物种多样性对植物生长与土壤镉污染修复的影响

土壤重金属污染是当今最为突出的环境问题之一,其中,重金属镉(Cd)已成为我国受污染土壤中最主要的无机污染物之一.植物修复法是去除土壤重金属的重要方法,研究表明,植物物种多样性的增加能促进生态系统功能.那么在Cd污染土壤中,植物物种多样性对植物生长和Cd污染修复会有怎样的影响,其内在机理是怎样的并不清楚.基于此,本研究选择6种本地常见草本植物(荆芥、鸡眼草、短叶水蜈蚣、牛筋草、鸭跖草和细风轮菜),通过室内控制实验研究不同植物物种多样性(1-,2-,3-,6-物种)对植物生长与土壤Cd污染修复的影响.结果表明:植物物种多样性的增加显著促进植物地下生物量和总生物量的积累,并对植物根系形态(根总长、根总表面积、根尖总数与根平均直径)和叶绿素荧光参数(PSII最大光能转化效率F_v/F_m和PSII潜在活性F_v/F_0)有显著的促进作用;植物物种多样性的增加能显著提高植物地上、地下及总Cd含量(积累量)和富集系数;植物物种多样性的增加对植物生长、根系形态指标及Cd的富集具有显著的净效应,且以互补效应为主.本研究选取的是对环境条件要求不高、生长周期短的本地草本植物,可为利用本地常见短世代周期植物进行土壤重金属污染修复提供理论依据.     

九龙江流域氮的源汇时空模式与机理初探

综合运用定位监测、野外试验、模型模拟与GIS技术等手段和方法,定量研究了南亚热带地区九龙江流域和五川小流域氮的大气沉降、河流输送(地表径流)、淋失、反硝化和氨挥发等输入输出(源汇)时空模式与机理.结果表明,九龙江流域氮"源"以化肥与饲料输入为主(占总输入125.6kg·hm-2的86%).氮"汇"以氨挥发和河流输送为主(占总输出72.9kg·hm-2的82%).氮输入后50%以上进入大气和水环境,14.5%通过河流输送至河口与近海.大气氮沉降通量为14.9kg·hm-2,其中干沉降占34%,湿沉降占66%,形成1:2的干湿沉降结构;源于化肥施用与畜禽养殖引起的强烈氨挥发,氮沉降集中在春夏两季(占全年80%),且以铵态氮为主(39%以上).氮的径流输出及河流输送受人为氮输入与水文条件的双重控制,2004年九龙江向厦门海域输送无机氮11.5kg·hm-2,其中90%发生在春夏秋季(同期流量占全年89%);五川小流域总氯径流输出负荷为67.1kg·hm-2,其中85%发生在施肥量大、降雨集中的春夏两季(作物生长期);基流与降雨径流分别贡献25%和75%.总氮淋失负荷为27.5kg·hm-2,占总输入的9%;pH<5的酸性土壤带正电荷导致氮淋失以铵态氮为主(约占40%).九龙江流域反硝化通量为7.7 kg.hm-2,而氮挥发高达42.1kg·hm-2,氨挥发主要来自化肥施用与畜禽养殖(分别贡献50%和39%).减少春夏时期肥料氮的输入(养分管理),有效截留雨季的降雨径流(水文控制)是该流域氮素管理的关键.     

晚期渗滤液脱氮过程中的抑制现象及其消除

对于垃圾填埋过程中高氨氮浓度、低C/N的晚期渗滤液,反硝化碳源不足会造成A/O脱氮系统的亚硝酸积累,导致对氨氧化和亚硝酸氧化过程的抑制作用.A,²/O流程中的厌氧处理对难降解有机物的水解酸化作用可为后续反硝化提供易降解有机碳源,可消除亚硝酸盐的积累及其对硝化过程的抑制.试验表明,厌氧处理可使氨氧化速率和反硝化速率提高约1倍和1.3倍,分别达0.123mgN/(mgMLSSd)和0.0675mgN/(mgMLSSd),TN去除率由8%提高到15%.使浓度高达1000mg/L的氨氮,在0.138mgN/(mgMLSSd)的进水负荷下较为彻底地氧化为安全的硝酸盐.     

