龙口煤矿区土壤重金属污染评价与空间分布特征

以龙口市北部煤矿区为研究区,采集36个表层土壤样本,对Cd、As、Ni、Pb和Cr这5种重金属含量进行测定,利用地统计分析、主成分分析、加权平均综合污染评价等方法,结合GIS技术分别对5种重金属含量的空间分布特征、污染来源、综合污染程度进行了探索分析.结果表明,土壤样本中5种重金属富集现象显著,以国家土壤环境质量二级标准为背景值,超标率分别达到72.22%、100%、100%、91.67%、100%.样本重金属含量均值全部超过国家二级标准,分别为背景值的1.53、11.86、2.40、1.31、4.09倍;且远远高于山东省东部地区表层土壤背景值,含量倍数分别为9.85、39.98、8.85、4.29与12.71倍.基于半变异函数模型分析得出,块金效应从高到低依次为As(0.644)Cd(0.627)Cr(0.538)Ni(0.411)Pb(0.294),均属中等空间相关性,重金属含量空间分布呈现中部桑园煤矿及其周围含量最高,东部与西部含量较低的特征.经主成分分析发现,Cd、As、Ni和Cr主要来源于污水灌溉、工业企业排放和工业活动;汽车尾气与煤炭燃烧是Pb的主要污染源.单因子污染程度评价显示,不同重金属污染程度依次为AsCrNiCdPb.综合污染程度评价显示,研究区土壤重金属综合污染程度较高,综合污染指数范围处于2.17~4.66之间,中度污染与重度污染样本分别为10个和26个,重度污染地区主要分布在桑园煤矿、北皂煤矿、柳海煤矿区域,中度污染地区包括洼里煤矿、梁家煤矿等区域.本文研究结果将为在研究区开展生态风险评估研究工作提供数据参考与理论支持.     

施氮和水分管理对光合碳在土壤-水稻系统间分配的量化研究

施肥和水分管理是影响水稻生长的两个关键因素,探讨水肥耦合条件下光合碳在"水稻-土壤"系统输入与分配动态,对深入解析稻田土壤碳循环具有重要意义.本研究通过盆栽试验,选用籼性常规水稻品种(中早39),采用13C-CO_2连续标记技术,量化研究施氮和水分管理对光合碳在"水稻-土壤"系统中分配的影响.结果表明:施氮增加了水稻地上部干物质重和碳、氮含量,却显著降低了水稻根冠比;干湿交替使施氮条件下的水稻地上部全碳、全氮含量较持续淹水处理分别提高了22%和33%,根系中全碳、全氮含量分别提高了36%、44%,这表明施氮有利于水稻地上部生长,而干湿交替显著促进了水稻根系的生长.施氮显著增加水稻地上部13C含量,与不施氮处理相比增加了32%~83%;施氮使光合碳在水稻地上部的回收率增加6%~32%,在根系的回收率减少18%~59%.水分管理对13C分配的影响表现为:连续标记22 d后,在施氮条件下,干湿交替使水稻地上部、根系13C量均有一定量的增加;不施氮条件下,干湿交替与持续淹水处理相比,地上部13C量减少10.3mg·pot-1,回收率降低了11%~12%;根系13C量增加1.9 mg·pot-1,回收率提高了24%~57%.施氮和干湿交替都显著增加了13C在根际土壤中的累积与回收率.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的累积,但降低了光合碳在根系中的分配,干湿交替比持续淹水更利于光合碳向土壤中的传输与累积,水肥耦合管理显著调控了光合碳的传输与分配.该研究进一步量化了水肥管理条件下水稻光合碳的分配及其在土壤有机碳库中的传输特征,为稻田水肥管理、水稻土有机质积累持续机制提供了理论依据和数据支撑.     

石油降解菌的筛选、降解特性及其与基因的相关性研究

以Bush-hass培养基为筛选培养基,从3种不同来源的石油污染土壤中富集、分离、筛选获得16株可以以石油烃为唯一碳源的菌株。对菌株的生理生化性质、石油烃降解效果、菌株种属和菌株所含石油烃降解基因进行了检测。结果表明,筛选出的16株菌分属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和不能确定种名的假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、黄杆菌属(Flavobacteriaceae)、埃希氏菌属(Escherichia)和无色杆菌属(Achromobacter)的细菌。其中7株菌株对水相中石油烃的降解率在降解时间为20 d时可达到31.5%~54.7%。对菌株的降解基因检测结果表明,当降解菌中同时含有双加氧酶和单加氧酶控制基因时,菌株对石油烃显示出较强的降解能力。     

