纳米TiO2对土壤重金属释放及形态变化的影响

通过室外模拟淹水实验研究纳米Ti O_2对土壤重金属迁移转化的影响,分析了两种纳米Ti O_2对三峡水库典型消落区土壤中Cr、Zn、Pb、Cu和Cd释放和形态变化的影响.结果表明,淹水两个月后,添加4 g·kg~(-1)金红石和锐钛矿颗粒处理均导致约30%的Cr释放到水中,主要促进可氧化态和残渣态Cr的溶出,从而促进土壤Cr的活化,大大提高其生态风险;另外,添加4 g·kg~(-1)金红石颗粒处理导致酸可交换态和可氧化态Pb含量分别下降25.92%和33.09%,增强其迁移性;但添加锐钛矿颗粒处理促进土壤中可氧化态Zn的生成,含量提高约30%,有利于Zn的固定;此外,两种纳米Ti O_2颗粒对Cu和Cd的形态均没有明显的影响.因此,纳米Ti O_2对土壤中Cr释放和形态变化影响最大,其次是Pb和Zn,在进行重金属污染土壤的修复及其风险评估时需要特别注意.     

地膜覆盖和施氮对菜地CH4排放的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内辣椒-萝卜轮作菜地为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,进行为期2 a的田间原位观测,探讨地膜覆盖和不同施氮处理对菜地CH_4排放的影响.本实验设置8个处理,分别为对照常规(NN0)、对照覆膜(FN0),低N常规(NN1)、低N覆膜(FN1),中N常规(NN2)、中N覆膜(FN2),高N常规(NN3)、高N覆膜(FN3),研究地膜覆盖和施氮对菜地CH_4的排放特征和影响因素以及土壤碳氮组分的变化规律.结果表明,覆膜与常规两种种植方式对于菜地CH_4的排放没有明显差异. 2014年5月～2016年4月,覆膜种植下无氮、低氮、中氮和高氮菜地CH_4年均累积吸收量分别为28. 96、51. 90、43. 43和34. 41 mg·m~(-2),常规种植下CH_4年均累积吸收量分别为40. 76、63. 56、62. 77和21. 92 mg·m~(-2).不同施氮梯度对于菜地CH_4的排放没有显著影响.菜地CH4的吸收量与土壤温度呈显著正相关关系,与土壤含水率则呈现为显著负相关关系.地膜覆盖在辣椒季加速了土壤碳素的矿化,而在萝卜季则没有显著影响.     

重庆市新型干法水泥厂汞排放特征

以重庆市3个新型干法水泥厂为研究对象,分析典型水泥厂输入输出物料汞含量,探讨水泥厂中汞的来源和去向,研究重庆市典型新型干法水泥厂汞的排放特征,估算其大气汞排放量和排放因子.结果表明,3个水泥厂的汞主要来源为石灰石,其次为煤.石灰石汞含量为(0.025±0.001)~(0.032±0.002)mg·kg~(-1),煤汞含量为(0.080±0.002)~(0.110±0.012)mg·kg~(-1).脱硫石膏汞含量较高,为(0.447±0.007)~(0.525±0.009)mg·kg~(-1),其余原料的汞含量均较小.3个水泥厂排放的汞主要进入了烟气,脱硫石膏中的汞主要进入了水泥产品.3个水泥厂的大气汞排放量为(73.42±8.10)~(215.18±10.75)g·d-1,大气汞排放因子(EF熟料、EF水泥)分别为(0.016±0.001)~(0.049±0.001)g·t-1和(0.011±0.000)~(0.036±0.001)g·t-1,明显低于以往水泥行业采用的国外汞排放因子.     

