水铝钙石对不同镉污染农田重金属的钝化效果及机制

水铝钙石(Ca-Al-LDHs)是一种新型的层状复合金属氢氧化物,具有较大的比表面积、良好的阴离子交换性能和高稳定性的优点.本研究选择高Cd污染农田、中Cd污染农田和低Cd污染农田3种不同Cd污染水平的自然农田土壤作为研究对象.通过室内钝化实验,探讨水铝钙石对3种Cd污染农田土壤Cd、Pb、Zn有效态的变化规律以及形态转换的影响,进一步采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)初步探讨其钝化机制.结果表明,在高中低这3种Cd污染土壤中,水铝钙石均能够增加土壤pH,降低Cd、Pb和Zn的有效态含量,其中Cd有效态含量最大降幅分别为97. 7%、96. 3%和91. 8%.水铝钙石促使高Cd污染土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态转化成活性低的碳酸盐结合态、铁锰氧化态和残渣态,高Cd污染土壤的钝化效果优于中低污染土壤.水铝钙石的吸附作用、层间离子交换作用以及表面羟基和羧基等活性官能团的配位反应,在很大程度上降低了土壤重金属的生物有效性.因此,水铝钙石可有效应用于Cd、Pb、Zn等重金属污染农田的钝化修复.     

基于GWRK的土壤有效磷空间预测及其超标风险评估

以江苏省金坛区土壤有效磷的空间预测为例,构建地理加权回归克里格（GWRK）模型,即采用地理加权回归（GWR）来量化土壤有效磷与主要土壤因子（即：土壤全磷、土壤pH值和土壤有机质）之间的局部空间关系,并结合局部回归残差的插值结果来预测土壤有效磷的空间分布状况.GWR结果显示主要土壤因子对土壤有效磷含量的影响程度随空间位置的变化而变化.同时,采用独立验证样本对比GWRK模型和普通克里格（OK）模型的空间预测精度.结果显示,GWRK预测结果具有更低的平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）和更高的Pearson相关系数（r）,且较OK预测结果的相对提高指数（RI）为19.61%.此外,根据GWRK预测结果,对金坛区土壤有效磷含量的超标风险进行了评估.结果表明土壤有效磷含量超过其环境安全阈值（40mg/kg）的区域集中分布在金坛区北部,其面积为175.58km²,约占金坛区总面积的18%.因此,GWRK模型能有效评估区域土壤元素有效量空间分布状况,且GWR局部空间回归系数能为区域土壤元素有效量的调控提供更精确空间决策支持.     

禹城地区土壤铅含量空间分布的指示克里格估值

以鲁西北禹城地区土壤重金属Pb含量为例,针对其存在特异值与偏态分布的特点,利用指示克里格法研究了土壤Pb含量小于特定阈值的条件概率分布,分析了该地区土壤Pb含量的空间分布特征,并对普通克里格和指示克里格的估值效果进行交叉验证。结果表明：研究区土壤Pb含量总体较低,未超过国家标准的限值,但不同部位土壤Pb含量差异较大;普通克里格法和指示克里格法形成的土壤Pb含量空间分布格局相似,但普通克里格法的平滑效果强于指示克里格法;研究区域土壤环境质量总体良好,Pb含量高值区主要集中在各乡镇驻地附近的农田;指示克里格对土壤Pb含量空间估值的精度优于普通克里格,指示克里格法更适用于原始数据呈非正态分布且特异值对估值结果有较大影响的土壤属性。本研究结果为该地区土壤环境质量评价和重金属污染防控提供科学依据。     

农田土壤重金属污染评价方法研究--以长江三角洲典型县级市常熟市为例

在工业化、现代化过程中,经济发达地区土壤污染是一个十分值得重视的问题,如何合理、恰当地对这些地区的土壤环境质量进行评价也是众所关注和值得探讨的。为此,以长江三角洲典型县级市常熟市为研究对象,在探讨土壤环境背景值的含义、确定方法、评价标准的基础上,通过田间采样和室内分析,对常熟市土壤重金属含量进行调查,并以当地土壤环境背景值上限值和GB 15618—1995土壤环境质量标准二级标准值为评价标准,分别对该市土壤重金属中7种重金属元素(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn)污染状况进行评价。结果表明,以当地土壤环境背景值上限值为标准进行评价,7种重金属均有超过背景值现象,其中以Hg、Pb、Cr、Cu和Zn问题较多,超标率达13.6%~20.4%。而以GB 15618—1995土壤环境质量标准二级标准值进行评价,则Cd、Pb、Cu和Zn均有超标,Hg有30.6%的土壤样品超标,As、Cr不超标。因此认为采用双重标准进行土壤环境污染状况的评价,可以较全面地了解当地土壤污染状况。     

园林生物质中离子液体-复合菌剂共降解体系的筛选与构建

园林生物质的绿色高效降解是实现生态系统物质循环的重要环节,离子液体-生物酶作为环境友好型降解体系备受关注.通过合成1-丁基-3-甲基咪唑（[Bmim]）和1-乙基-3-甲基咪唑（[Emim]）型离子液体衍生物,比较了温和条件下各离子液体对园林生物质的溶解再生性.结合复合微生物菌剂开展酶解试验,通过考察酶解率、纤维素酶活力、降解失重率和木质素含量变化等,筛选并构建最优降解体系组合.结果表明,两种离子液体的盐取代物对园林生物质有着较好的溶解再生性,当质量分数为70%~80%时,[Emim]型离子液体-复合菌剂体系的酶解率和酶活力最高.在降解末期,[Emim]Ac_75%和[Emim]FeCl_4·75%体系的降解失重率分别为46.9%和52.6%,均为阳性对照组的1.6倍,同时木质素含量分别减少41.7%和47.2%.[Emim]FeCl_4·75%-复合菌剂体系对园林生物质有着更为显著的降解效应.     

