农田土壤除草剂污染的修复技术研究进展

除草剂主要用于保护农作物免受杂草的侵害,是现代农业生产中用量最多的一类农药.然而,随着全球粮食需求的增加,除草剂的用量逐年增大,药效也不断增强,导致除草剂在农田土壤中出现累积、迁移转化和毒害作用等问题.为了降低除草剂给土壤-作物系统带来的生态风险,根据除草剂污染特征和区域农业生产规律研发绿色低碳修复技术,是目前生态环境领域需要关注的问题.基于此,整理了近年来关于农田土壤除草剂污染治理的相关报道,重点分析了修复技术的研究进展和应用案例,并对除草剂修复领域未来的发展动态进行了展望.目前应用于农田除草剂的修复技术主要有基于微生物修复、酶修复和植物修复的生物修复技术,以及基于生物炭基材料的吸附固定技术.其中,生物修复技术的发展相对成熟,已经应用于实际农田除草剂的修复治理工作,并形成了成功的修复案例.为了提升对农田土壤除草剂污染的修复效果,修复技术逐渐从单一模式向物理化学-生物多技术耦合模式发展,以充分发挥多技术集成应用的协同作用.     

南京北郊工业乡村混合区秋季边界层VOCs垂直分布特征

利用2020年秋季南京北郊低对流层(0～1 000 m)VOCs探空实验数据,分析了该地区VOCs垂直廓线分布及其日变化、光化学反应性等特征.结果表明,φ(VOCs)随高度升高而降低(72.1×10^-9±28.1×10^-9～56.4×10^-9±24.8×10^-9).各高度上烷烃占比最大(68%～75%),其次为芳香烃(10%～12%)、卤代烃(10%～11%)、烯烃(3%～7%)和乙炔(2%).边界层日变化对VOCs廓线影响较大,早晚较低的边界层致使VOCs在近地面累积,而在上部体积分数较低;午后VOCs的垂直分布则较均匀.上午光化学反应性强(弱)的烯烃(烷烃)等的体积分数占比随高度升高而减小(增加),说明高层的VOCs光化学老化显著.午后VOCs各组分占比及其OFP在低对流层内垂直分布则较均匀.受周边不同来源气团影响,各高度φ(VOCs)及组分占比差异明显,工业气团在200～400 m;高度间φ(VOCs)随高度升高,芳香烃占比增大;城区气团φ(VOCs)垂直负梯度最大,近地面φ(VOCs)较高,...     

张家口市北新屯地区蔬菜种植区锗元素富集特征及成因分析

选取张家口市北新屯地区蔬菜种植基地为研究区,分为重点区和区域范围以及上游地区,共采集表层土壤样品132件,垂向土壤剖面16条,地表剖面3组,彩椒果实、紫甘蓝果实和玉米果实样品各4件,在分析土壤、岩石和作物样品的Sc、 Cr、 Mo、 Cd、 V、 Zn、 Sr、 Pb、 Co、 Ni、 Cu、 Ge和REE等元素基础上,通过所参照的锗富集标准,发现区域富锗率不高(19.7%),而重点区富锗率较高(52%).区域范围和重点区土壤中Ge与稀土元素呈现较为明显的空间分布一致性,进一步对比土壤与作物中Ge和稀土元素相关性特征发现,稀土含量排序为：紫甘蓝>彩椒>玉米,而Ge吸收强度排序为：玉米(微弱吸收)>紫甘蓝(极弱吸收)>彩椒(极弱吸收),作物对Ge和稀土元素的吸收并没有明显的协同性.通过对研究区土壤28种元素和指标的PMF和RDA分析表明,区域Ge的来源以天然地质背景因素为主(66.3%),人为活动影响因素(27%)和大气干湿沉降因素(6.7%)为辅,重点区Ge的来源以天然地质背景因素(33.8%)和人为活动影响因素(27.2%)为主,大气干湿沉降因素(18.5%)...     