三江平原湿地沉积有机碳密度和碳储量变异分析

论文研究了东北三江平原3类典型湿地共16个沉积物剖面有机碳的分布特征。结果表明,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽的储碳层厚度分别为11～29、18～58和70～130cm;其有机碳含量(单个剖面平均)分别为29～75、124～348和187～389g/kg(干物质计);有机碳密度(单个剖面平均)分别为31～48、35～59和49～94kg/m³。3类湿地淀积层的有机碳含量和密度都很低且较稳定。由于有机碳含量的差异,不仅3类湿地之间而且同一类型湿地的不同剖面间有机碳密度的差异也十分明显。储碳层厚度及有机碳密度的空间变异性是导致湿地有机碳储量估算不确定性的主要原因。根据研究结果估算,沼泽化草甸、腐殖质沼泽和泥炭沼泽储碳层单位面积碳储量分别约为8×10³、18×10³和72×10³t/km²,其变异系数分别约为40%、49%和34%;“储碳层+1m淀积层”的单位面积碳储量分别约为17×10³、27×10³和83×10³t/km²,其变异系数分别约为16%、39%和27%。表明以“储碳层+1m淀积层”深度来估算碳储量能较合理地反映湿地沉积物有机碳的蓄积特征。结果还表明,以1m作为统计深度将在很大程度上低估湿地的碳储量。     

废旧电容器封存点土壤中的PCBs污染特征和健康风险评价

以某废旧电容器封存点为例,研究了废旧电容器封存点土壤中PCBs的污染特征以及类二英类PCBs的毒性风险,并应用健康风险模型评估了居住用地和工业用地方式下封存点土壤PCBs污染对人体的致癌和非致癌风险.结果表明:封存点0~30 cm、30~100 cm及200~250 cm土壤中ΣPCBs平均浓度分别达到6.23、19.3和1 540 mg·kg-1,并以3~4氯代PCBs为主.毒性当量结果表明,封存点ΣWHO-TEQ最高达到457μg·kg-1,具有较高的毒性风险,其中PCB126是封存点土壤中总TEQ的主要贡献者.健康风险评价结果表明,在居民用地方式下,多种暴露途径导致的儿童及成人的累积非致癌风险(0.927~1 760)几乎都超过可接受非致癌风险水平,其中儿童为最敏感受体.工业用地方式下,除表土以外,工人的累积非致癌风险均超过了可接受水平.居住和工业用地方式下土壤中PCBs的总致癌风险均超过了可接受风险水平(10-6~10-5).不同土地利用方式下对于所有人群,经口暴露的致癌和非致癌风险都最大.     

南京地区冬夏季大气重污染个例对比分析

本文研究了南京仙林地区在秸秆焚烧、逆温造成的大气污染的特征,分析了不同时期大气各成分的浓度变化.秸秆焚烧产生的大气污染事件中,颗粒物浓度上升最为显著,其中PM10的浓度最高可达0.65mg/m3,污染持续时间约36h.冬季污染期持续更长,但颗粒物峰值小于夏季,PM10浓度约在0.4mg/m3.根据Fernald方法反演得到的激光雷达消光系数计算不同高度AOD表明,秸秆焚烧造成的污染在空间上的分布较为均匀而冬季污染期近地表AOD的贡献超过40%.后向轨迹分析表明了污染期的气团在1500m高度的来源和1000m之下有差异,48h内的来源距离较短,近地表的大气质量受到周边地区的影响大,非污染期的气团垂直高度上性质较为均一,来源较为一致,来源距离较长.     

有机改性镁铝层状氢氧化物对酸性橙Ⅱ的吸附研究

采用共沉淀法合成以十二烷基硫酸根为层间阴离子的有机改性镁铝层状双金属氢氧化物(LDHs-SDS),对其进行XRD、FT-IR表征,并研究其对水中阴离子染料酸性橙Ⅱ的吸附特性,探讨了吸附剂投加量、初始pH值、染料浓度、温度、吸附时间等因素对酸性橙Ⅱ吸附性能的影响.结果表明,LDHs-SDS对酸性橙Ⅱ染料废水具有明显的脱色效果,25℃下,0.2 g·L-1和0.4 g·L-1的LDHs-SDS对浓度为100 mg·L-1和200mg·L-1染料的脱色率可分别达到97.41％和97.13％.在pH为3～11之间,吸附效果良好;吸附在2h内完成;LDHs-SDS对酸性橙Ⅱ的饱和吸附量为486.44 mg·g-1.吸附规律较好地符合Langmuir吸附等温方程,吸附反应为吸热反应,且吸附过程符合拟二级反应动力学方程.在阴离子染料去除方面,LDHs-SDS显示出较好的应用前景.     

