生物质炭施用和不同水分管理对水稻生长和Cd吸收的影响

向实际Cd污染土壤中添加不同质量比(0.5％、1％和2％)的生物质炭,并结合不同水分管理方式,研究该处理对Cd污染土壤的修复效果.结果表明,添加生物质炭提高了淹水处理中水稻各生育期土壤溶液pH值和可溶性有机碳(DOC)质量浓度及土壤pH值,且增幅随生物质炭添加量增加而升高;旱作处理中仅2％生物质炭添加量处理显著提高了各生育期土壤溶液pH值和DOC质量浓度,但所有处理均提高了土壤pH值;生物质炭显著降低了土壤Cd生物有效性,下降幅度达5.09％～68.7％.施用生物质炭后,水稻的株高、稻米产量和水稻总生物量均有显著提高.淹水条件下施用生物质炭显著降低了水稻籽粒中Cd质量比(下降幅度为36.9％～73.4％),而在旱作条件下则增加了水稻籽粒中Cd质量比,这可能与不同水分条件下生物质炭的分解及其携带的Cd有关.研究表明,采用1％生物质炭施用量和淹水的农业措施可有效降低土壤有效态Cd含量和水稻籽粒中Cd含量.     

四种氮肥对海甘蓝(Crambe abyssinica)富集镉锌效应及根际土壤细菌群落特性的影响

以Cd和Zn复合污染土壤为研究对象,通过盆栽试验,研究了相同施氮量的4种氮肥(CO(NH_2)_2、(NH4)_2SO_4、NH_4Cl和NH_4NO_3)对海甘蓝累积Cd、Zn效应及根际土壤细菌群落变化的影响。结果表明,海甘蓝种子对地上部生物量的贡献最大。海甘蓝地上部生物量(b)表现为b(NH_4Cl)b((NH_4)_2SO_4)≈b(NH4NO3)≈b(CO(NH_2)_2),地上部干重占整株干重的96%~98%。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH4Cl和(NH4)_2SO_4显著降低了土壤pH值,促进了土壤Cd和Zn活化,提升了海甘蓝茎、根等部位的Cd和Zn质量比;而NH_4NO_3与CO(NH_2)_2处理间的海甘蓝各部位Cd、Zn质量比并无显著差异。4种氮肥强化处理的海甘蓝Cd和Zn总提取量并未存在显著差异,整株海甘蓝对Cd和Zn的提取量分别为168.12~234.87μg/株和9 090.08~17 429.37μg/株。海甘蓝富集的Cd和Zn主要集中在地上部。与施用CO(NH_2)_2相比,施用NH_4Cl显著降低了海甘蓝根际土壤细菌Chao1,而CO(NH_2)_2、(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3处理间的OTUs、Chao1和Shannon Index均无显著差异。土壤有效Cd和Zn质量比是影响海甘蓝根际细菌丰度变化的最主要环境因素。利用海甘蓝植物提取修复Cd-Zn污染土壤时,应综合权衡强化措施对生物量、土壤pH值、Cd和Zn迁移分布及根际细菌特性的影响,不断优化氮肥施用参数(类型、时间和施用量),以获取最佳提取修复效果。     

丛枝菌根真菌(Rhizophagus intraradices)对玉米在3种煤矸石中生长的影响

采用温室盆栽试验的方法,研究了接种丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal,AM)真菌Rhizophagus intraradices(RI)在正常供水条件下对玉米(Zea mays L.)在3种煤矸石中菌根侵染率、生物量、矿质营养吸收和C∶N∶P生态化学计量比的影响。结果表明,RI与3种煤矸石中玉米均建立了较好的共生关系,平均侵染率为69%~76%。接种RI显著增加了风化和自燃煤矸石中玉米地上部干重,对新排煤矸石中玉米植株干重无显著影响。接种显著增加了3种煤矸石中玉米植株P的质量比和地上部Mg的质量比,其中地上部P质量比增加了69.5%~113%,根部P质量比增加了51%~66.6%,Mg质量比增加了25.6%~51.2%;显著调节了玉米C∶N∶P比,其中地上部C∶P比降低了43.1%~62.4%,N∶P比降低了34.6%~68.5%,根部C∶P比降低了33.3%~43.2%,N∶P比降低了30.7%~42.4%,符合生长速率假设,表明接种RI对增强3种煤矸石中玉米抗逆性具有一定的作用。研究表明,AM真菌对于增强玉米适应煤矸石基质的复合逆境,以及在煤矸石山上重建植被均具有一定的潜在作用,需进一步验证野外条件下AM真菌对不同类型煤矸石山生态恢复的实际作用效果。     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

