Effects of an iron-silicon material,a synthetic zeolite and an alkaline clay on vegetable uptake of As and Cd from a polluted agricultural soil and proposed remediation mechanisms

Economic and highly effective methods of in situ remediation of Cd and As polluted farmland in mining areas are urgently needed. Pot experiments with Brassica chinensis L. were carried out to determine the effects of three soil amendments [a novel iron-silicon material (ISM), a synthetic zeolite (SZ) and an alkaline clay (AC)] on vegetable uptake of As and Cd. SEM–EDS and XRD analyses were used to investigate the remediation mechanisms involved. Amendment with ISM significantly reduced the concentrations of As and Cd in edible parts of B. chinensis (by 84–94 % and 38–87 %, respectively), to levels that met food safety regulations and was much lower than those achieved by SZ and AC. ISM also significantly increased fresh biomass by 169–1412 % and 436–731 % in two consecutive growing seasons, while SZ and AC did not significantly affect vegetable growth. Correlation analysis suggested that it was the mitigating effects of ISM on soil acidity and on As and Cd toxicity, rather than nutrient amelioration, that contributed to the improvement in plant growth. SEM–EDS analysis showed that ISM contained far more Ca, Fe and Mn than did SZ or AC, and XRD analysis showed that in the ISM these elements were primarily in the form of silicates, oxides and phosphates that had high capacities for chemisorption of metal(loid)s. After incubation with solutions containing 800 mg L^?1 AsO₄ ^2? or Cd²⁺, ISM bound distinctly higher levels of As (6.18 % in relative mass percent by EDS analysis) and Cd (7.21 % in relative mass percent by EDS analysis) compared to SZ and AC. XRD analysis also showed that ISM facilitated the precipitation of Cd²⁺ as silicates, phosphates and hydroxides, and that arsenate combined with Fe, Al, Ca and Mg to form insoluble arsenate compounds. These precipitation mechanisms were much more active in ISM than in SZ or AC. Due to the greater pH elevation caused by the abundant calcium silicate, chemisorption and precipitation mechanisms in ISM treatments could be further enhanced. That heavy metal(loid)s fixation mechanisms of ISM ensure the remediation more irreversible and more resilient to environmental changes. With appropriate application rate and proper nutrients supplement, the readily available and economic ISM is a very promising amendment for safe crop production on multi-metal(loids) polluted soils.     

长白山四种森林土壤呼吸的影响因素

2004年5-10月,研究了非生物因素(温度、土壤含水量)和生物因素(微生物量碳和植被类型)对长白山北坡四个垂直植被带阔叶红松(Pinus koraiensis)林、红松云冷杉(Picea jezoensis,Abies nephrolepis)林、岳桦(Betula ermani)云冷杉林和岳桦林的土壤呼吸的影响.结果表明:4种森林的土壤呼吸与土壤温度、大气温度之间都呈极显著(p<0.01)指数相关关系;土壤呼吸与土壤含水量没有明显的相关关系;土壤微生物最碳随季节变化有相似的变化规律,即单峰型曲线,峰值出现在8月份;土壤呼吸的月平均值和土壤微生物量碳之间都呈线性相关,但均未达刘显著水平;不同月份植被类型对土壤呼吸的影响没有明显的规律.     

土壤中石油污染物微生物修复动力学和机理初探

以正十六烷为代表污染物,研究2种微生物对烷烃的反应动力学方程,以及正十六烷的摄取和运输机理;确定吸附摄取和运输对整个代谢过程的影响.结果表明,降解菌对正十六烷均有一定的运输富集能力;2株菌对正十六烷的运输过程存在很大差别,DQ01对正十六烷的运输呈缓慢趋势,而DQ02对正十六烷的主动运输过程是比较快的.菌体对正十六烷的吸附和运输过程对于正十六烷的降解速度影响较小,限制污染物降解速率和程度的关键可能是降解过程.     

内蒙古典型草原土壤不同剖面深度CO_2通量格局及其驱动因子

土壤CO2的释放能够显著增加大气牛CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响.但是,不同的土壤层对CO2通量的贡献量有很大的差异.文章通过挖坑法结合红外气体分析法研究了内蒙古草原典犁针茅(Stipa krylovii)群落和羊草(Leymus chinensis)群落不同剖面深度土壤CO2通量格局以及影响CO2通量的驱动因素.结果表明,表层土壤移走后,土壤CO2通量的变化可分为瞬时、短期、长期三种格局.新剖面上最初的0～21 min内释放的CO2通量最均大于初始土壤表层CO2通量,而且两者比值随土壤深度增加而增大,也随土壤CO2生产能力增强而增大.2～4 d后,新剖面CO2通量持续下降至低于初始土壤表层CO2通量的水平.形成短期稳定状态.更长时间后,新剖面则逐渐表现出与初始土壤剖面表层相近的CO2通量特征.我们认为,(1)在新剖面形成时的CO2通量瞬时和短期格局主要受土壤中存留的原始CO2的浓度及其扩散过程控制,(2)长期格局则由资源水平和环境条件共同决定的土壤CO2生产能力主导.文章进一步揭示了建立包含垂直分层的SOC分解和CO2扩散过程的生态系统模型的必要性.     