基于GIS的耕地土壤养分贫瘠化评价及其障碍因子分析

论文在山东省禹城市开展的系统土壤调查采样和室内化验分析获得的土壤养分各要素数据信息基础上,在GIS技术支持下,综合利用采样点养分要素和空间信息数据,通过建立土壤"阈值样点"、利用层次分析法(AHP)等方法改进灰色关联等级评价模型,实现了土壤养分贫瘠化评价定量化,引入障碍因子诊断模型对引起禹城市土壤养分贫瘠化的因子进行障碍诊断。评价利用Kriging空间插值技术获取了研究区土壤贫瘠化状况、主要障碍因子的空间分布信息,与实地调查分析结果相符,表明运用该技术方法对土壤贫瘠化评价和障碍因子诊断的可行性和科学性。该法开展的贫瘠化状况评价和障碍因子诊断对土壤资源的科学管理和可持续利用具有积极意义,并可为研究区提升土壤质量提供科学参考。     

我国土壤中的溶态硒含量及其与土壤理化性质的关系

对我国不同地球化学环境,不同生态景观下的48个土壤剖面中的220个土样进行了水溶态硒含量的系统分析。结果表明,我国土壤剖面中水溶态硒含量的范围为2.49～18.10μg/kg,平均值为10.0μg/kg,各土类水溶态硒含量的高低顺序为：铁铝土＞富铁土＞淋溶土＞均腐土＞干旱土。各土类中水溶态硒含量的高低顺序是土壤全硒,pH-Eh,质地,有机质等因素综合作用的结果。     

氧化与还原条件下水稻土重金属形态特征的对比

还原状态下的水稻土被风干处理后氧化还原等性质发生明显变化,对重金属的形态特征产生影响,进而影响对作物有效性的评价.利用BCR连续萃取法研究了张家港市南部不同pH水稻土在还原和氧化条件下Cu、Pb、Ni和Cd的形态变化状况.结果显示,氧化还原对重金属形态分配具有显著影响,而pH对Ni在还原状态下的形态分配有显著影响,对Cu、Pb和Cd形态分布影响不显著.样品经风干氧化处理后,氧化物结合态重金属均表现为不同程度的降低;Cu残渣态比例增加25%,氧化物结合态和有机结合态比例有所降低;Pb有机结合态比例增加33%,残渣态减少33%,酸可提取态和氧化物结合态变化不大;Ni受氧化还原条件影响更为强烈,表现为酸可提取态所占比例降低超过25%,氧化物结合态亦明显降低,残渣态提高超过60%;对Cd的影响主要表现为有机结合态所占比例降低约15%,残渣态提高约35%,酸可提取态和氧化物结合态变化不明显.氧化状态下的重金属形态并不是重金属在田间的真实状况,可能高估了Pb,低估Cu、Ni和Cd重金属在土壤中的危害性.     

基于光谱技术的土壤多参数快速检测进展与展望

传统的土壤采样和实验室分析方法往往工作量大、前处理复杂、测定周期长、时效差、费用高,因此,迫切需要寻找快速、准确的土壤多参数检测方法,以实现多尺度土壤属性数据的快速获取与更新。系统梳理了便携式X射线荧光光谱(PXRF)、可见光-近红外反射光谱(Vis-NIR)、激光诱导击穿光谱(LIBS)和电弧发射光谱(AES)等光谱技术的原理、特点以及在土壤多参数快速检测中的应用及其研究进展。提出,未来在提高现有土壤多参数光谱检测精度和适用性的基础上,应结合ICP-MS等传统实验室方法,综合应用多种光谱技术以及化学计量学、现代信息技术和空间分析技术等,实现区域多种土壤属性的快速获取与实时监测,以满足我国当前土壤多参数、高精度快速检测及土壤质量精细化管理的需要。     

县域尺度土壤铜的有效性及相关影响因素评估

了解土壤重金属相关属性(如全量、有效态含量等)的空间分布状况及相关环境因子对其有效性的空间非平稳影响,对土壤重金属风险区域的划定和空间调控措施的制定具有重要作用.本研究基于张家港市357个土壤样本数据,首先探讨了土壤类型和土地利用类型对土壤有效铜的影响.然后采用普通克里格预测了该区域土壤全铜和有效铜的含量,计算得到其有效性比率(即有效铜/全铜)的空间分布状况,并结合有效铜及其有效性比率划定了土壤有效铜的风险调控区域.最后,采用一种空间局部回归技术,地理加权回归(GWR)探索了土壤有效铜与3个主要土壤因子(即土壤全铜、pH和SOM)之间的空间局部回归关系.结果表明,土壤类型和土地利用类型均对土壤有效铜含量存在一定程度的影响.土壤铜的有效性比率具有较强的空间异质性,其变化范围在13.56%~29.15%.模型对比结果显示,GWR模型较传统的普通最小二乘回归(OLSR)模型具有更高的拟合精度(即较大的决定系数R2,较小的AICc信息准则和残差平方和).GWR分析结果显示,各土壤因子对土壤有效铜的影响在空间上是非稳态的.GWR模型能有效地揭示相关土壤属性对土壤有效铜的空间非平稳影响,其结果可解释局部区域土壤有效铜累积的原因.基于上述分析结果,可以为该研究区域内土壤有效铜的调控提供具体的空间决策支持.