湘中典型稻田系统Cd平衡分析

运用大田定位试验的方法,研究了典型稻田系统Cd污染发展趋势.于2015-11～2018-11逐月采集大气沉降及灌溉水样,同时多次采集肥料、土壤及水稻样,监测分析样品中Cd含量,研究湘中典型稻田系统Cd输入输出平衡情况.结果表明,稻田系统Cd通过灌溉水、大气沉降和肥料等途径输入,年均输入量为8. 735 g·(hm2·a)-1,其中大气沉降为主要来源,占总输入的69. 15%～82. 04%,平均为76. 61%,其次是灌溉水占12. 62%～23. 66%,平均为16. 94%,肥料占5. 34%～7. 19%,平均为6. 45%;稻田系统Cd通过地表径流、土壤下渗和水稻地上部分收获途径输出,年均输出量为7. 093g·(hm2·a)-1,水稻地上部分收获占总输出的85. 27%～95. 02%,平均为89. 69%,其次是地表径流4. 57%～13. 96%,平均为9. 41%,土壤下渗输出的Cd最少,为0. 41%～1. 51%,平均0. 90%.结果表明,研究区稻田系统Cd为净输入,土壤Cd污染形势仍在加剧.稻草还田与稻草移除将对土壤Cd平衡产生重要影响,稻草移除可以减缓土壤Cd污染发展趋势.     

水稻不同生育期根际及非根际土壤砷形态迁移转化规律

选取湖南某矿区污染稻田土,以盆栽试验的方式,采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)和砷形态分析分级测定法,研究了水稻(Oryza sativa L.)各生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、成熟期)根际和非根际土壤中砷的赋存形态及转化规律.结果表明:1随着水稻生育期的延长,根际及非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均逐渐上升,且非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均高于同时期根际土壤.2水稻各生育期根际和非根际土壤中交换态砷(AE-As)含量均低于水稻种植前,并随着水稻生育期的延长逐渐上升.与水稻种植前相比,铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)和钙型砷(Ca-As)含量在水稻种植后逐渐上升,但并不显著.残渣态砷(O-As)和总砷(T-As)含量在水稻种植后逐渐下降,在根际土壤中下降了37.30%和14.69%,在非根际土壤中分别下降了31.38%、8.67%.3在水稻不同生育期,土壤中各形态砷含量均表现为:残渣态铁型砷铝型砷钙型砷交换态砷.在p H值为5.0~5.8的范围内,各砷形态和砷TCLP提取态含量与p H值之间大都呈极显著或显著正相关,但根际土壤中钙型砷与p H值的相关关系较差.     

外源锌对水稻各部位镉吸收与累积的拮抗效应

为探明外源锌(Zn)对镉(Cd)污染稻田系统Cd吸收累积的影响,采用盆栽试验,向轻度(Cd含量为0.50 mg·kg~(-1))和中度(Cd含量为1.50 mg·kg~(-1))Cd污染土壤中施用不同浓度的外源Zn,研究Zn对土壤、水稻根表铁膜和水稻各部位中Cd、Zn含量变化的影响,探讨外源Zn对Cd污染稻田系统Cd吸收累积的交互作用.结果表明,在2种Cd污染土壤中,施用外源Zn显著降低了湘晚籼12糙米Cd含量,降低幅度为13.4%～78.4%;在轻度Cd污染土壤中,施用外源Zn显著降低了威优46糙米Cd含量,降低幅度为14.7%～79.8%,而在中度Cd污染土壤中,当外源Zn浓度超过40 mg·kg~(-1)将增加威优46糙米Cd含量;在2种Cd污染土壤下均显著增加2种水稻根表铁膜数量,分别增加14.7%～85.9%、5.8%～61.2%;但对土壤交换态Cd含量无显著影响.在2种Cd污染土壤中,2种水稻各部位Cd/Zn比值与Cd含量正线性相关,且各部位Cd/Zn比值呈下降趋势,2种水稻糙米、茎叶间Cd-Zn拮抗作用显著.轻度Cd污染土壤中,施加外源Zn可以降低湘晚籼12和威优46糙米中的Cd含量;中度Cd污染土壤中,外源Zn仍然可以降低湘晚籼12糙米Cd含量,而当外源Zn施加量高于40 mg·kg~(-1)时将增加威优46糙米的Cd含量.     

