我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望

粮食安全是“国之大者”.东北黑土地作为我国重要的粮仓,是保障国家粮食安全的“压舱石”.但黑土地农田除草剂的长期高强度施用,导致除草剂在土壤中积累和迁移,影响土壤质量、作物产量和品质,阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展.解决黑土地农田除草剂残留问题,既要从源头管控除草剂的施用,也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素,才能做到科学防控、精准施策.系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题,全面梳理了除草剂的残留现状,指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足,提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研究思路与重点方向,为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑.     

KOH活化小麦秸秆生物炭对废水中四环素的高效去除

活化是提高生物炭吸附性能的重要手段.以小麦秸秆为研究对象,KOH为活化剂,制备KOH活化生物炭（K-BC）,同时制备原状生物炭（BC）作为对照.对生物炭进行比表面积和孔径、元素分析、XPS、FTIR、Raman、XRD和pH_pzc等表征,考察KOH活化对生物炭理化性质的影响,并探究生物炭对水体中四环素的吸附性能和机制.结果表明,KOH活化之后生物炭的比表面积和孔体积可达996.4 m²·g^-1和0.45 cm³·g^-1.KOH活化会制造更多的碳结构缺陷,影响生物炭的官能团和表面电性.拟二级动力学和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭吸附四环素的过程.环境温度升高能提高生物炭对四环素的吸附量.K-BC吸附四环素是自发、吸热和无序度增加的过程.K-BC对四环素的最大吸附量理论可达到491.19 mg·g^-1（实验温度为45℃）.结合吸附后生物炭的Raman、FTIR和XPS表征,发现孔隙填充和π-π作用是K-BC吸附四环素的主要机制,氢键和络合作用也发挥重要作用.此外,K-BC还具有良好的循环使用性能.综上所述,KOH活化小麦秸秆生物炭是有效和可行的,可用于废水中四环素的去除.     

游离羟基及表面活性剂对乙草胺光解的影响

以高压汞灯为光源,以p-亚硝基-N,N-二甲基苯胺(PNDA)作为·OH自由基的探针,研究了H2O2及表面活性剂0206-B(苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钙混剂)对除草剂乙草胺在水中间接光解作用的影响.结果表明,H2O2对水中乙草胺具有光敏化降解作用,其敏化作用效应与·OH有关;而0206-B对乙草胺具有光猝灭降解作用,光猝灭降解作用效应与0206-B减少水溶液中的·OH自由基含量有关.乙草胺直接光解与H2O2作用的乙草胺间接光解相同的产物有Rf(比移值)为0.12、0.52、0.61、0.72的化合物;H2O2敏化降解抑制了乙草胺直接光解产物Rf为0.04、0.10、0.18、0.21、0.79的化合物产生,但促进乙草胺间接光解Rf为0.45、0.66的新光解产物生成.     

模拟酸雨对烤烟叶片光合特性和叶绿素荧光参数的影响

以烤烟为供试材料,采用土培盆栽的方法研究了不同pH值的模拟酸雨(pH5.6、pH4.5、pH4.0、pH3.5、pH3.0、pH2.5、pH2.0)对烤烟叶片叶绿素含量、气体交换和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:pH≥3.5处理的轻度酸雨对烤烟Chl.a含量影响不大,但pH≤3.5处理烤烟叶片Chl.b和总叶绿素含量显著下降.pH≤2.5模拟酸雨使烤烟叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Ls)、胞间CO2浓度(Ci)、叶面饱和蒸气压力亏缺(VPD)显著降低,使烤烟叶片的气孔限制值(Ls)和潜在水分利用效率(WUEi)显著升高,模拟酸雨使pH2.0处理烤烟叶片的蒸腾速率(Tr)和pH2.5处理的瞬时水分利用效率(WUE)显著降低.pH≥3.5处理的光合有效量子产量(EQY)、光合电子传递速率(ETR)和光化学猝灭(qP)与对照差异不大,但pH≤3.0处理明显降低;烤烟叶片的非光化学猝灭呈先升高后降低趋势,pH≥3.5处理的非光化学猝灭(NPQ)明显高于pH≤3.0处理.     

老化对六六六在土壤中可提取态含量及其生物有效性的影响

用室内模拟试验的方法研究了老化作用对六六六在土壤中可提取态含量变化及其在蚯蚓(Eisenia foetida)体内的生物富集规律.结果表明,六六六在土壤中的可提取态含量随着时间延长逐渐降低,下降速率呈现初始较快、而后减慢的趋势.在开始60 d老化时间内,α-六六六、β-六六六、γ-六六六和δ-六六六在土壤中的老化减少量是其初始添加量的57.2%、50%、52.2%和43.2%,分别是其在180 d内老化减少量的90.5%、87.4%、72.4%和84.4%.六六六在蚯蚓体内的生物富集量和生物富集系数也表现出和老化相似的规律.不同老化时间内,六六六在蚯蚓体内的生物富集量表现为α-六六六>β-六六六>δ-六六六>γ-六六六.生物富集系数在开始的15 d为γ-六六六>α-六六六>β-六六六>δ-六六六;而后呈α-六六六>β-六六六>acillus cereus efficiently debγ-rominated and degrade-六六六>δ-六六六的规律.老化使六六六在土壤中的可提取态含量和生物有效性降低,但仍可以在蚯蚓体内有一定的生物富集,对土壤生态安全的威胁依然存在.     