我国主要蔬菜和粮油作物的砷含量与砷富集能力比较

根据国内外文献报道,对蔬菜和粮油作物中砷的累积特点和富集能力进行总结和分析.结果表明.清洁区和污染区蔬菜的砷含量变幅分别为0.001-1.07 mg·kg-1和0.001-8.51 mg·kg-1(鲜重),均值分别为0.035 mg·kg-1和0.068 mg·kg-1不同种类蔬菜的砷含量由大到小,依次为:叶菜类>根茎类>茄果类>鲜豆类;清洁区和污染区粮油作物的砷含量变幅分别为0.001-2.20 mg·kg-1和0.007-6.83 mg·kg-1(干重),均值分别为0.081 mg·kg-1和0.294 mg·kg-1,其中水稻的砷含量显著高于小麦和玉米.从富集系数来看,叶莱类蔬菜的砷富集系数最高,芹菜、蕹菜、茼蒿、芥菜等蔬菜的抗砷污染能力较弱.粮食作物玉米的抗砷污染能力较强.与蔬菜砷限量标准(GB4810-1994)相比,我国砷污染区的蔬菜中有32.2%的样本砷含量超标,其中叶菜类和根茎类的超标率分别为47.9%和12.8%.与粮食砷限量标准(GB4810-1994)比较,我国污染区粮油作物的样本砷超标率为34.8%,其中水稻的超标率高达42.9%.玉米和小麦的超标率均高于20%.     

太湖底泥疏浚的水环境质量风险性分析

采用基于因子分析的主成分分析法将五里湖的16个水质参数概括为5个主成分,研究了各主成分以及其综合主成分在疏浚前后的变化,并以此为依据就底泥疏浚对水环境质量的影响进行了评价.结果表明,疏浚过程中,五里湖疏浚区的综合主成分得分最高,为1.15,水质综合排名在最后,水体色度和污染指数(F1)也达到最高值5.0;同时对照区综合主成分得分以及水体污染和色度指数(F1,F2)也相应升高,水质质量明显下降;这说明疏浚运作具有促进表层沉积物发生再悬浮和扩散作用,以及沉积物中内源性营养盐和重金属离子的释放作用.采用Monte Carlo随机采样法,利用平衡分配模型模拟和预测了疏浚过程中悬浮沉积物中重金属离子释放的阈值,结果表明疏浚过程中大部分重金属离子由悬浮沉积物向水体中释放的风险性较高,可信度达到90%以上,尤其是重金属离子Ni²⁺以及非金属污染物As释放的风险性较大,其可能的释放量分别分布在各自地表水环境质量标准EQS的28.6%～+∞之间和34%～+∞之间,说明底泥疏浚具有导致五里湖水体环境质量短期恶化的风险.此外,Monte Carlo随机采样分析方法应用也许可为湖泊底泥疏浚生态风险评价提供一条新的途径.     

城郊农业生态系统中茎菜类蔬菜对重金属镉的累积特征及品质表现

为探索城郊区农业土壤重金属镉(Cd)的生态阻控技术,结合田间试验、盆栽试验和室内分析测定等手段,以蔬菜茎叶部分Cd含量、富集系数、转移系数、单株生物量、茎叶维生素C含量、还原糖含量等因子为考察指标,分析13个红菜薹品种、5个莴笋品种和4个芹菜品种的Cd积累特征和品质表现.结果显示,两种Cd水平下(土壤总Cd分别为0.43 mg/kg和3.00 mg/kg),供试蔬菜茎叶部Cd含量不论是种间还是种内均差异显著(P<0.05).三大类供试蔬菜茎叶Cd含量与富集系数的大小均为芹菜>莴笋>菜薹,且在低Cd水平下,菜薹的生产性能及品质指标也为最优.在13个菜薹品种中,低、高Cd水平下茎叶平均Cd含量分别为0.021 0 mg/kg和0.302 1 mg/kg.13个菜薹品种的聚类分析结果显示,金秋红3号、钟声红和二早子属于弱吸收低积累Cd品种.且金秋红3号在低Cd条件下还有较高的品质表现,其可食部位维生素C含量和还原糖含量分别达到77.2 mg/100 g和19.44%.在本研究设置的高、低Cd条件下,供试蔬菜品种的Cd积累特性、品质特征以及生物量指标都具有较强的一致性,集合这些指标应用于筛选弱吸收低积累Cd的茎菜类蔬菜品种是可行的.因此,挖掘作物自身潜力,基于植物不同种及品种吸收积累重金属Cd的基因型差异,利用弱吸收低积累重金属的作物品种,在轻度或中度重金属污染农田中进行作物生产,可以降低Cd等重金属元素经农产品进入人类食物链的风险.     