海泡石与磷酸盐对镉铅复合污染土壤的钝化修复效应

通过盆栽试验研究了海泡石、磷酸盐以及二者复配施用对重金属Cd、Pb复合污染土壤的钝化修复效应.结果表明,海泡石单一处理对油菜生长没有显著的促进作用,而磷酸盐单一处理以及海泡石与磷酸盐复合处理可以显著提高油菜地上部和根部生物量.海泡石与磷酸盐复合处理对降低油菜地上部Cd、Pb质量比效果最为显著,最大降低率分别可达59.76%和38.95%;磷酸盐单一处理降低油菜根部Cd、Pb质量比效果最好,最大降低率可达32.19%和44.30%;海泡石单一处理降低油菜Cd、Pb吸收的效果最差.不同钝化剂处理均可显著提高土壤pH值.绝大部分钝化剂处理均可显著降低土壤有效态Cd、Pb质量比.综合试验结果,6%海泡石与磷酸盐复合处理对土壤Cd、Pb复合污染的钝化修复效果最好.     

镉胁迫对大豆生长及籽粒中营养元素含量的影响

为了探明Cd胁迫下大豆生长发育及籽粒中Cd的积累和污染状况,采用土壤盆栽实验方法,研究了在两种土壤(红壤和河潮土)中添加不同质量比的Cd对大豆籽粒中N、P、K和Zn含量的影响,并对籽粒中Cd的累积量进行了分析.结果表明,两种土壤中添加低质量比Cd(0.25 mg/kg)均可促进大豆的生长,高质量比Cd则表现为抑制作用.不同质量比Cd的处理均降低大豆籽粒中N的质量分数.其下降幅度随Cd质量比的升高而增加;低质量比(0.25～0.50 mg/kg)Cd胁迫下,大豆籽粒中Cd-P表现为协同作用,高质量比Cd时则表现为拮抗作用;Cd-K在低质量比Cd胁迫下表现为拮抗作用;Cd-Zn在籽粒中表现为协同作用,叶片中则表现为拮抗作用.将土壤与大豆籽粒中Cd的质量比进行回归分析,表明在红壤中种植大豆,籽粒未受Cd污染(<0.20 mg/kg)的土壤的Cd临界质量比为0.157 mg/kg,河潮土则为0.769 mg/kg.     

铬污染土壤的固化稳定化及药剂还原的修复研究

采用室内模拟试验的方法,研究使用水泥为固化剂,石灰、粉煤灰为稳定剂,FeSO_4·7H_2O,Na_2S·9H_2O,Na_2SO_4为还原剂时,不同养护时间(5,7,14,21,28 d)、固化剂/稳定剂/还原剂不同添加量对铬污染土壤中六价铬浸出浓度的影响,来模拟对某铬污染产地的修复情况;并进行正交试验,得出最佳修复工艺。结果表明,随养护时间增加,添加固化剂、稳定剂可以固化/稳定化土壤,降低铬污染土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度,养护28 d期间,添加固化剂、稳定剂的土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度分别降低了99.4%~99.9%,64.3%~99.2%,3%~76.2%。在养护28 d时,随固化剂、稳定剂、还原剂的添加量增加,固化、稳定、还原效果相应增强,土壤Cr(Ⅵ)浸出浓度达到场地表层土壤的修复目标值45.37 mg/kg。正交实验表明最佳修复工艺为每修复200 g污染土壤,添加200 g水泥,100 g石灰,1.75倍的理论反应量硫酸亚铁。相关分析表明,固化剂水泥、稳定剂石灰的使用能够固化稳定铬污染土壤的Cr(Ⅵ),还原剂硫酸亚铁能将Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ),从而达到修复铬污染土壤的目的。     