上海市浦东城区二次气溶胶生成的估算

利用2010年5～10月不同日最高O3小时浓度(O3,max)下PM10浓度变化评估不同O3浓度水平下二次气溶胶生成量.CO作为一次颗粒物的标志物,O3作为光化学反应水平的指示物种.结果表明不同光化学水平条件下,PM10中一次与二次气溶胶浓度及比例存在较大差异.随着光化学水平的增加,PM10中一次气溶胶排放浓度增长不大(0.036～0.044 mg.m-3),二次气溶胶的生成量却呈数倍增长(0.018～0.055 mg.m-3);二次与一次气溶胶浓度的比例也从49.8%增加到124.5%.O3,max出现的时间也随着光化学水平的增强由13:00推迟到14:00,二次气溶胶生成的主要时段也从11:00～20:00增加到09:00～20:00;此外,PM2.5中主要组分SO24-、NO3-、OC等比例随着光化学水平(即O3,max浓度)的不同而存在一定差异,当O3,max<0.10 mg.m-3时,PM2.5主要由12.0%有机碳(OC)、18.7%硫酸盐、13.1%硝酸盐和4.5%元素碳(EC)组成,而O3,max>0.20mg.m-3时,PM2.5主要由20.0%有机碳(OC)、22.9%硫酸盐、23.1%硝酸盐和4.7%元素碳(EC)组成.说明SO24-、NO3-、OC受光化学水平影响较大.     

废水处理不同脱氮路径盐分形成与影响因素分析

我国工业废水处理的目标不仅是通过消除污染物降低生态风险,还期望通过脱盐技术实现水回用,处理过程中盐分的形成及其减量对于技术的经济性具有重要意义.以生物脱氮不同路径盐分形成与影响因素的分析为研究对象,以电导率作为盐分削减的指标,以NH~+_4-N、NO~-_2-N、NO~-_3-N、SCN~-作为考察的污染物,把总氮去除作为目的,从电子供体种类/比例、碳源、碱和磷盐的投加量以及水力停留时间(HRT)等主要因素对传统硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化3种工艺进行对比研究,讨论了模拟焦化废水原位减盐的效果.结果表明:①以目标去除进水中200 mg·L~(-1)NO~-_2-N/NO~-_3-N为基准,3种脱氮路径盐分削减能力顺序为:厌氧氨氧化(41.97%)短程反硝化(26.12%)传统反硝化(11.16%);②在最优工况条件(NO~-_2-N/NH~+_4-N=1.33,c(NaHCO_3)=100 mg·L~(-1),HRT=18 h)下,厌氧氨氧化的减盐率、NO~-_2-N和NH~+_4-N的降解率均达到最佳,分别为41.97%、100%和99.38%;③相比较于单一的SCN~-或者苯酚,SCN~-与苯酚共同作为电子供体的脱氮减盐效果更佳;④SCN~-∶苯酚的电子供体比例为1∶3,HRT=38 h时,短程反硝化与传统反硝化脱氮减盐效果同时达到最优,其中短程反硝化的减盐率、NO~-_2-N及SCN~-的降解率分别为26.12%、82.95%、100%,传统反硝化的减盐率、NO~-_3-N及SCN~-的降解率分别为11.16%、100%、100%.研究工作可为寻求废水处理优化的脱盐路径提供指导.     

长期不同施肥对稻田土壤有机碳矿化及激发效应的影响

通过室内模拟培养实验,结合14C同位素标记技术,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(ST)这3种施肥处理下稻田耕层土壤有机碳矿化特征及其对添加外源葡萄糖的响应特征.结果表明,56 d培养实验结束时,CK处理土壤累积矿化率(土壤原有有机碳累积矿化量/土壤总有机碳含量)达到1. 64%,而NPK和ST处理较CK处理显著降低了0. 34%和0. 39%(P 0. 05),表明长期施肥对土壤碳有一定的固持作用.长期不同施肥处理土壤对添加外源葡萄糖的响应有所不同,表现出了不同程度的激发效应.随着培养时间的推移,3种处理土壤碳矿化的激发效应由负激发效应逐渐转为正激发效应. 56 d时,ST和NPK处理土壤的负累积激发效应比CK分别显著提高了22. 07和9. 05倍(P 0. 05).结构方程模型分析表明,土壤NH+4-N和DOC含量主要通过影响土壤MBC和MBN含量间接影响土壤累积激发效应,且NH+4-N对土壤累积激发效应有直接的显著负影响.综上所述,长期施肥降低了稻田土壤原有有机碳累积矿化率,有利于增强稻田土壤碳的固持和积累,秸秆还田加化肥效果更加明显.