腐殖酸活性组分及其比例对紫色潮土中铅形态转化和有效性演变动态的影响

腐殖酸(HAs)是制约土壤铅赋存形态与活性的重要因素.本研究通过室内模拟实验,结合化学连续提取形态分级方法,探讨HAs活性组分(胡敏酸,HA;富里酸,FA)添加量及其比例(HA/FA比)对紫色潮土中铅赋存形态、有效性变化动态的影响.结果表明:(1)外源铅进入土壤经60d转化平衡后,土壤中交换态、残渣态铅降低,铁锰氧化物结合态、有机结合态铅增加,碳酸盐结合态铅变化不明显.(2)紫色潮土以交换态铅和碳酸盐结合态铅对有效铅贡献最大,HA通过降低碳酸盐结合态而对土壤铅产生钝化作用,FA则通过增加交换态和碳酸盐结合态而活化土壤铅;随着HAs用量的增加,钝化或活化作用越强.当HAs用量为3%C时,添加HA的土壤碳酸盐结合态铅较对照降低13.4个百分点,有效铅相应降低14.19%;添加FA的土壤交换态铅较对照增加13.59个百分点,碳酸盐结合态铅增加2.15个百分点,有效铅较对照相应增加4.09倍.FA(1%C)是土壤铅活化的突变点,当FA1%C时,土壤铅活化百分率增加了14%,土壤铅活性和生物有效性显著增大.(3)等量HAs(1%C)条件下,当HA/FA比≥7/3时,促进土壤铅向低活性的有机结合态和残渣态转化,HAs对土壤铅表现为钝化作用,而当HA/FA比≤5/5时,则表现为活化作用.     

模拟三峡库区消落带优势植物根系低分子量有机酸对土壤中铅的解吸动力学

三峡库区消落带落干期时会生长大量植被,其根系分泌的低分子量有机酸会对消落带土壤中重金属的活化带来一定影响,为此,本研究通过水培法以及利用去离子水直接浸提其根际土测出三峡库区优势植物狗牙根和稗草根系分泌的低分子量有机酸种类和含量,并模拟优势植物所分泌的单一有机酸和混合有机酸分别对消落带土壤中的铅(Pb)进行解吸,探究其对消落带土壤中铅的解吸动力学.结果表明,狗牙根根系分泌的低分子量有机酸种类和含量均大于稗草,其中柠檬酸、丙二酸、乙酸、苹果酸是两种植株根系均分泌的有机酸,且乙酸含量最高,分别为0.765 mmol·kg-1、0.261 mmol·kg-1,而在狗牙根和稗草根际土中均检测到柠檬酸、丙二酸、乙酸;选取柠檬酸、丙二酸、乙酸对消落带土壤中铅进行解吸时,发现当有机酸浓度≤1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:丙二酸柠檬酸乙酸;而当有机酸浓度1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:柠檬酸丙二酸乙酸,且低分子量有机酸在土壤中含量低时,抑制土壤对Pb的解吸;含量高时,促进土壤对Pb的解吸.在解吸过程中,0~240 min为快反应阶段,240 min后为慢反应阶段,准二级动力学方程拟合效果最好.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

冬季污泥堆肥过程温室气体排放特征

污泥堆肥处理是一种简便高效的污泥稳定化技术,但堆肥过程产生的温室气体也引起了国内外的广泛关注,我国关于污泥堆肥,特别是低温环境下的堆肥温室气体排放特征研究和基础数据还很缺乏.本实验采用城市脱水污泥,考察低温环境条件下不同调理剂混合污泥堆肥过程中温室气体的排放特征.结果表明,低温环境条件下污泥堆肥能够顺利进行,但高温期持续时间相对较短而腐熟期温度降低过快.木屑处理的总氮损失低于秸秆处理,然而温室气体总排放当量却高于秸秆处理,木屑和秸秆处理总的CO2排放当量(以干污泥计)分别为169.45 kg·t~(-1)、133.13 kg·t~(-1).木屑与秸秆CH_4累积排放量(以干污泥计)分别为0.648 kg·t~(-1)、0.689 kg·t~(-1),N_2O累积排放量(以干污泥计)分别为0.486 kg·t~(-1)、0.365 kg·t~(-1).CH_4的排放75%以上集中在堆肥前2周,而N_2O则90%以上出现在后腐熟期.整体而言,冬季堆肥高温期持续时间相对较短而腐熟期温度低,出现CH_4排放量相对较低而N_2O较高的现象,CH_4排放量均低于IPCC推荐值,N_2O则均高于IPCC推荐值.因此针对低温环境堆肥工艺,温室气体的减排应重点关注堆肥后期N_2O排放的降低策略.     