狗牙根、野古草对萘和蒽污染土壤的修复

通过盆栽试验研究了狗牙根和野古草对萘(Nap)和蒽(Ant)污染土壤的修复作用。结果表明,90 d后,狗牙根和野古草对污染土壤中Nap和Ant有明显的去除效果,狗牙根对萘和蒽的去除率分别为46.9%~74.6%、52.1%~77.6%,野古草对萘和蒽的去除率分别为51.8%~81.4%、47.6%~79.6%。植物去除土壤中萘和蒽的效率与生物量无明显关系。两种植物对萘和蒽的累积质量比随土壤中萘和蒽质量比增大而增大,且根部对萘和蒽的累积质量比高于茎叶。萘和蒽在两种植物中的生物浓缩系数(BCFs)随萘和蒽初始质量比增大而下降,在同等条件下,萘和蒽在野古草中的BCFs比在狗牙根中高,野古草对萘和蒽污染土壤的修复效果优于狗牙根。植物-微生物联合作用是降解土壤中萘或蒽的主要机制。     

外源Cd、Cd - Zn复合污染对绿豆苗的影响

采用盆栽试验,分别向磁器口土样(土壤1)、校园土样(土壤2)中添加不同质量比的Cd及不同质量比的Zn+ Cd(20 mg/kg),研究不同质量比外源CA及Zn+Cd(20 mg/kg)复合污染对两种土壤中绿豆苗株高及绿豆苗吸收Cd的影响.结果表明:单一外源不同质量比Cd污染绿豆苗时,生长期为7d的绿豆苗株高较对照组有明显下降,随Cd污染加剧,绿豆苗生长受到抑制,随生长期延长而其危害加剧;随Cd污染的加剧,绿豆苗中Cd质量比增加,并呈正相关性,相同污染水平下,生长期为7d的绿豆苗Cd质量比均大于生长期为3d的;在不同污染水平下,土壤1的绿豆苗株高高于土壤2,其绿豆苗Cd质量比低于土壤2;Zn+ Cd(20 mg/kg)复合污染时,株高较对照组矮,绿豆苗中Cd质量比随着Zn质量比增加而增加,呈正相关,表现为协同作用;对比土壤1和土壤2,土壤2的株高较低,但其绿豆苗中Cd质量比在不同水平下均高于土壤1.     

叶甜菜对土壤中汞的吸收分配及土壤汞安全阈值研究

为保障土壤汞污染地区叶甜菜的安全生产,通过土壤模拟试验方法,研究了叶甜菜对土壤汞的吸收、分配及其安全生产的土壤汞质量比临界值。结果表明:1)土壤中有效态汞占全汞的比例很低,各处理均在2.5%以下;2)叶甜菜生长对土壤汞污染有较强抗性,但不同器官间存在差异;3)叶甜菜根系对土壤中汞的吸收能力较强,但向地上部的转运能力较弱,根系对土壤汞富集系数为5.16%~9.30%,地上部器官富集系数仅0.16%~1.64%,各汞处理为0.16%~0.48%;4)叶甜菜根系汞质量比与土壤汞质量比间的关系为乘幂关系,而茎和叶柄、叶片汞质量比与土壤汞质量比间的关系为直线关系;5)叶甜菜根系、茎和叶柄、叶片中汞质量比符合国家标准(10μg/kg,GB 2762—2012)的土壤汞质量比安全阈值分别为0.21 mg/kg、5.12mg/kg、3.23 mg/kg。     

