溶性Al与F存在线性回归关系,其他各浸提态Al和相关浸提态F之间也为显著的正相关关系.土壤中各浸提态Al和F含量随植茶年限的增长而增加,同时也受土壤母质、土壤pH值和有机质影响.     

茶叶中氟污染的研究

氟是人体中必需的微量元素之一，适量的氟有益人体健康，但若氟的摄入量不足或者过多，则引起龋齿或斑釉病。在正常情况下，成人每天摄入氟的量约为0．3－4．sing，其中有35％来自食物，65％来自饮水。众所周知，茶叶中含有一定量的氟，其含量的高低直接影响到人体的摄入量。据报道，黑茶含氟量在52一历imp／帖，绿茶含氟量则高达336lug／kg。仪征是苏北地区绿茶生产的主要基地，现有茶园10030亩，其中采茶面积达sll4亩，年产绿茶3000担以上。为此了解一下茶叶中氟含量水平，这对改善和提高茶叶品质，防止氛的污染具有十分重要的意义。l研究…     

北京市燃煤锅炉烟气中水溶性离子排放特征

选择北京市典型烟气脱硫除尘净化工艺的燃煤锅炉,分析和评估了其烟气中水溶性离子的排放水平、排放特征及其影响因素.北京市燃煤锅炉水溶性离子平均基准排放质量浓度最高51.240 mg·m-3,最低7.186 mg·m-3,且水溶性离子排放水平与烟气含湿量无关.SO2-4作为脱硫反应的特征产物是北京市燃煤锅炉烟气排放共有的主要特征离子,其排放量占离子排放总量的63.8%~81.0%;F-是燃煤电厂烟气排放的又一特征离子,其排放量占离子排放总量的22.2%~32.5%.烟气净化工艺对水溶性离子的排放水平和特征有显著影响,Na+是添加脱硫剂Na OH的特征离子;NH+4和NO-3是脱硫剂NH4HCO3的特征离子,Mg2+是作为Mg O脱硫剂的特征离子,但脱硫剂Ca O/Ca CO3未增加Ca2+的排放.燃煤电厂锅炉烟气中排放的NH+4和NO-3显著低于其他工业与供暖锅炉.烟温对水溶性离子的形态分布有显著影响,水溶性离子在烟温高时以超细模态存在而不易被滤膜捕集.     

The chemical and mineralogical composition of the water-soluble fraction of power-plant ash and its effect on the process of crystallization of water

The content of the water-soluble fraction of power-plant fly ash from nine power plants burning brown and black coal varied in the range 0.43–1.34%. It was found, on the basis of chemical analysis and X-ray diffraction measurements, that the soluble fraction consists mostly of anhydrous CaSO₄, 3MgSO₄.CaSO₄, Na₂Ca(SO₄)₂ and other double sulphates. The sample from one power plant burning black coal also contained CaCO₃, CaO and K₂CO₃. The nucleation activity of the original ash sample, the ash without the water-soluble fraction and the separated fraction was found by the methods of nucleation deposition and the freezing of water drops. These measurements demonstrated that the soluble components, which, by themselves, exhibit low nucleation activity, considerably increase the nucleation activity of the ash when associated with the ash particles.     

不同燃烧状态下农作物秸秆PM2.5排放因子及主要成分分析

运用自主设计的生物质燃烧系统,对水稻、小麦、大豆、玉米、花生和油菜6种农作物秸秆采用不同燃烧状态(阴燃和明燃)进行实验室模拟燃烧,分析PM_(2.5)的排放因子及其碳质组分和水溶性离子之间的差异.研究结果表明,不同燃烧状态对秸秆PM_(2.5)的排放因子、碳质组分和水溶性离子的排放均具有显著影响.不同农作物秸秆PM_(2.5)排放因子范围在阴燃和明燃时分别是11.45~23.84 g·kg~(-1)和4.51~12.15 g·kg~(-1).有机碳(OC)、元素碳(EC)的排放因子范围阴燃时分别是5.03~11.04 g·kg~(-1)和0.94~2.70 g·kg~(-1),明燃时分别是1.55~6.02 g·kg~(-1)·kg~(-1)和1.04~2.11 g·kg~(-1),阴明燃具有显著差异且阴燃高于明燃.此外,OC/EC、OC/PM_(2.5)和EC/PM_(2.5)在不同燃烧状态均具有显著差别,可作为区分阴明燃的指标.PM_(2.5)中水溶性离子的主要组分阴燃时为K+(1.011 g·kg~(-1))、Cl~-(0.712 g·kg~(-1))、F~-(0.182 g·kg~(-1)g)和SO_4~(2-)(0.166 g·kg~(-1)),明燃时为K+(0.457 g·kg~(-1))、Cl~-(0.271 g·kg~(-1))、SO_4~(2-)(0.086 g·kg~(-1))和F~-(0.048 g·kg~(-1)),且阴燃条件更有利于离子的排放.此外,水溶性离子的相关性也因燃烧状态的不同而有较大的差异.     

