两种设施蔬菜土壤重金属与TOC的预测模型及环境预警值

为了了解设施蔬菜土壤的环境安全性,采用野外调查和室内分析相结合的方法,以河北省永清县蔬菜主产区设施芹菜和西红柿的土壤为研究对象,研究了土壤重金属与总有机碳(TOC)的关系。结果表明,设施西红柿土壤中除Pb分布均匀外,其余重金属Cd、Cr、As、Hg均有明显的变异特征,其中,Hg的变异系数高达85.8%,属于强分异型分布;芹菜土壤中Cd、Pb、Hg均具有分异性分布特征,其中,Hg属于强分异型分布。同样,西红柿和芹菜土壤中TOC均呈现分异性特征。西红柿土壤中Cd质量比与土壤TOC质量比之间呈现显著或极显著的线性、对数、二次函数、幂函数、指数函数正相关,芹菜土壤Cd质量比与土壤TOC质量比之间呈现显著的幂函数和指数正相关,进一步利用呈显著相关的预测模型确定了西红柿和芹菜土壤TOC的环境安全预警值分别为14.65 g/kg和12.06 g/kg。在永清县设施大棚管理模式下,土壤TOC质量比一旦超过该预警值,就预示着土壤存在Cd污染的风险,应及时监测以有效规避重金属污染风险。     

氮肥与DCD配施对棚室黄瓜土壤NH3挥发损失及N2O排放的影响

以传统水氮管理为对照,进行了优化水氮管理条件下氮肥与DCD配施对大棚黄瓜土壤氨挥发损失及氧化亚氮排放的影响研究.试验结果表明,与传统水氮管理相比,优化水氮管理减少了氮肥用量及灌水量,但黄瓜产量并没有降低.各水氮处理的NH3挥发速率峰值出现在施肥灌水后的第3d,添加DCD的各优化水氮处理与传统水氮处理相比,土壤氨挥发累积量分别减少55.97%、43.68%、66.47%,4次追肥后W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD的氨挥发速率峰值与累积量变化范围较小.不同水氮处理的N2O排放通量的峰值均出现在施肥灌水后的第4d,各追肥时期W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD处理,土壤N2O排放通量峰值与N2O累计排放量均显著低于传统水氮处理W1N1,并且3个处理之间不存在显著差异,充分表明优化水氮管理中将氮肥与DCD配施对减少N2O排放起到了显著作用.     

基于EMD的河北省粮食产量波动及其成因的时空多尺度分析

论文利用经验模态分解(EMD)方法对1978年以来河北省粮食产量波动及其成因进行了时空多尺度的分析。从粮食产量波动的趋势量分布来看,1978年以来河北省粮食产量不断增长,但是20世纪90年代后期粮食增长停滞,且有下降趋势。EMD分解结果表明：河北省粮食产量存在4年、6年及11年左右的准周期波动,并以4、6年左右的周期波动为主;在对河北省4个国家二级生态类型区进行EMD分解时发现,Ⅵ₁辽吉西蒙东南冀北山地区与Ⅱ₂冀鲁豫低洼平原区是粮食产量4年左右周期波动的控制地区,而Ⅱ₁燕山太行山山前平原区与Ⅱ₂冀鲁豫低洼平原区,是河北省粮食产量6年左右周期波动的主要控制地区;在对粮食单产和粮食播种面积两个影响因子进行EMD分解时发现,粮食单产是粮食产量4年左右波动的主要控制因子。同时粮食单产也是1978-1993年时段粮食产量6年左右波动的主要控制因子,粮食单产和粮食播种面积的波动叠加交互作用控制着1993-2005年时段粮食产量6年左右波动的变化。对两个尺度的周期性波动分析发现,河北省粮食产量波动幅度近年来不断增加,这将给河北省的粮食供需关系带来巨大的压力。研究的时空分析结果为保证粮食稳定生产具有重要的指导意义。     

河北平原区农田生态系统生产力稳定性及影响因子时序特征——以雄县为例

生产力是农田生态系统的本质特征,为实现农田生态系统生产力持续稳定的增长,把握农田生产力的发展规律,研究农田生态系统生产力稳定性特征,分析影响农田生态系统生产力各因子的时间序列变化规律是十分必要的。论文以1974~2005年河北平原区雄县农村统计数据为依据,运用层次分析法计算农田生态系统生产力指数（API）,采用剩余法剥离生产力波动趋势,从总体上研究农田生产力稳定性规律和时序分布特征;并进一步对影响农田生产力的6个因子波动特征进行比较分析,探索影响农田生产力稳定性的变化规律及其影响机制。结果表明,雄县农田生态系统生产力稳定性从总体上呈现分布比例均衡的趋势,在过去30年中基本处于稳定状态,作物生产供给基本平衡;生产力稳定性并具有从不稳定向稳定发展的阶段性变化趋势;通过对生产力各影响因子的因子指数的波动特征分析,影响该区域农田生态系统稳定性的6个因子中,气候是波动因子,生产投入是稳定因子。     