受限空间内惰性气体对CH4爆炸抑制特性研究

N2和CO2是常用的惰性抑爆气体,为研究两种气体的抑爆特性,采用20L球形爆炸试验装置,分析了不同浓度配比条件下N2/CH4/空气以及CO2/CH4/空气混合气体的爆炸压力,同时采集爆炸后的气体样品,对比分析爆炸后残留气体的主要成分。结果显示:随CH4浓度从5%增加至12.5%时,完全抑制CH4爆炸需要的惰性气体最小量先增大后降低,CH4浓度在6.5%~7.5%之间时,抑爆需要的惰性气体的量最大;在同一CH4浓度条件下,抑爆需要N2的量大于CO2,并且CH4浓度在5%~6.5%时,抑爆需要两种惰性气体的量值差别最大;当CH4浓度一定时,随着加入惰性气体量的增大,爆炸最大超压逐渐降低,惰性气体浓度和爆炸超压之间基本呈线性关系;在同样条件下,相对于N2,CO2为抑爆气体时,爆炸后腔体内残留的CH4浓度较高。研究成果为惰性气体抑爆技术提供技术支撑,同时为揭示惰性气体抑爆机理有一定作用。     

页岩气井场土壤石油类污染特性及对理化性质的影响

为了解页岩气开采过程中的石油烃污染情况及其对土壤理化性质的影响,选择四川4个典型页岩气井场周围土壤为研究样地,采集石油烃污染土壤样品并测定土壤污染特征和理化性质,进一步利用SPSS分析了石油烃质量比与各类理化因子的相关性。结果表明:1)页岩气开发过程井场周围土壤受到不同程度的石油烃污染,质量比为0.022~15.6 g/kg,15个样点中有11个点土壤石油烃质量比超过500 mg/kg的临界值,石油烃萃取物GC-MS组分分析表明,污染物以大分子的直链烷烃和支链烷烃为主,占污染组分的90%以上;2)土壤受到石油烃污染后,土壤有机质显著增加,使含水率和p H值明显降低,还使发光细菌的半致死率EC50显著降低,即提高了土壤水浸液的毒性等级;3)土壤含油量对营养素全磷和全氮无显著影响,污染土壤中C、N、P比例严重失调,因此在进行烃污染土壤修复时需要适当补充N、P营养盐,可增强土壤中微生物的活性,加速石油烃的分解;4)相关性检验(LSD)结果显示,受烃污染土壤中的石油烃质量比与含水率和有机质呈极显著相关,与p H值和生物毒性EC50呈显著相关,与电导率、TN和TP无显著相关关系。     

温度升高对湿地系统温室气体排放的影响

综述了湿地系统温室气体CO2、CH4和N2O的排放机制及温度升高对湿地系统温室气体排放影响的研究进展.温度升高使得湿地植物生长季节延长,促进湿地生态系统生产力的提高,影响湿地生态系统的稳定性.温度升高可改变湿地系统温室气体CO2、CH4和N2O排放的源汇转换,使温室气体排放增加,并对温度变化形成一种正反馈影响.温度升高使得湿地CO2排放增强,降低湿地土壤碳汇的能力,甚至转变为净碳源.温度升高可增加湿地CH4排放量,夏季温度升高对CH4排放通量没有明显影响.温度升高使湿地土壤硝化和反硝化作用增强,促进N2O的产生与排放,湿地成为N2O的排放源.同时,温度升高使得湿地水位降低、土壤水分减少,一定程度上约束了温室气体排放增加的强度.并对进一步的研究进行了展望.     

外源微生物对土壤中烟嘧磺隆的降解作用研究

为了探索外源微生物N80(Serratia marcecens)对烟嘧磺隆污染土壤生物修复的可行性,在实验室条件下,分析了温度、土壤pH值、接菌量、农药初始质量比等因素对N80降解烟嘧磺隆效果的影响.同时以小白菜、甜菜、菠菜为供试作物,采用室内盆栽试验法处理污染土壤,液相色谱仪(UVD)测定土壤中烟嘧磺降残留量.结果表明:1)向污染土壤中添加外源微生物菌株N80可以促进土壤中烟嘧磺隆的降解,第30d时,最高降解率可达79.7％;2)N80降解污染土壤中烟嘧磺隆的最适宜条件为25℃,pH=7.0,接种量108 cfu/g,初始质量比10mg/kg.研究表明,向污染土壤中接种一定量的外源微生物菌株N80可以有效降低土壤中烟嘧磺隆的残留量,减轻烟嘧磺隆对敏感作物的药害,达到了预期的生物修复效果.     