南京工业区挥发性有机物来源解析及其对臭氧贡献评估

在南京工业区连续测量了2014年5月1日~7月31日和2015年6月1日~7月16日夏季两个高臭氧期的大气中的挥发性有机化合物(VOCs).结合正交矩阵分解(PMF)模型和箱模式(OBM)分析VOCs来源对局部O3生成的贡献.2014年和2015年夏季VOCs浓度平均分别为(36.47±33.44)×10-9和(34.69±34.08)×10-9.PMF模型确定了7种源类别,其中包括汽车尾气、液化石油气(LPG)排放、生物源排放、家具制造业、化工业、化学涂料行业、化学材料工业排放源.在OBM模拟中评估O3与前体物的关系.南京工业区是VOCs控制区,VOCs具有正RIR值,NO的RIR值为负值.烯烃(1.20~1.79)和芳香烃(1.42~1.48)呈现较高的RIR值,控制这两类物种是控制O3浓度最有效的途径.烯烃排放量减少80%时烯烃RIR值达到最高.汽车尾气(1.01~1.11)、液化石油气(0.74~0.82)、生物源排放量(0.34~0.42)和家具制造业(0.32~0.49)是O3形成贡献最大的四大类VOCs来源;减少汽车尾气,生物排放,LPG和家具制造业排放应成为减少局地O3生成最有效策略.     

2006~2015年北京市不同地区O3浓度变化

对2006~2015年北京市定陵、官园、琉璃河和前门这4个站点的O₃连续监测数据进行分析,探讨其浓度水平、变化趋势、时间变化规律以及和前体物、气象要素的关系.结果表明,定陵站十年平均浓度水平最高（65.2 μg·m^-3）,其次为琉璃河（53.4 μg·m^-3）、官园（49.6 μg·m^-3）和前门（40.4 μg·m^-3）.定陵O₃浓度呈下降趋势［0.5 μg·（m³·a）^-1］,而官园［0.9 μg·（m³·a）^-1］、琉璃河［0.3 μg·（m³·a）^-1］和前门［0.3 μg·（m³·a）^-1］均呈上升趋势.从月变化来看,各站点O₃浓度最高值均出现在6~8月,出现频次最高的为7月（17次）,平均月均浓度为99.8 μg·m^-3;最低值均出现在11、12月和1、2月,出现频次最高的为1月（14次）,平均月均浓度为16.6 μg·m^-3.从日变化来看,近年来O₃浓度峰值出现的时间明显提前,近3年峰值均在15：00~16：00出现,提前了1~2 h.2015年定陵站O₃重污染天数达到11 d,比2013年增加了10 d,表明近年来夏季北京下风向山区的O₃重污染状况愈发严重.与前体物的相关性分析表明,定陵站O₃浓度与NO₂浓度呈正相关,其余站点两者浓度均呈负相关,暗示定陵站O₃生成的前体物控制区可能为NO₂控制区,而其他站点为VOCs控制区.与气象要素的相关性分析表明,O₃浓度与温度呈正相关关系,与湿度和气压呈负相关关系,温度对O₃浓度的影响最大,其次是气压和湿度.当日最高温度超过30℃,相对湿度介于30%至70%之间时,北京市O₃日最大8 h滑动平均浓度超过200 μg·m^-3的概率较高,空气质量级别会达到轻度至中度污染的级别.     

西南地区典型森林水库土壤和沉积物汞的迁移转化特征

以西南地区典型拦蓄筑坝形成的森林水库重庆四面山大洪海为研究对象,在湖边位置将从未被水淹没区域的土壤（未淹水区土壤）和沉积物进行原位置换实验,并对水库水体以及土壤总汞（THg）和总甲基汞（TMeHg）的变化进行了为期一年的监测研究.结果表明,四面山大洪海水库未受汞污染的影响,其水体THg[（1.89±0.72）ng·L^-1]和TMeHg[（0.13±0.04）ng·L^-1]的质量浓度均值远低于我国环境质量标准中Ⅰ类水质标准和国内外其他一些水库或湖泊,未淹水区土壤和沉积物中THg和TMeHg的含量也相应低于其他一些水库或湖泊;水体和土壤中THg和TMeHg的含量具有一定的季节性变化（暖季>冷季）,其中TMeHg的季节性变化更明显,主要影响因素为气候和降雨量的变化;沉积物中THg和TMeHg的含量相对未淹水区土壤均有明显的升高,表明沉积物是水库汞储存的重要场所,同时也使沉积物成为水库汞（尤其是甲基汞）污染的潜在源;原位置换后的土柱THg和TMeHg含量在经过较短的时间即能与周围土壤达到平衡状态,特别是表层土壤,说明水库消落带能够加快汞的地球化学循环过程.     

