设施菜地土壤重金属累积及影响因素研究

为了解设施菜地土壤重金属累积规律及影响因,通过在全国8个省具有代表性的设施蔬菜产区采集土壤和肥料样品,系统研究了设施栽培年限、肥料施用、土壤性质对设施菜地土壤重金属Cu、Zn、Cd累积量及活度的影响.结果表明:与露天栽培相比,设施条件下随着栽培年限的延长,土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度均呈明显的累积趋势,栽培年限>15a时的设施土壤Cu、Zn和Cd的全量和有效态浓度分别是露天栽培土壤的1.57、2.16、1.67、3.28、1.96、2.00倍.Pearson分析表明设施菜地土壤Cu、Zn、Cd均与土壤SOM呈极显著相关,说明其在来源上较强的相似性,进一步对设施栽培土壤主要投入品中Cu、Zn、Cd含量分析表明,猪粪、商品有机肥及土壤调理剂中Cu、Zn均超过了100mg/kg,Cd超过了1.0mg/kg,且投入量较大,是设施栽培土壤中Cu、Zn、Cd的主要贡献者,而秸秆和部分化肥(如尿素、硫酸钾)中的Cu、Zn、Cd含量均极低,对设施栽培土壤累积贡献微乎其微.pH值和CEC是影响Cu、Zn、Cd在土壤中累积活度的关键因素,其中随着pH值的升高土壤Cu活度表现了先升高后下降的趋势,而土壤Cd活度则表现了持续下降的趋势,仅在pH<6.26时达到了显著相关水平;土壤CEC的升高对土壤Cu活度表现了先下降后升高再下降的趋势,土壤Cd活度表现了先升高后缓慢下降再升高的趋势,而土壤Zn活度仅在CEC<5.83时随着CEC升高表现下降显著线性相关趋势.因此,防止设施栽培土壤Cu、Zn、Cd的累积与污染,选择重金属含量低的肥料和调控土壤理化特性(尤其是pH值、CEC)则是缓解设施栽培土壤重金属累积速率进而确保蔬菜质量安全的有效途径.     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

不同氧化还原条件下土壤中Cd/Zn/Cu共运移特征及数值模拟

以重金属离子镉（Cd）、锌（Zn）、铜（Cu）为研究对象,通过室内土柱混合置换实验和数值模拟方法,分析了5种不同氧化还原电位（E_h）对Cd、Zn、Cu在土壤中运移的影响.结果表明,不同E_h下,Cu的竞争吸附能力均大于Cd和Zn,移动性较小;并产生了“滚雪球效应”,导致出流液中Cd和Zn的浓度大于输入浓度.与原土相比,E_h的增加或降低均促进了Zn、Cd的迁移速率,但对实验周期内回收率的影响不同;E_h的增加促进了Cu的迁移.两点非平衡模型（TSM）和单点非平衡吸附模型（OSM）较好地模拟了重金属的迁移,且进一步表明了土壤对重金属的吸附受吸附反应速率的限制（f<0.7）.在复合污染土壤评价和防治中,不仅要考虑E_h的影响,还要关注由竞争吸附所产生的浓度叠加效应,避免低估重金属的污染风险.     

纳米零价铁耦合黏土修复污染土壤的研究进展

黏土负载型nZVI具有低成本、易制备、环境相容性好、综合性能优越的特点.本文在归纳nZVI改性策略的基础上,比较了黏土种类对nZVI形貌和性能的影响,提出了理想黏土载体的优选顺序,分析了复合材料的铁含量、比表面积、nZVI尺寸等与去除性能之间的关系,对nZVI耦合黏土在修复土壤重金属、卤代有机物、硝酸盐、新型污染物等方面的研究进行了总结,并概述了nZVI技术在土壤修复中的负面效应,最后对nZVI耦合黏土修复污染土壤的未来方向进行了展望.     

天山北坡经济带土壤重金属来源及污染评价

为定量识别与评价天山北坡经济带中奇台、吉木萨尔、阜康等地区土壤重金属来源与生态风险,对该区域171个表层土壤中Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As和Cd7种常见重金属的含量进行测定.运用统计学方法、主成分分析、正定矩阵因子分解（PMF）与潜在生态风险指数进行重金属污染程度评价以及来源分析.结果表明,研究区土壤Zn、Cu与Cr之外,Pb、Hg、As和Cd分别超过了新疆土壤背景值4.1、2.0、8.0和48.0倍;与国家土壤重金属风险筛选值相比,Zn、Cr和Hg浓度在安全范围内,Cu与Pb有少部分样点污染较严重,超出筛选值,As与Cd平均值分别超出筛选值的3.09倍与19.17倍.污染来源分析结果显示研究区土壤中的重金属元素主要来自于燃煤源、交通运输、大气降尘、农工业排放和自然因素.生态风险评价结果分析表明,Zn、Cu、Cr和Pb处于轻微风险状态;Cd处于极高风险水平;73.68%的Hg处于中等风险,18.71%处于高风险;43.86%的As生态风险处于中等风险,51.46%处于高风险.综合潜在生态指数介于472~2575.69,Cd对综合潜在生态指数贡献率达到了89.24%,其次是As与Hg,表明研究区Cd对土壤生态环境危害很大,As与Hg也需要特别引起重视.     