汞污染对葡萄-土壤系统相关指标的影响

以葡萄果树为研究对象,采用盆栽试验研究了不同剂量Hg对葡萄各生育期株长和直径、果实Hg含量及土壤酶活性的综合影响。结果表明,在低Hg污染时,葡萄株长和直径与对照相比差异均不显著(p0.05),且葡萄果实Hg质量比符合国家食品限量标准,在开花期、幼果生长期和成熟期土壤碱性磷酸酶活性分别比对照增加了3.72%、6.24%和3.40%;过氧化氢酶活性在开花期增加不显著,幼果生长期和成熟期分别增加了2.62%和5.46%;蔗糖酶活性在开花期增加了2.33%,在幼果生长期和成熟期有轻微下降;而脲酶活性在开花期、幼果生长期和成熟期分别降低了21.07%、12.22%和5.55%。在高Hg污染时,葡萄株长和直径均显著低于对照和低汞污染处理(p0.05),且葡萄果实Hg质量比已超过标准。土壤高Hg污染对葡萄开花期、幼果生长期和成熟期的4种土壤酶活性均产生了显著的抑制作用,其中,土壤过氧化氢酶活性比对照降低5.65%~19.30%,碱性磷酸酶活性降低24.43%~38.10%,蔗糖酶活性下降27.21%~31.81%,脲酶活性减少66.46%~82.52%。综合上述指标的影响可以看出,在农田土壤Hg轻度污染区(1.86 mg/kg)脲酶和蔗糖酶活性略受影响,且均低于土壤重金属修复基准规定的土壤酶活性抑制率限值25%,其他指标均表现良好,因此,在农田土壤轻度Hg污染区选择低吸收的葡萄果树代替易富集的其他作物类型是可行的。     

基于FLACS的CH4/CO2/air混合气爆炸参数分析

利用FLACS软件分析初始压力、初始温度对CH4/CO2/air混合气的爆炸温度、最大爆炸压力的影响;并与计算值对比。结果表明:①初始压力对爆炸温度、爆炸前后压力比影响可以忽略。常温变压条件下二氧化碳浓度增加,爆炸温度与爆炸前后压力比基本呈线性降低。常压变温条件较复杂,二氧化碳浓度升高爆炸温度降低;初始温度对低浓度（<15%）二氧化碳混合气爆炸温度几乎没有影响,而高浓度（>15%）二氧化碳混合气爆炸温度随初始温度增加而升高;最大爆炸压力随二氧化碳浓度以及温度升高而降低。②在设定条件下,低浓度（5%~10%）二氧化碳混合气爆炸温度计算值与模拟值相对误差小于5.5%,吻合较好;最大爆炸压力计算值与模拟值相对误差在6.5%～10.5%之间。     

铀污染环境下植物的光合生理变化及对铀的吸收转移

在25 mg/kg、75 mg/kg、125 mg/kg、175 mg/kg铀(乙酸双氧铀)污染土壤的盆栽试验中,通过光合气体交换参数和叶绿素荧光参数研究了铀对向日葵(Helianthus annuus)、四季豆(Phaseolus vulgaris)、红圆叶苋(Iresine herbstii)、四季牛皮菜(Beta vulgaris L.)和大叶菠菜(Spinacia oleracea)5种植物光合生理的影响。结果表明:1)在不同质量比铀处理下,植物光合生理变化较大。四季豆的净光合速率(Pn)是对照(CK)的35.2%~87.0%,大叶菠菜是CK的147.4%~178.1%,红圆叶苋是CK的112.3%~133.5%,向日葵是CK的98.2%~115.6%,四季牛皮菜是CK的94.7%~108.4%;铀污染使植物的初始荧光(Fo)均降低,最大光化学量子产量(Fv/Fm)增加0.3%~3.7%,但在铀质量比为125 mg/kg和175 mg/kg时,红圆叶苋的Fv/Fm略有下降,为对照的99.3%和98.0%,整体影响不明显。2)茎叶铀质量比以四季豆和大叶菠菜较高,根系铀质量比以四季豆和向日葵较高,整株铀质量比较高的依次是四季豆、大叶菠菜和向日葵。但试验植物地上器官铀质量比均小于根系铀质量比,植株铀质量比小于土壤铀污染量,说明这5种植物的铀转移能力较低。3)四季豆光合系统抗铀胁迫能力较弱,但根系铀质量比是土壤铀污染量的1.55~2.45倍,可以作为固持修复植物。     