基于SHEL模型和神经网络的空中交通管制风险预警研究

空中交通管制安全是确保飞行安全的重要因素。为提高空中交通管制系统的安全性,依据风险管理理论,建立了空中交通管制风险预警模型。根据SHEL模型对风险因素进行分析,建立了风险预警指标体系,在指标体系基础上引入神经网络评估方法,构建了空中交通管制风险预警模型,最后选取某基层空管机构数据样本,实现了预警模型的训练与检测。实例表明,预警结果与实际评价结果相吻合,达到了所需的精度。     

酒石酸与农艺刈割联合辅助象草植物修复镉污染土壤的效应以及对土壤微生物群落的影响

针对重金属镉(Cd)污染耕地,选择适宜的经济作物并配套低生态风险辅助技术边生产边修复,对保持耕地种植属性和区域经济水平意义重大.为研究酒石酸和农艺刈割辅助象草(Pennisetum purpureum Schum)植物修复Cd重度污染的效果,在湖南东部地区某Cd污染农田开展象草的田间种植试验,分析酒石酸施用(单次施用0、1.25和2.5 mmol/kg)和农艺刈割(0、1和2次)单一或联合处理对土壤基本理化性质、象草Cd含量、象草生物量、象草Cd提取量和土壤微生物群落结构的影响.结果表明：(1)与实验田背景值相比,象草种植、酒石酸和刈割处理能够使土壤pH降低0.07～0.47个单位、土壤总Cd含量降低0.62%～39.72%,同时土壤有效态Cd含量增加1.25%～27.25%.(2)酒石酸施用有利于象草总生物量的增加,刈割则相反,但二者都增加了象草茎Cd含量,尤其是刈割处理,均是最后一茬收获的象草茎Cd含量较前茬更大,最高达8.94 mg/kg.(3)酒石酸施用量为1.25 mmol/kg且未刈割时,象草地上部位生物量最大,单位面积生物量最高达99.67 t/hm2(单株达3.80 k...     

复合改良剂对稻田Cd、As活性与累积的协同调控

为同时降低水稻糙米中Cd、As含量,以达到国家标准食品污染物限量标准,选取湘南某矿区Cd-As复合污染稻田土壤,以盆栽实验研究复合改良剂QFJ(羟基磷灰石+沸石+酸改性炭化秸秆)对土壤中Cd、As生物有效性及对水稻各部位累积Cd、As的影响,探讨QFJ对土壤Cd、As生物活性与稻米Cd、As累积的协同调控.结果表明:施用QFJ降低了水稻糙米中的Cd、As含量,施加量2g/kg时,糙米中Cd、As含量分别为0.19mg/kg和0.14mg/kg,均低于对照组的0.49mg/kg和0.27mg/kg,且同时低于0.2mg/kg,达到了国家标准食品污染物限量标准.施用QFJ提高了土壤pH值0.02~0.68单位,增加了土壤CEC、OM含量,同时土壤中Cd 的酸可提取态、交换态及TCLP提取态含量分别降低了7.3%~32.5%、12.6%~39.8%和40.7%~60.1%,对As的交换态和TCLP提取态含量的影响趋势是先降低后增大.糙米中Cd含量与土壤中Cd的3种提取态含量存在极显著正相关关系,As含量与其土壤中TCLP提取态含量存在极显著正相关关系.当QFJ施加量在2g/kg水平时,土壤中Cd、As的生物活性可协同控制在较低水平,从而同时降低了糙米中Cd、As含量.施用QFJ使得Cd在水稻根表铁膜中的含量呈增大趋势,在水稻其他部位含量呈减小趋势;As在谷壳中含量呈减少趋势,在其他各部位呈先减小后增大的趋势.水稻吸收的Cd和As大部分累积在根部和茎叶部,各部位Cd累积率大小是白根 > 茎叶 > 糙米 > 谷壳,As是茎叶 > 白根 > 糙米 > 谷壳.根据Cd-As污染程度不同,可考虑施用2~4g/kg QFJ以达到水稻的安全生产.     

秸秆离田对水稻Cd吸收累积的影响与摄入健康风险评估

秸秆离田能增加稻田土壤中镉(Cd)的输出.本研究在2种不同Cd污染程度稻田开展田间试验,设置5种处理研究秸秆离田措施对水稻Cd吸收累积及稻米摄入人体健康风险的影响.研究结果表明:(1)相比与秸秆还田处理,秸秆离田处理提高了轻度和中重度Cd污染稻田土壤pH值0.13～0.58个单位,降低了秸秆分解的产酸作用,降低了土壤酸化效应;秸秆离田降低土壤有机质含量0.68%～19.48%,减少了有机质溶解带来的活性Cd可能.(2)秸秆离田处理显著影响轻度和中重度Cd污染稻田土壤Cd赋存形态,T1～T4处理使酸可提取态Cd占比分别降低0.74%～7.52%和5.70%～16.34%,残渣态Cd占比分别提升4.59%～14.40%和5.96%～18.49%;降低了土壤Cd的迁移性和生物可利用性,也提高了Cd的稳定性.(3)秸秆离田处理使轻度和中重度Cd污染稻田糙米Cd含量分别降低14.47%～40.13%和18.21%～25.33%,水稻植株Cd积累量分别降低20.53%～63.41%和15.05%～34.95%,降低了成人和儿童的稻米食用的人体健康风险THQ值.因此在Cd污染稻田长期实施秸秆离田措施...     