Grazing greatly reduces the temporal stability of soil cellulolytic fungal community in a steppe on the Tibetan Plateau

Excessive livestock grazing degrades grasslands ecosystem stability and sustainability by reducing soil organic matter and plant productivity. However, the effects of grazing on soil cellulolytic fungi, an important indicator of the degradation process for soil organic matter, remain less well understood. Using T-RFLP and sequencing methods, we investigated the effects of grazing on the temporal changes of cellulolytic fungal abundance and community structure in dry steppe soils during the growing months from May to September, on the Tibetan Plateau using T-RFLP and sequencing methods. The results demonstrated that the abundance of soil cellulolytic fungi under grazing treatment changed significantly from month to month, and was positively correlated with dissolved organic carbon (DOC) and soil temperature, but negatively correlated with soil pH. Contrastingly, cellulolytic fungal abundance did not change within the fencing treatment (ungrazed conditions). Cellulolytic fungal community structure changed significantly in the growing months in grazed soils, but did not change in fenced soils. Grazing played a key role in determining the community structure of soil cellulolytic fungi by explaining 8.1% of the variation, while pH and DOC explained 4.1% and 4.0%, respectively. Phylogenetically, the cellulolytic fungi were primarily affiliated with Ascomycota (69.65% in relative abundance) and Basidiomycota (30.35%). Therefore, grazing substantially reduced the stability of soil cellulolytic fungal abundance and community structure, as compared with the fencing treatment. Our finding provides a new insight into the responses of organic matter-decomposing microbes for grassland managements.     

Applications of biosensors for bacteria and virus detection in food and water–A systematic review

Biosensors for sensitive and specific detection of foodborne and waterborne pathogens are particularly valued for their portability, usability, relatively low cost, and real-time or near real-time response. Their application is widespread in several domains, including environmental monitoring. The main limitation of currently developed biosensors is a lack of sensitivity and specificity in complex matrices. Due to increased interest in biosensor development, we conducted a systematic review, com...     

我国冶炼厂周边土壤重金属污染现状与风险评价

有色金属冶炼是土壤严重污染的主要原因之一,对土壤生态及人体健康产生了潜在的不利影响。为研究我国各冶炼场地土壤重金属污染现状,通过查阅国内外相关文献（2001—2021）,收集国内各个地区冶炼场地的最新污染数据,运用内梅罗综合污染指数,地质累积指数法及人体健康风险评价,对我国冶炼厂土壤重金属（Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni）的污染现状进行了综合评价。结果表明：除Cr外,冶炼厂周边土壤中其余重金属的总平均浓度均超过相应的风险筛选值,其中Cd和Pb的超标倍数为109.29、20.43,严重超标且污染严重地区主要分布在福建、广西、贵州、湖南等省区。健康风险评价结果表明：Pb与As均对儿童具有较高的致癌和非致癌风险,且南方大部分地区和辽宁省的健康风险高于北部和西北部,应当引起重视。     

黄土残塬区不同种植类型下耕地土壤肥力与经济效益耦合关系研究

塬地农田作为黄土高原地区发展种植业的最佳区域,近年来由于人类对农业种植类型的不合理选择,使得该区域土壤保肥持水的水平降低,且已对作物生长及农业经济发展产生严重威胁,故本文旨在研究该区域不同种植类型下耕地土壤肥力和经济效益耦合关系,从而选取合适的种植类型。本研究选取晋西南塬地4种典型样地类型（玉米、棉花、马铃薯、荒地）为研究对象,对2019年、2020年全生育期（3—10月）土壤肥力及产值产量进行测定,基于实验数据采用耦合协调度模型综合分析各作物种植下肥力、经济效益状况及耦合协调度。结果表明：（1）不同种植类型下土壤肥力有显著差异,其中马铃薯种植下土壤肥力最高;（2）不同生育期土壤肥力变化有异,除土壤含水量外各肥力指标在快速发育期含量最高而生长中期显著降低,土壤含水量在快速发育期含量最低;（3）各土壤肥力指标含量在20—40 cm土层较高,土壤含水量在0—20 cm土层含量较低;（4）各种植类型下经济效益排序为棉花＞马铃薯＞玉米＞荒地,其中棉花经济效益分别为马铃薯、玉米和荒地的1.17倍、1.36倍和3.40倍;（5）马铃薯种植下耦合协调度最高,棉花和玉米次之,荒地最低。综上,马铃薯种植对肥力改善具有重要意义,而以经济创收为目的的优势种植类型为棉花。农业的可持续发展要求经济创收和地力保护相协调,本研究表明马铃薯为晋西南黄土残塬区兼顾经济增长和农业环境保护的最佳种植类型,应积极推广种植。以上各作物类型种植下在快速发育期应及时灌溉以减小水分对肥力改善和作物产量的限制。该研究对黄土残塬区耕地种植类型的合理选择、科学施灌及促进农业可持续发展等具有重要意义。     

多尺度分割与特征优选下的盐碱地提取

土地盐渍化作为一种土壤灾害,严重制约着社会经济与农业的发展。对盐碱地进行实时监测,可为盐碱地的评价改良提供科学依据。由于盐碱地的信息复杂、提取精度不高,因此本文以高分六号（GF-6）卫星遥感影像为数据源,采用分形网络演化算法（fractal net evolution approach,FNEA）进行影像对象的多尺度分割,从面向对象的角度减少高分影像分类结果中的椒盐噪声问题,通过计算图像对象的局部方差和变化率来确定适宜的盐碱地分割尺度。利用基于特征选择的相关性算法（correlations-based feature selection,CFS）与Relief F算法分别对由光谱、纹理、形状、遥感指数构成的初始特征空间进行特征优选,精简特征子集,解决特征数量冗余问题,以此来优化随机森林对盐碱地提取精度。结果表明：CFS约简后的特征子集更小,精度更高,说明在盐碱地提取过程中,筛选特征数目能够减小冗余数据对提取精度的影响。CFS优化后的随机森林对盐碱地的提取效果较好,该方法总体分类精度达到83.7%。