通辽北部农牧交错生态脆弱区农地利用强度与潜力分析

农牧交错生态脆弱区农业土地利用系统具有高敏感性特点,对其利用强度及潜力分析能够为区域土地可持续利用提供重要支持。论文基于农用地分等成果,在通辽市从北向南选取扎鲁特旗、科尔沁左翼中旗、开鲁县和科尔沁区作为典型区域,分析中国北方农牧交错带生态脆弱区农地产能差异及空间变异规律,并对该地区农地利用强度及增产潜力进行了研究。结果表明:①研究区北部和东北部产能较低,贯穿开鲁县由东北向西南延伸带状区域及科尔沁区沿西辽河分布的带状区域是研究区产能最高的区域;②西辽河平原区各层次产能均高于大兴安岭丘陵区,光、温、水、土等自然因素对产能产生主要影响,县区之间可实现产能差异性小于理论产能,利用和管理水平是产能发挥的根本;③理论利用强度自西南向东北递减,理论利用潜力自东向西递减,可实现产能利用强度自南向北递减,可实现利用潜力西高东低;④研究区中部和东南部属于粮食主产区,应加强农业技术的推广,着重解决土地利用粗放、非法占用耕地的问题;北部丘陵区应因地制宜,对不适耕种的区域建议还林还草,加强生态保护。     

不同栽培条件下印度芥菜对重金属的吸收比较

分别以石英砂(砂培)和潮褐土(土培)为栽培基质,以印度芥菜为供试植物,以巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌为强化微生物,开展盆栽模拟试验,探讨印度芥菜在不同栽培基质条件下对土壤中重金属的吸收规律以及微生物对印度芥菜吸收重金属能力的增效. 结果表明:砂培条件下印度芥菜对重金属的吸收量远大于土培基质,其中Cd表现最为明显;砂培条件下印度芥菜地上部w(Cd)为土培基质中的10.99倍,w(Pb)为6.19倍,w(Zn)为1.72倍;地下部w(Cd)为土培基质中的33.95倍,w(Pb)为28.04倍,w(Zn)为10.61倍. 印度芥菜地下部对重金属的吸收富集能力远高于地上部,约为地上部的1~3倍. 经微生物强化处理后,印度芥菜对重金属Cd、Pb、Zn的富集系数分别增加了0.09、0.09和0.12,说明微生物可强化植物对重金属的吸收. 印度芥菜对重金属吸收潜力较大,但土壤中重金属的生物有效性限制了植物吸收的效率,因此采用微生物强化植物修复土壤重金属污染意义很大.      

缓释型化学氧化剂在地下水DNAPLs污染修复中的应用研究进展

重质非水相有机污染物具有高密度、高毒性、低水溶性和高界面张力的特性,在自然条件下难以降解.缓释型化学氧化剂可以控制反应性化合物的释放,减少氧化剂的非选择性消耗,在地下水低渗透含水层DNAPLs(重非水相液体,dense nonaqueous-phase liquids)污染修复中有巨大的发展潜力.本文通过大量的文献调研,综述了缓释型化学氧化剂的制备方法及其在DNAPLs污染修复中的应用,梳理和总结了高锰酸盐、碱土金属过氧化物、过硫酸盐3类代表性缓释氧化剂的制备方法及其在修复低渗透含水层重非水相有机污染的应用研究现状,并对未来研究提出了建议.     

O_3/BAF工艺系统中有机物生物降解数学模型

研究臭氧预氧化/曝气生物滤池（O3/BAF）联合工艺深度处理实际城市污水二级出水过程中,后续BAF系统中有机物的生物降解数学模型。以有机底物浓度、填料层高度两个基本变量为控制条件,研究BAF的总体运行常数和填料特性常数,得出BAF有机物生物降解动力学方程为（Se/S0）=exp（（-Kn/qSh0））。出水与进水COD浓度比值（Se/S0）的对数与反应器填料高度（h）之间可表达成一次函数关系。在不同的进水浓度（S0）下,根据ln（Se/S0）~h和关系式m=（K/qS0n）,得到方程ln（qm）=-nln（S0）＋lnK。BAF总体运行常数K和填料特性常数n分别为1.708和0.5063。该模型对BAF工艺有如下指导意义：可以根据设计流量、进水有机物浓度和出水浓度,初步确定BAF的尺寸（如横截面积、高度等）。     

滨海陆地生态系统净化功能与价值评估——以黄骅市为例

以生态系统对环境净化的贡献为出发点,将滨海陆地生态系统净化功能价值界定为净化污染物功能价值与大气调节功能价值的总和,选取释放O2、固定CO2、净化硫化物、净化氮氧化物、净化氟化物和滞尘6大生态功能为评价指标,建立滨海陆地生态系统净化价值评估模型,以黄骅市为研究区,运用市场价值法和影子价格法对黄骅市农田、园地、草地和湿地等9类生态系统的净化价值进行评估.结果表明,黄骅市滨海陆地生态系统净化环境价值较大,总价值约为163 454万元;单位面积土地各类净化功能价值由大到小依次为释放O2价值、固定CO2价值和净化污染物价值;从各生态系统类型的单位面积净化功能价值来看,农田、园地、草地和盐碱地的释放O2功能净化价值较高,约0.67元·m-2;盐田固定CO2功能的单位面积净化价值最低,为0.01元·m-2.