亚热带可变电荷土壤磷素淋失临界点及其与土壤特性的关系

选取我国亚热带地区16种典型可变电荷土壤,通过室内模拟试验测定其磷素(P)淋失临界点的Olsen-P含量,以及可能对其构成有影响的8个化学性质指标(pH、CEC、粘粒、有机质、交换性钙、镁和铁铝氧化物含量),以探讨可变电荷土壤P淋失临界点的特点及其与土壤相关性质的关系,并评价当前的P淋失潜在风险.结果表明:可变电荷土壤P淋失临界点的Olsen-P含量(56 ～ 123 mg·kg-1)差异很大,旱地土壤临界点Olsen-P含量主要集中在低值区间(＜60 mg·kg-1),而水稻土临界点Olsen-P含量集中在高值区间(＞80 mg·kg-1);旱地土壤P淋失风险高于水稻土.主成分分析显示,可变电荷土壤的pH、粘粒、CEC、有机质、交换性钙镁、氧化铁铝等化学性质同时对其临界点Olsen-P含量构成正的或负的影响.因此,临界点Olsen-P含量与单一因素的回归分析不仅不能够确切地反映临界点Olsen-P含量与这些化学性质的关系(与pH、CEC、粘粒、交换性钙镁含量无显著相关),甚至与理论上的关联相违(与氧化铁铝含量呈负相关).与以往研究结果比较,可变电荷土壤在旱作和稻作下的P淋失临界点的Olsen-P含量都普遍高于永久电荷土壤,研究的16种可变电荷土壤的实际Olsen-P含量也远低于临界点Olsen-P含量,由此推断南方地区耕作土壤的P淋失风险仍较小.     

化学沉淀法去除稀土湿法冶炼废水中钙与高浓度氨氮研究

离子型稀土湿法冶炼过程中会产生大量氨氮废水,由于废水中含有大量Ca2+,而Ca2+是影响磷酸铵镁沉淀法脱氮效率的重要因素.向废水中投入Na2CO3固体生成CaCO3沉淀物,去除废水中的Ca2+,再利用磷酸铵镁(MAP)沉淀法去除废水中的氨氮.实验采用响应面实验设计方法中的中心复合设计法,利用响应面分析法对磷酸铵镁沉淀法反应参数进行优化,得到最优反应条件及最优反应条件下沉淀产物.利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对最优反应条件下两种沉淀物进行分析.结果表明,当n(Ca2+)∶n(CO23-)=1∶1.05,搅拌速率为1 500 r.min-1,反应时间为30 min时,Ca2+去除率接近100%;对除钙后废水进行磷酸铵镁法脱氮处理的最优反应条件为:pH=9.03,n(Mg)∶n(N)=1.20,n(P)∶n(N)=1.1,反应时间为30 min,搅拌速率为1 000 r.min-1,氨氮去除率达到95.40%,剩余总磷浓度为5.65 mg.L-1;沉淀物分别为纯净的CaCO3及MgNH4PO4.6H2O.     

施加盐基离子调控水稻Cd的吸收与累积

盐基离子含量是土壤肥力的重要指标,也是决定土壤Cd生物有效性的重要因素.为探明盐基离子对稻田系统中Cd迁移、转运与累积的影响,本研究通过水稻盆栽试验,按照土壤中盐基离子的物质的量比施加不同浓度梯度KCl、CaCl_2、NaCl和MgCl_2到模拟制备的轻度(0.5 mg·kg~(-1))和中度(1.5 mg·kg~(-1))Cd污染土壤,分析盐基离子对土壤CaCl_2提取态Cd含量和水稻吸收累积Cd的影响.结果表明:施加盐基离子能够增加土壤阳离子交换量(CEC),在轻度和中度Cd污染土壤中,土壤CaCl_2提取态Cd含量分别下降了24.6%～56.1%和17.0%～71.1%,糙米Cd含量分别降低了9.1%～60.5%和7.2%～36.0%.在轻度和中度Cd污染土壤中,糙米Cd含量与土壤CaCl_2提取态Cd含量之间存在线性正相关关系,根、茎、叶Cd含量与Ca含量均呈线性负相关.     