复杂地形条件下根系对土壤有机碳的贡献

在地形条件复杂的地区,量化根系对土壤有机碳的贡献对科学评价水土流失区的土壤碳储量具有重要意义。本研究在黄土高原丘陵沟壑区的砖窑沟小流域内,基于地貌类型(梁茆坡、沟坡和沟谷)和植被措施(农田、林地和草地措施)两大因素采集土壤和根系样品,在流域尺度上研究根系密度(FRD)对土壤有机碳密度(SOCD)的贡献。在砖窑沟小流域内,地形、植被措施和土层厚度及其交互作用显著影响SOCD和FRD的空间分布。SOCD和FRD在不同地形部位下均呈现出沟谷沟坡梁茆坡的趋势,在不同植被措施下均呈现出林地措施草地措施农田措施的趋势,在不同土层厚度上均呈现出表层(0~20 cm)大于下层(20~100 cm)的趋势。此外,FRD对SOCD的影响显著(P0.05),SOCD随着FRD增加呈现出对数增加的趋势,且不同地形和植被措施下的根系-碳转化效率差异显著(P0.05)。在农田措施下,沟谷(0.87)的根系-碳转化效率均是沟坡(0.43)和梁茆坡(0.43)的2.0倍;在草地措施下,沟坡(0.57)的根系-碳转化效率分别沟谷(0.45)和梁茆坡(0.27)的1.3倍和2.1倍;在林地措施下,梁茆坡(0.56)的根系-碳转化效率是沟坡(0.44)的1.3倍。因此,在砖窑沟小流域内,从增加根系-碳转化效率的角度而言,沟谷适合进行农业生产,沟坡适宜进行退耕还草,而梁茆坡适合进行退耕还林。     

不同类型DOM对三峡库区消落带土壤汞甲基化的影响

三峡水库特殊的调度方式导致了消落带的形成,在落干期,消落带上会生长大量以狗牙根为主的植物.在淹没期,狗牙根会发生腐解并释放出溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM),消落带作为汞的敏感区,狗牙根释放的DOM对汞甲基化的影响值得关注.为此,本文以狗牙根提取液中的DOM(记为DOM_g)为研究对象,同时选取猪粪中的DOM(记为DOM_z)作为比较,利用室内模拟实验,研究这两种不同类型的DOM对土壤汞甲基化影响的差异,并分析两种DOM的光谱特征,探讨其作用机制.结果表明,两种DOM的光谱特征存在明显的差异,DOM_z的有色可溶解性有机物(Chromophpric Dissolved Organic Matter,CDOM)浓度、芳香性及疏水性组分都高于DOM_g.同时,两种DOM均以类蛋白组分为主,但DOM_z的生物可利用性高于DOM_g.并且这两种DOM均能促进土壤的汞甲基化,且在培养后期促进效果更加显著.但两种DOM的促进效果存在差异,DOM_z的促进效果优于DOM_g.     

北京夏冬季霾天气下气溶胶水溶性离子粒径分布特征

为研究北京夏、冬季霾粒子中水溶性离子的粒径谱分布,并进一步分析其来源及形成机制,于2009年夏季和冬季利用惯性撞击式8级采样器(Andersen)和石英微量振荡天平(TEOM)对北京城区大气气溶胶分别进行了为期2周的连续采样和监测,并用离子色谱(IC)对气溶胶中的水溶性离子进行了分析.结果表明,夏季霾天PM10和PM2.5的质量浓度分别为(245.5±8.4)μg.m-3和(120.2±2.0)μg.m-3,冬季霾天对应的数值分别为(384.2±30.2)μg.m-3和(252.7±47.1)μg.m-3,无论夏季还是冬季,霾天大气细粒子污染均十分严重.细粒子中总水溶性离子(TWSS)的浓度霾天远高于对照天,其中霾天浓度上升较快的是SO24-、NO3-和NH4+,二次无机离子对霾天气的形成过程扮演重要作用.除NO3-外,其余7种水溶性离子夏、冬季霾天粒径谱分布一致,即,SO24-、NH4+主要分布于PM1.0以下的细粒子模态,Mg2+、Ca2+主要分布于PM2.5以上的粗粒子模态,Na+、Cl-和K+呈双模态分布;夏季霾天NO3-呈双模态分布,而冬季则主要分布于细粒子中.夏季霾天SO24-的平均质量中值粒径(MMAD)为0.64μm,SO24-主要来自远程SO2的云内反应,并且SO2表观转化率(SOR)高于对照天,使得霾天光化学反应生成的细粒子远远高于对照天气过程;冬季霾天SO24-的MMAD增至0.89μm,冬季因局地SO2排放并被非均相化学反应过程氧化为SO24-亦为北京大气细粒子的重要来源.夏、冬季霾天NO3-的MMAD分别为2.85μm和0.80μm,受到温度的影响,NO3-夏、冬季节分别以硝酸钙和硝酸铵的形式存在于粗、细粒子中.