组配改良剂联合锌肥对土壤-水稻系统镉迁移转运的影响

选取湖南省长沙市北山镇某中重度Cd污染稻田进行田间试验,通过连续种植早晚两季水稻,研究了组配改良剂LS （石灰石+海泡石）,同时结合土施Zn肥和叶面喷施Zn肥对水稻Cd吸收的影响.结果表明：①施用LS （2250 kg·hm^-2和4500 kg·hm^-2）的各处理均能使早、晚稻土壤pH值增加0.28~1.26个单位,土壤CEC增加7.7%~33.4%,而土施Zn肥（90 kg·hm^-2）和叶面喷施Zn肥（0.2 g·L^-1和0.4 g·L^-1）对土壤pH值无明显影响.②基施LS的各处理能使早、晚稻土壤中TCLP和CaCl₂提取态Cd含量分别降低11.5%~38.8%和24.0%~81.0%,土施Zn肥和叶面喷施Zn肥对土壤Cd两种提取态含量无明显影响.③单一处理均能显著降低糙米Cd含量,但降低效果均不如联合处理,组配改良剂LS联合Zn肥的处理（L1Z1F1、L1Z1F2、L2Z1F1和L2Z1F2）使早稻和晚稻糙米Cd含量分别降低64.9%~67.5%和56.1%~80.6%,其中L2Z1F1（4500 kg·hm^-2的LS+90 kg·hm^-2的Zn肥+叶面喷施0.2 g·L^-1的Zn肥）处理效果最佳.④各处理下水稻各部位Cd/Zn比显著降低,糙米中Cd/Zn比值与Cd含量呈极显著正线性相关,说明各部位中Zn含量的增加是稻米Cd含量显著降低的关键原因之一.组配改良剂联合Zn肥修复技术能有效阻隔水稻对Cd的吸收和转运,降低水稻糙米Cd含量,是一种能有效实现中重度Cd污染稻田安全利用的技术模式.     

球磨铝/聚四氟乙烯的热性能和失效研究

目的 研究高活性铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)含能材料在常温条件下的存贮能力.方法 采用高能球磨法,制备Al/PTFE复合物,对其进行温度加速老化试验.采用差热分析方法,研究该材料在不同老化时间段的放热性能,并对其失效时间进行评估.结果 球磨制备的样品组分间的反应模式为气固相反应.干法球磨制备得到的样品具有较高的放热量和较长的贮存寿命,放热量为1.82 kJ/g,在老化时间4 a以内的放热性能损失不超过20％.湿法球磨制备得到的样品具有很高的反应活性,放热量达到2.86 kJ/g,但是老化1 a后就发生明显失效.结论 以干法球磨的样品放热能力较低,但其能够在更长的时间内保持反应活性,更加适合于长期贮存.     

施用组配固化剂对盆栽土壤重金属交换态含量及在水稻中累积分布的影响

通过盆栽试验,研究组配固化剂石灰石+海泡石在不同施用量(0、1.0、2.0、4.0、8.0、16.0 g·kg-1)下,盆栽土壤中重金属Pb、Cd、Zn交换态含量的变化与在水稻根、茎、壳和糙米的累积分布.结果表明:①土壤中Pb、Cd和Zn交换态含量随着组配固化剂施用量的增加呈明显降低趋势,交换态含量较对照分别降低了15.3%~99.9%、9.2%~99.9%和7.0%~99.9%,有效缓解了水稻对土壤Pb、Cd和Zn的吸收.②水稻生长状况得到改善,株高随组配固化剂施用量的增加逐渐上升.施用量在1.0 g·kg-1时,谷粒产量最大,与对照相比,增产60.4%.水稻各器官对Pb、Cd、Zn的吸收随施用量的增加逐渐下降;与对照相比,施用1.0~16.0 g·kg-1的组配固化剂后糙米中Pb、Cd和Zn含量下降幅度分别为2.2%~13.1%、29.3%~79.3%和19.5%~43.3%.