Alternative soil quality indices for evaluating the effect of intensive cropping, fertilisation and manuring for 31 years in the semi-arid soils of India

Soil quality assessment provides a tool for evaluating the sustainability of alternative soil management practices. Our objective was to develop the most sensitive soil quality index for evaluating fertilizer, farm yard manure (FYM), and crop management practices on a semiarid Inceptisol in India. Soil indicators and crop yield data from a long-term (31 years) fertilizer, manure, and crop rotation (maize, wheat, cowpea, pearl millet) study at the Indian Agricultural Research Institute (IARI) near New Delhi were used. Plots receiving optimum NPK, super optimum NPK and optimum NPK + FYM had better values for all the parameters analyzed. Biological, chemical, and physical soil quality indicator data were transformed into scores (0 to 1) using both linear and non-linear scoring functions, and combined into soil quality indices using unscreened transformations, regression equation, or principal component analysis (PCA). Long-term application of optimum inorganic fertilizers (NPK) resulted in higher soil quality ratings for all methods, although the highest values were obtained for treatment, which included FYM. Correlations between wheat (Triticum aestivum L.) yield and the various soil quality indices showed the best relationship (highest r) between yield and a PCA-derived SQI. Differences in SQI values suggest that the control (no NPK, no manure) and N only treatments were degrading, while soils receiving animal manure (FYM) or super optimum NPK fertilizer had the best soil quality, respectively. Lower ratings associated with the N only and NP treatments suggest that one of the most common soil management practices in India may not be sustainable. A framework for soil quality assessment is proposed.     

北京昌平某地冬季大气PM2.5元素污染特征分析

以北京昌平区某地大气PM_(2.5)和重金属污染状况为研究对象,应用射线法与XRF技术相结合的分析技术,对PM_(2.5)浓度和其重金属组分浓度进行同步监测,以重金属元素为污染物示踪因子进行污染特征分析。结果表明,监测期间该区域PM_(2.5)平均质量浓度达92μg/m~3,Ca、Fe、K元素含量较高。通过主成分分析该区域PM_(2.5)元素影响因素主要为工业和生活燃料燃烧、冶金工业废气、扬尘3类,贡献比分别为52.42%、26.82%、13.10%。     

西安城北地区秋季PM_(2.5)中的矿尘颗粒污染特征

采用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(Single Particle Aerosol Mass Spectrometer,SPAMS)对西安市大气矿尘颗粒物进行连续12 d在线分析,共采集到107 425个同时含有正负质谱信息的矿尘颗粒,矿尘颗粒物占PM_(2.5)样本数的8.44%。结果表明,矿尘颗粒物的正离子碎片成分以Na~+、K~+、Al~+、Ca~+、CaO~+、Fe~+为主,同时还含有Pb~+等,负离子碎片成分以NO~-_2和NO~-_3为主,另外还含有HSO~-_4、SiO~-_3、HSiO~-_3、H(NO_3)~-_2等。在西安市大气细颗粒物中,矿尘颗粒物中贡献较大的几类(如含钙、含铁、铁氧颗粒物等)大多是老化的成分。将观测阶段采集到的矿尘颗粒纳入本地污染源谱进行来源分析,其主要来源为扬尘源、工业源、燃煤源和汽车尾气源等。     

某石化化工行业聚集区室内外PM2.5中多环芳烃分布特征及来源

于非采暖季和采暖季分别采集某石化化工行业聚集城市中心城区室内外PM_(2.5)样品,采用高效液相色谱法分析PM_(2.5)上载带的16种PAHs,对其分布特征、来源以及室外PAHs污染对室内污染的贡献进行了初步探讨。结果表明,研究区域非采暖季和采暖季室外PM_(2.5)中ΣPAHs浓度日均值分别为36.3、294 ng/m~3,室内PM_(2.5)中ΣPAHs浓度分别为14.8、84.6 ng/m~3,均以4、5环PAHs为主;室内PAHs主要来自室外渗透污染,但同时明显存在室内排放源贡献;PAHs来源分析进一步证实研究区域PAHs主要来自煤炭、石油等不完全燃烧,采暖季煤炭燃烧源贡献更突出。     

北京市PM2.5质量浓度特征及组分化学质量闭合研究

2013年7—9月分2次在北京市朝阳区的4个采样点(来广营、垡头、奥体和建外)进行PM_2.5手工采样,共获得164个有效滤膜样品。以石英滤膜为例,这4个采样点的均值分别为85、94、81、86 μg/m³。数据显示PM_2.5质量浓度呈"南高北低"的特点。化学质量闭合研究表明:碳质组分(OM+EC)和二次无机离子是PM_2.5的主要组成;碳质组分对夏季PM_2.5的质量浓度贡献比较稳定,2次采样对PM_2.5的贡献均在1/3左右,与采样时间和地点无关;二次无机离子的贡献则与采样时间有关,对PM_2.5的贡献在第一和第二次采样时间分别约为30%和20%。4个采样点中,最南端的垡头PM_2.5质量浓度最高,有机颗粒物、SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺的质量浓度平均值最高,分别为26、18.2、10.5、5.9 μg/m³。     