壳聚糖负载磺化酞菁钴催化过硫酸盐降解甲基橙的研究

过渡金属催化过硫酸盐（PS）产生活性氧自由基（ROS）可有效降解有机污染物.为避免均相催化过程中过渡金属带来的二次污染,将磺化酞菁钴（CoPcS）键合固定于壳聚糖（CS）微球载体上,制备出一种结构稳定、较高催化活性的催化剂（CS-CoPcS）,并以偶氮染料甲基橙（MO）为目标污染物,考察不同反应条件对MO降解过程的影响,进而分析了催化剂的稳定性和降解机理.结果表明：CS-CoPcS催化PS可有效降解MO,当反应温度为25℃,MO初始浓度为152.75μmol/L,pH₀为5.5,PS的投加浓度为10mmol/L,CS-CoPcS投加量为1.25g/L,MO在180min的降解率可达87.21%,降解速率为1.24×10^-2min^-1,符合准一级动力学方程;电子自旋共振（EPR）和淬灭实验均证实催化过程产生以硫酸根自由基为主的有效ROS;4次循环利用实验中未能检测出溶液中潜在浸出的钴离子,CS-CoPcS表现出很好的催化活性和结构稳定性.     

粉末活性焦对水中磷酸盐的吸附性能

以蒙东褐煤为原料,通过沉降炉炭化活化一步法制备了粉末活性焦（COKE）,其具有丰富的孔隙结构,以微孔为主,占据比表面积的79.3%.考察了活性焦对水中磷酸盐的吸附性能,并进一步研究了吸附时间、温度、初始pH值、初始磷酸盐浓度、活性焦投加量和共存离子对吸附过程的影响,以及吸附动力学、吸附等温线和热力学特征.结果表明：活性焦对水体中的磷酸盐具有良好的吸附性能.在30℃,pH=7的条件下,利用20.00g/L活性焦吸附1mg/L磷酸盐溶液,60min即可达到吸附平衡,此时吸附率可达89.4%.当吸附温度越高（10~40℃）,活性焦投加量越大,溶液pH值在6~7时,活性焦对水中磷酸盐的去除效果越好.共存离子的存在（NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-）对活性焦吸附磷酸盐有抑制作用.活性焦对磷酸盐溶液的吸附过程较好符合Freundlich模型（R²>0.99）和准二级动力学模型（R²>0.99）,最大吸附容量为1.746mg/g（30℃）,并通过热力学分析发现此过程为自发的吸热反应.利用傅立叶红外光谱分析进一步表明,活性焦吸附磷酸盐主要依靠配位交换.与活性炭相比,活性焦性价比更高,具有良好的应用前景.     

辽东湾河口区海洋垃圾赋存特征及管理对策

海洋垃圾已引起国际社会的广泛关注,是当前环境领域热点问题之一.为揭示我国渤海近岸海域海洋垃圾的赋存特征及其分布规律,于2018年丰水期（8月）在辽东湾河口区海域布设6个长度为5~10 km的调查断面,利用拖网同时采集海面漂浮垃圾与海底垃圾,初步调查辽东湾近岸海域海洋垃圾分布和组成特征,并对海洋垃圾来源进行了分析.结果表明:①辽东湾海面漂浮垃圾数量密度为67个/km2,质量密度为741 g/km2;海底垃圾数量密度为19个/km2,质量密度为2 544 g/km2.②在所收集的各类海洋垃圾中,塑料类垃圾数量占比约为50.9%,其中海底塑料类垃圾数量占比（62.1%）明显高于海面漂浮塑料垃圾数量占比（37.5%）.③由塑料垃圾形态特征和表面带有的标识判断,辽东湾近岸海域塑料垃圾主要是来源于生活塑料垃圾（84.9%）和渔业垃圾（15.1%）.在此基础上,建议加强源头管理以减少塑料垃圾进入海洋,主要包括完善当前海洋垃圾分类方法、加强渔业塑料垃圾回收、提升公民保护海洋环境意识和制定国家海洋塑料垃圾行动计划等.      

数字温控技术在全光纤电流互感器中的应用

针对反射式全光纤电流互感器(OCT)输出随温度漂移的问题,设计了 1 种新型数字温控算法及电路,在全温(-40~+70℃)下验证了温控方案及温控算法的正确性。试验结果表明: 在全温范围内,温控系统可以很好地把互感器光路系统温度控制在 25~50 ℃以内,大大压缩了光纤电流互感器的实际工作温度范围,使电流互感器输出稳定在 0.2 级以内。