天然黏土矿物原位钝化修复镉污染土壤的研究

采用盆栽试验,研究了海泡石、膨润土和高岭土对镉污染土壤的钝化修复作用.结果表明,投加3种天然黏土矿物均未能显著提高油菜的生物量,但从变化趋势来看,海泡石处理的增产作用优于高岭土和膨润土处理.供试矿物均能有效降低油菜体内Cd质量比,其中海泡石处理对油菜地上部Cd质量比降低效果最为显著,降低率最大为27.88%; 而膨润土处理对油菜根部Cd质量比降低效果最好,降低率最大为25.94%; 高岭土对油菜体内Cd质量比的降低效果最差.投加海泡石显著提高土壤pH值,使土壤有效态Cd质量比显著降低; 而添加高岭土则使土壤pH值略有下降,对土壤有效态Cd质量比无显著影响; 投加膨润土对土壤pH值无显著影响,但可以显著降低土壤有效态Cd质量比.施加海泡石和膨润土后,土壤交换态和碳酸盐结合态Cd质量比显著降低,残渣态Cd质量比显著升高; 而施用高岭土仅使碳酸盐结合态Cd质量比显著升高.综合试验结果,3种天然黏土矿物钝化修复土壤Cd污染的能力从大到小依次为海泡石、膨润土、高岭土.     

硫代硫酸钠处置含铬污染土壤效果及形态分析

研究了用不同质量比的硫代硫酸钠对铬污染土壤的治理效果及治理过程中铬的形态变化,结果表明,硫代硫酸钠对铬污染土壤在短期内修复具有较好的效果,在投加比为3%的基础上,继续增加硫代硫酸钠的用量,虽然六价铬浸出浓度在降低,但幅度不明显。六价铬含量随养护时间的增加而逐渐减少,投加比例越高其效果越明显;在形态分析中,生物可利用的水溶态和弱酸提取态中的铬均在减少;在硫代硫酸钠修复过程中pH值无明显变化。因此,用硫代硫酸钠处置铬污染土壤能明显降低六价铬浸出浓度和六价铬含量,且满足修复目标要求。结合经济效益和治理效果,硫代硫酸钠投加比为3%处置含铬污染土壤效果最佳。     

复合惰气在采空区遗煤中竞争吸附的分子动力学模拟研究*

为明确作用于采空区的复合惰气的竞争吸附,进行不同温度、压力及组分下烟煤对N2、O2、CO2多元气体竞争吸附分子的模拟研究。研究结果表明:当注入压力达到3 MPa后,竞争吸附效果不再明显,为高压注入提供一定的理论基础;随着CO2分压的增大,O2吸附量降低速度逐渐平缓,初步确定最佳注入配比范围为2∶1至3∶1,为进一步结合实际工程中成本等因素确定最佳注入配比提供参考;等量吸附热受吸附条件的影响较小,仅与吸附质本身有关;随着CO2分压的增大,范德华能升高56.9%,分子内能升高78.7%,静电能升高67.2%,CO2对整个系统内的吸附作用强度及吸附量有着较大的影响;随着CO2分压增大,N2竞争吸附能力逐渐弱于O2,竞争吸附能力大小顺序为CO2>O2>N2。