黄绵土中碳酸钙含量和有机肥施用对土壤有机碳组分及CO2排放的影响

为探讨碳酸钙(CaCO_3)和有机肥对土壤有机碳矿化和CO_2排放的影响,本研究通过向一种黄绵土中分别添加0、30、50 g·kg~(-1)CaCO_3模拟陕西省境内具有不同CaCO_3含量(9%~15%)的黄绵土,随后再添加0、20 g·kg~(-1)有机肥(M),交互组合设L0、L0-M、L30、L30-M、L50和L50-M等6个处理进行室内培养试验(105 d),测定了土壤pH、微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、颗粒碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)和CO_2释放量.结果表明:未施用有机肥时,土壤pH和MBC含量随CaCO_3含量的增加而增加,但CaCO_3含量对DOC、POC、ROC和有机碳氧化稳定性(Kos)无显著影响,其差异亦不会对土壤CO_2排放产生显著影响.当施用有机肥后,随着土壤CaCO_3含量增加,土壤pH上升、活性有机碳(MBC、DOC、POC和ROC)含量增加、Kos降低,土壤CO_2排放也随之增加.CaCO_3不仅能促进有机肥的矿化分解,而且它和有机肥会对土壤CO_2排放产生显著的交互效应,其效果与CaCO_3含量密切相关.低量CaCO_3和有机肥对土壤CO_2的释放具有负的表观交互效应,但高量CaCO_3和有机肥对其产生正的表观交互效应.因此,CaCO_3对土壤有机碳转化的影响不能一概而论,它与土壤中CaCO_3含量密切相关.在农业管理中,根据土壤CaCO_3含量合理施用有机肥对土壤碳素循环和温室气体(CO_2)排放都具有重要意义.     

生物炭覆盖对底泥污染物释放的影响

为研究生物炭对底泥污染物释放的影响,将芦竹茎、芦苇茎、花生壳及玉米芯利用限氧升温炭化法烧制成生物炭(Biochar),在模拟反应器中覆盖在受污染底泥上,研究生物炭对上覆水NH4+-N、NO3--N、NO2--N、COD及PO34--P浓度的影响,并计算各指标累积释放量及释放速率;同时测定了生物炭可溶性NH4+-N和PO34--P的释放量.结果表明,未覆盖生物炭的对照组上覆水氨氮浓度在第25 d达到最大值4.27 mg·L-1,之后稳定在4.02 mg·L-1左右,而4种生物炭处理组在第25 d以后,氨氮浓度稳定在0.3 mg·L-1以下,其中芦苇处理组抑制效果最明显,氨氮累积释放量减少了85.61%;4种生物炭组COD累积释放量较未添加生物炭处理组减少了28.83%～30%;玉米芯生物炭处理组磷酸盐浓度高于对照组,芦竹及花生壳处理组对底泥磷的释放抑制效果较好.生物炭NH4+-N和PO34--P的释放量在前3 d最大,花生壳生物炭组氨氮释放量最大,为36.79mg·kg-1,玉米芯生物炭处理组磷酸盐释放量最大,为70.64 mg·kg-1.结果表明生物炭对底泥NH4+-N、COD及PO34--P的释放有削减作用,具有应用到污染水体底泥修复的潜力.     

不同施磷量(KH2PO4)作用对Cu、Zn在红壤中的迁移转化

为了比较不同施磷量对土壤中重金属Cu、Zn迁移转化的影响,采用土壤柱进行室内淋溶实验,研究常见的磷肥磷酸二氢钾在少量5 mg·kg-1,适量15 mg·kg-1以及过量25 mg·kg-1条件下对Cu、Zn在红壤中的淋溶效应.结果表明土壤施用磷酸二氢钾降低了土壤渗滤液的pH,不同施磷量对土壤渗滤液pH影响不大,在整个淋滤过程,渗滤液pH呈现上升的趋势.磷酸盐作用下重金属Cu在土壤中的迁移主要集中表层土壤中,而Zn逐渐向深层土壤中迁移.土壤深层渗滤液中Cu、Zn浓度均比较低,对浅层地下水的危害性不大.淋滤结束后,重金属主要以残渣态存在土壤中,重金属Cu残渣态的比例为60%左右,重金属Zn残渣态比例为40%左右.高浓度磷酸二氢钾作用下有利于重金属Zn从残渣态及有机结合态向交换态转化.