多元微电解技术对高浓度化学清洗废水预处理的影响

以高浓度化学清洗废水为研究对象,分别考察了常规混凝沉淀、多元微电解2种工艺对有机物污染物的去除效率和改善废水可生化性的效果。结果表明:多元微电解工艺的最佳pH 3.0,填充比1∶3,微电解1 h,气水比1∶1的条件下,其对COD平均去除率可达到60%,而直接混凝沉淀仅为10.5%,多元微电解工艺能使BOD5/COD值由原来的0.12升高到0.32,提高了废水的可生化性,减轻了后续生化处理负荷,是对高浓度化学清洗废水的有效预方法。     

废铅酸蓄电池铅膏性质分析

为给废旧铅蓄电池铅膏的湿法回收工艺提供理论依据,对湖北金洋冶金股份有限公司破碎分选后的废铅膏进行了XRF、XRD、物理分析及化学分析等,确定了废铅膏的主要成分、理化性质等特性。结果表明,废铅膏粒径细小,碾钵磨细后能过120目的筛下物超过77.4%,这对湿法转化是有利的。废铅膏主要组成为64.5%PbSO4、29.5%PbO2、4.5%PbO、0.8%Pb及其他微量杂质元素,杂质主要包括Fe、Sb和Si等。因此,铅膏湿法处理时应该采取合适的净化工艺。     

城市污水厂污泥化学调理深度脱水机理

城市污水厂剩余污泥脱水是当前实际生产中亟待解决的问题。考察了厦门市集美污水厂剩余污泥经FeCl3和CaO,投加量分别为污泥质量分数的0.5%～0.7%和1.0%～1.5%化学调理前后污泥粒度、形态及胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)的变化。结果表明,调理后污泥比阻降低86%,污泥颗粒之间细碎紧密,细菌表面变得粗糙,经板框压滤后含水率低于60%。由三维荧光光谱(three-dimensional emission and excitation matrixs,EEM)光谱分析可知,LB-EPS(loosely bound-EPS)同TB-EPS(Tightly bound-EPS)的荧光峰整体发生红移,出现位于IV区域的色氨酸类蛋白质荧光峰Ex/Em=313/380 nm。FeCl3和CaO的加入一方面破坏了污泥颗粒的细胞结构,使EPS大量溶出,细胞结合水变成表面吸附水;另一方面Fe3+和CaO水解,中和污泥负电荷,通过压缩双电层作用破坏污泥胶体颗粒的稳定,去除表面吸附水,大幅提高了污泥的脱水性能,利于进一步板框压滤脱水。     

不同粒径垃圾焚烧飞灰金属形态分布比较研究

研究了华南地区某垃圾焚烧厂的除尘器飞灰的化学组成和粒径分布,并采用分级提取法对不同粒径飞灰中的重金属化学形态进行了研究。同时比较了华南、华东、西南地区以及台湾地区垃圾焚烧飞灰的筛下累积分布和不同粒径飞灰中各重金属组成。结果表明,飞灰的组要成分为：CaO、SiO2和SO3等;各地区75%的飞灰粒径都主要集中在38.5～75μm。华南地区各粒径飞灰中挥发性金属（Zn和Pb）含量明显高于其他金属。除Ni和Cr外,Cu、Zn、Pb和Cd含量随粒径减小呈先减少后增大的趋势。华南地区Cu、Zn、Ni、Cr、Pb和Cd的含量均高于其他地区（台湾地区除外）。Cu、Zn和Cd的弱酸提取态和可还原态含量较高。高于40%的水溶态Pb表明其对环境有较大潜在危害;40%Ni和Cr主要以残渣态存在,对环境的潜在影响较小。     

丹江口库区化肥施用控制与农田生态补偿标准

为保护丹江口水库水质,减少氮、磷流入水体,可考虑以生态补偿方式鼓励农民将部分土地休耕或退耕。利用样本调查的农户微观数据,估计了丹江口库区主要农作物小麦、玉米、水稻产量与化肥施用量的经验函数,计算了库区农田平均生态补偿标准。结果是:基于2008年的生产条件、技术水平和市场价格,种植小麦须补偿259.69元/亩,玉米须补偿331.64元/亩,水稻须补偿567.31元/亩。为减少补偿过程中的政府强制行为和信息租金,可考虑将农户土地按历年产量进行评估后分成多个等级,每一等级支付该等级土地最高净收益。本文将每亩作物净收益即每亩劳动收入和地租作为农田生态补偿标准,这一计算标准是基于农民遭受的损失,属于保留效用,是农民谈判的起点。如果南水北调中线工程是有利可图的,可进一步将工程的部分净收益分配给维护生态系统、保护水质的库区农民,具体分配的份额则取决于当地农民的谈判力。