肝素钠生产废水处理及蛋白回收

肝素钠生产废水中Cl-含量及盐度均较多,并且w(蛋白质)为1.68%,ρ(COD_Cr)为31 968 mg/g,处理难度大.为探究其净化和回收蛋白的方法,首先对FeCl₃·6H₂O、FeSO₄·7H₂O、KAl(SO₄)·12H₂O进行粗筛,选择FeCl₃·6H₂O为无害蛋白絮凝剂;再通过单因素试验和Box-Benhnken-Design响应面法,考察了FeCl₃·6H₂O投加量、膨润土投加量、硅藻土投加量及pH对蛋白沉淀量的影响及交互作用;建立了蛋白回收的数学模型.结果表明,各因素对蛋白沉淀量的影响为:X₂X₄(硅藻土投加量与pH的交互项)>X₄(硅藻土投加量)>X₁X₃(FeCl₃·6H₂O投加量与膨润土的交互项)>X₁(FeCl₃·6H₂O投加量)>X₁X₄(FeCl₃·6H₂O投加量与硅藻土投加量的交互项);在最佳反应条件(pH为7.5,FeCl₃·6H₂O添加量为0.38%,膨润土投加量为1.90%,硅藻土添加量为4.25%)下蛋白沉淀量达0.82%,与预测值的偏差为3.50%.研究显示,在最佳反应条件下COD_Cr去除率达80.94%,减轻了废水后期的处理难度.      

乙烯菌核利在水溶液中的光解动力学

以高压汞灯和太阳光为光源,研究乙烯菌核利在重蒸水、自来水、湖水及pH缓冲液中的光解动力学。高压汞灯下,乙烯菌核利在重蒸水中的光解半衰期约为28 m in,而在太阳光下为3.86 h。自来水和湖水中溶解性物质对乙烯菌核利在高压汞灯下的光解动力学仅有微弱的淬灭效应,但在太阳光下表现出显著的敏化效应,照光3 h的敏化效率分别为138%和126%。2种光源下,pH 5.0和pH 7.0缓冲液对乙烯菌核利的光解均表现为光淬灭效应,高压汞灯照光60 m in的淬灭效率分别为69%和57%,太阳光照光7 h的淬灭效率分别为77%和33%;pH 9.0缓冲液则表现出显著的敏化效应,高压汞灯照光20 m in的敏化效率为58%,而太阳光照光1 h的敏化效率则达到了415%。     

物理因子诱变技术在废水生物处理中的应用研究

污水微生物处理法是废水生物处理的主要方法之一,利用物理因子诱变选育高效菌种,增强它对污染物的降解能力,是水污染治理研究领域的一个热点.本文综述了紫外线、γ射线、离子束和激光等物理因子诱变技术的机理及近年来这个领域的研究进展.     

纳米零价铁对溶液中PCB77的降解及其影响因素

设计了以溶液初始pH值、3,3’,4,4’-四氯联苯(PCB77)初始浓度、纳米零价铁(Fe0)投加量、纳米零价硅(Si0)投加量、腐殖酸和环糊精浓度为影响因素的正交试验,研究纳米Fe0降解PCB77时各因素对反应体系中PCB77残留率、氢离子浓度及氧化还原电位变化的影响及其相互关系。结果表明,在溶液初始pH值为4.5,初始ρ(PCB77)为1 mg.L-1,纳米Fe0投加量为10 g.L-1,纳米Si0投加量为0,ρ(腐殖酸)为0.25 g.L-1,ρ(环糊精)为1 g.L-1时,反应2 h后,PCB77残留率最低,为35.2%。溶液初始pH值对反应体系中PCB77的残留率影响最大,纳米Fe0投加量次之;溶液初始pH值对反应体系中氢离子浓度变化影响最大,环糊精投加量次之;PCB77初始浓度对反应体系中氧化还原电位变化影响最大,纳米Fe0投加量次之。     

不同轮作制度下施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响

为探讨不同轮作制度下长期施肥对冬小麦Triticum aestivum L.田间杂草及小麦生长的影响,我们在三个长期田间肥效试验定位点,研究3种轮作制度下(冬小麦-大豆Glycine max (L.) Merr.(WS)、冬小麦-夏玉米Zea Mays L.(WM)、冬小麦-中稻Oryza sativa(WR))长期不同施肥模式对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响.研究表明,在3种轮作制度下,平衡施加N、P、K肥或者NPK肥配施有机肥均可以显著降低冬小麦田杂草密度、地上生物量和田间光照透过率,促进冬小麦生长,并提高冬小麦产量和地上生物量;而且在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作的冬小麦田中平衡施加N、P和K肥可以在控制杂草密度的同时保持一个较均一的杂草群落.3种轮作制度下各指标相对值比较发现,3种轮作制度改变施肥对冬小麦田间光照透过率影响程度的顺序与3种轮作制度改变冬小麦田中施肥对杂草密度和地上生物量影响程度的顺序相同;另外,在冬小麦-大豆轮作和冬小麦-中稻轮作制度下杂草密度与冬小麦田间光照透过率之间的相关系数也很高(R≥0.7906),说明施肥对冬小麦田间光照透过率的改变可能是施肥影响冬小麦田间杂草群落的主要途径之一.轮作制度改变冬小麦田中施肥对优势杂草种类数和杂草生物多样性影响的程度差别不大,这可能是因为轮作改变施肥对田间杂草的影响并没有达到引起田间杂草物种消亡的程度.结果表明,在3种轮作制度中施肥对冬小麦田间杂草群落及小麦生长的影响虽有差异,但都显示出施肥在抑制田间杂草发生、维持杂草生物多样性和提高作物产量上的作用.