我国海水水质基准的构建:以三丁基锡为例

我国近岸海域污染形势严峻、污染物种类繁多、生态健康风险复杂,现有的海水水质标准难以满足当前海洋环境污染评价、管理和监控的需求,亟需适宜我国海洋区系特征的海水水质基准作为水质标准修订与制定的理论依据.借鉴美国、欧盟和荷兰等国家水质基准的制定方法,提出了构建我国海水水质基准的思路,并给出了数值型双值基准的数据要求、定值方法和相应的计算模式等.以三丁基锡化合物(TBT)为例,按照论文建立的方法,计算了保护我国海洋水生生物的TBT基准.结果表明:我国TBT化合物海水水质基准高值(HSWC)和海水水质基准低值(LSWC)分别为0.43μg·L-1和0.002μg·L-1,与美国,加拿大和英国等国家的推荐基准值略有不同.研究结果将为我国海水水质基准的制定与研究提供帮助.     

铜和铅在污水鱼塘中鱼体内的蓄积

从天津污水鱼塘中采集了养殖的各种鱼,测定其鳃、肝、肾、肌肉等部位中的铜、铅蓄积量。并与水相金属形态化学平衡计算结果进行了比较。研究证实,铜、铅蓄积量在鱼体中呈对数正态分布,与不同鱼种无显著关系,但在各部位之间明显不同。由于吸收／排放的动力学差异,养殖后期鱼体中铅／铜蓄积比较中期低,反映了铅、铜相对蓄积速率的下降趋势。不同鱼塘鱼鳃的金属蓄积量与金属有效态含量呈正相关      

中国部分水域沉积物中多氯联苯污染物的空间分布、污染评价及影响因素分析

对中国水域沉积物中多氯联苯污染的空间分布、污染程度、污染来源及影响因素进行了研究,并对沉积物中多氯联苯的污染进行了初步的风险评价.结果表明,部分地区多氯联苯污染较严重,东北的松花江、大连湾、河北保定地区、中部的鸭儿湖、南部的珠江流域和台湾地区沉积物中有较高的多氯联苯平均浓度,其余地区沉积物中多氯联苯的污染水平相对较低.多氯联苯污染较严重的地区多为一些港口、工农业发达的区域、发生过泄漏的多氯联苯退役设备封存点和多氯联苯设备非法拆卸的地区,污染特征表现为点源污染的形式.对珠江三角洲地区的研究表明,多氯联苯污染的空间分布与当地水文地质地貌条件、社会经济发展水平、历史及管理等因素相关.水流交换畅通、水体流量大、沉积物含沙质较多、适当的管理等会减轻多氯联苯污染;人口密集、工业发达、有历史或当前排污、航运繁忙等会导致多氯联苯污染加重.     

多段进水A/O生物膜工艺运行性能的研究

为提高多段进水A/O生物膜工艺的脱氮效率,按照进入各缺氧池的COD量与硝态氮量的比值相同,且等于一最优比值的原则进行流量分配,按照容积负荷相等的原则设计各反应单元,对多段进水A/O生物膜工艺的流量分配和反应单元容积分配同时进行优化,并采用三段进水A/O生物膜反应器试验了等流量分配模式下运行和优化模式下运行的出水水质的差异.试验结果表明,当多段进水A/O生物膜工艺在两种模式下采用相同参数运行时,优化模式下总氮(TN)去除率明显高于等流量模式,其分别为88.8%和80.3%.优化模式与等流量分配模式对COD和总凯氏氮的去除率差别不大(均可达到97%和98%以上).采用该优化设计方法可以显著提高该工艺的TN去除效率.     

厌氧氨氧化启动过程及微生物群落结构特征

采用UASB反应器以体积比1∶2接种实验室培养的具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能的厌氧污泥和城市污水厂的好氧污泥,耗时17 d成功启动ANAMMOX反应,启动阶段分为菌体水解期、活性提高期和稳定运行期.稳定运行后,逐步提高反应器容积负荷富集厌氧氨氧化菌,当容积负荷由0.10 kg·(m~3·d)~(-1)增至0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮(TN)去除负荷也随之由0.09 kg·(m~3·d)~(-1)提高到0.42 kg·(m~3·d)~(-1),反应器污泥逐渐由浅红色加深,粒径大于0.2 mm的污泥所占比例由10.90%增至38.37%.采用高通量测序对接种污泥和负荷提高期的污泥进行检测,其中绿曲挠菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE3门、放线菌门(Actinobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)等占据主导.随着厌氧氨氧化菌富集程度的增大,脱氮功能菌中的变形菌门所占比例逐渐减少,从21.60%降至14.20%,而浮霉菌门随之增多,相对丰度由0.73%升至15.50%.当反应器的容积负荷增到0.44 kg·(m~3·d)~(-1)时,浮霉菌门中,Candidatus Brocadia属、Candidatus Jettenia属和Candidatus Kuenenia属是主要菌属,Candidatus Brocadia属占13.40%,是主要的厌氧氨氧化菌属.     

北京清洁区大气颗粒物污染特征及长期变化趋势

清洁对照区表征了区域环境的影响,是全面评价城市大气环境质量变化的基础.本研究分析了北京清洁区定陵不同粒径颗粒物质量的历史监测数据,包括1980～2009年大气降尘、1991～2009年总悬浮颗粒物(TSP)、2000～2009年可吸入颗粒物(PM10).结果表明,北京清洁区大气颗粒物总体呈下降趋势,年际短期变化受沙尘天...