改性沸石(Na-Y型)对Ni2+的吸附行为

将天然沸石熔融制得新型改性沸石(Na-Y型),研究Na-Y型沸石对Ni2 的吸附行为.结果表明,对Ni2 的饱和吸附量,Na-Y型沸石为31.04mg·g-1,而天然斜发沸石和Na型沸石(NaCl改性)仅为3.60mg·g-1和7.64 mg·g-1.Na-Y型沸石对Ni2 的等温吸附行为符合Freundlich方程.对溶液中Ni2 的吸附量在初始阶段(0-5h)快速上升,而后趋于平缓.共存阳离子对Na-Y型沸石吸附Ni2 的影响为:Co2 》Ca2 》Fe3 》 K .     

净化铁锰氨生物滤池内氨氮转化途径

为考察净化铁锰氨生物滤池内NH₄+-N的转化途径,利用氮素计量关系和沿程试验研究了净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss(氮损失)的原因和NH₄+-N转化途径. 结果表明,净化铁锰氨生物滤池内DO消耗异常,TN_loss不守恒,当进水ρ(NH₄+-N)平均值分别为1.262、2.296、3.111 mg/L时,NLR(氮损失率)分别能达到7.89%、12.91%、17.73%. 利用硝化反应和CANON(全程自养脱氮)方程式计算得出理论TN_loss和TDOC(理论耗氧量),与实际TN_loss和ADOC(实际耗氧量)的差值分别小于±0.030、±0.10 mg/L,各阶段NH₄+-N 通过CANON途径转化的比例分别为48.58%、60.77%、68.10%,硝化反应和CANON途径共同参与了NH₄+-N转化. 沿程试验结果表明,整个试验阶段,NO₂--N在滤层中均有积累,并在滤层厚度为10~18 cm内出现NO₂--N和NH₄+-N共存的现象,进一步证明CANON途径是净化铁锰氨生物滤池内产生TN_loss的原因.      

钱塘江(杭州段)水中有机氯农药残留污染特征及健康风险评价

利用气相色谱法对采集于2013年5月、7月和11月的钱塘江(杭州段)表层水中10种有机氯农药(OCPs)残留进行了分析,初步明确其组成特征及来源,并对其健康风险进行了评价.结果表明,钱塘江(杭州段)水体中检出5种微量的OCPs,检出频率最高的是β-HCH和δ-HCH.14个采样点均有不同浓度检出,钱塘江干流∑OCPs的浓度范围在1.31~6.68 ng·L-1,属低污染水平,3条主要支流∑OCPs的浓度范围则是1.32~4.23 ng·L-1.钱塘江(杭州段)水体中OCPs污染空间分布各异,上游兰江点位及桐庐县、富阳市境内各点位总体浓度相对较高.通过特征组分比例可确认HCHs污染主要源于农田中使用有机氯类农药的降解残留及新的林丹污染输入,且非固定污染源输入.利用EPA推荐方法对通过饮水和皮肤接触途径摄入钱塘江水体中OCPs的健康风险进行评价:非致癌健康风险指数介于8.56×10-5~1.82×10-3,根据评价标准均未超标;致癌健康风险指数在3.96×10-8~1.93×10-7,均位于可忽略风险范围内.结果表明钱塘江(杭州段)作为饮用水水源,其水体中OCPs残留引起对人体产生的致癌、非致癌健康危害可忽略.     

LY12CZ铝合金腐蚀损伤的概率分布及其变化规律

采用铜加速乙酸盐雾试验方法对LY12CZ铝合金腐蚀行为进行了研究。结果表明：腐蚀深度服从Gumbel分布、正态分布、威布尔分布和对数正态4种分布。选用正态分布描述了LY12CZ铝合金在盐雾环境下的腐蚀损伤的分布特性,并得出了不同置信度和可靠度下腐蚀深度随时间变化的规律。