农田土壤重金属污染风险评价模型与方法研究

土壤重金属污染是当今重要的世界性环境问题之一,尤其近年来不断出现的农产品重金属超标问题与农田土壤重金属污染程度密切相关。因此,选择合理的模型和方法对农田土壤中重金属污染状况进行评价,这对于环境和健康问题显得尤为重要。本文综述了国内外常用于农田土壤重金属评价的传统指数模型和以指数模型为基础而延伸出来的一些评价方法,介绍了基于GIS技术、土壤重金属形态分析以及以农产品质量安全为基础的评价模型,分析了主要评价模型和方法的优缺点,提出了农田土壤重金属污染评价研究的方向。     

水泥粉尘对农田土壤污染的环境磁学响应

为了探索水泥工业生产与厂周围农田土壤环境变迁之间的关系,在安徽省凤阳县水泥工业区周围农田内采集了麦地土壤和3条测线(EW、N-W、N-S)上稻田土壤,对土壤样品及水泥粉尘的磁学参数和金属元素(Al、Fe、K、Ca、Mg、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量.结果显示,两类土壤样品的磁学性质主要由磁铁矿控制,磁性矿物含量高于土壤母质参考值、低于水泥粉尘,磁性矿物粒径介于土壤母质和水泥粉尘之间.麦地土壤样品中Ca、Zn含量的平均值(85.4 g·kg~(-1)、101.0 mg·kg~(-1))高于3条测线上稻田土壤的平均值(10.6 g·kg~(-1)、51.0 mg·kg~(-1)(E-W);11.0g·kg~(-1)、68.0 mg·kg~(-1)(N-S);8.9 g·kg~(-1)、55.6 mg·kg~(-1)(N-W)),且大幅高于土壤母质参考值(5.9 g·kg~(-1)、29.9 mg·kg~(-1)),但低于水泥粉尘的值(344.0 g·kg~(-1)、110.3 mg·kg~(-1)).内梅罗指数PN结果显示,麦地土壤样品呈现出重度污染(5PN20),3条测线上稻田土壤样品呈现出轻度污染到中度污染的特征(1PN3),离水泥厂越近污染越严重.所有土壤样品的磁学参数χ、SIRM、χARM与PN存在显著正相关关系(r=0.918、0.944、0.968).因此,磁学参数χ、SIRM、χARM可以作为农田土壤被水泥粉尘污染程度的指示.     

环鄱阳湖区农田土壤重金属空间分布及污染评价

为了解环鄱阳湖区农田土壤重金属污染状况,采用单因子指数法、内梅罗指数法、地质累积指数法、潜在生态危害指数法对环鄱阳湖区农田表层土壤(0~20 cm)中7种重金属元素进行污染及生态风险评价,并将地统计学方法与GIS技术相结合分析环鄱阳湖区农田土壤重金属的空间分布特征.结果表明:(1)土壤中重金属Hg、As、Pb、Cd、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.12、13.15、35.44、0.18、38.45、81.91、80.45 mg·kg~(-1),与江西省土壤环境背景值相比较,均有不同程度累积,Cr、Cu、Cd累积富集情况最严重,内梅罗指数法与潜在生态危害指数法评价结果均表明,环鄱阳湖区土壤重金属综合污染情况为轻度污染,鄱阳县、进贤县、乐平市、南昌县、万年县、新建县以及余干县累积污染情况较严重.(2)以国家土壤环境质量二级标准为评价标准,超标率12.24%=CuCdAsHgCr=8.85%ZnPb,表明研究区部分农田土壤样点Cu、Cd、As、Hg、Cr累积程度已威胁到农作物产量和质量,但总体上为清洁状态.土壤中Hg、Cd达到中等生态危害程度,研究区农田土壤中重金属总体表现为轻微危害程度.(3)半方差函数模型拟合结果显示,Hg、Pb、Cr、Zn符合指数模型,As符合球状模型,Cu、Cd符合线性模型.As、Pb、Cd、Cu的含量总体上呈现出东部地区高、西部地区低的趋势,主要在鄱阳县、乐平市、万年县及余干县等地富集.Zn的含量在中北部地区偏低、在东南部地区较高,乐平市、万年县富集相对严重.Hg、Cr是由西南地区向东北地区递减的梯度变化,两种重金属元素均主要在南昌市各县区累积.     

亚热带典型小流域总氮最大日负荷(TMDL)及影响因子研究——以金井河流域为例

本研究以亚热带红壤丘陵区为研究区域,选取10个典型小流域,根据土地利用和畜禽养殖密度分为4种类型(森林、森林-种植、养殖和种植-养殖小流域),并基于近3年小流域把口站的原位观测数据,采用负荷历时曲线模型(LDC)计算了不同类型小流域水体总氮(TN)的最大日负荷(TMDL),运用灰度分析法定量研究了不同流量阶段小流域主要因子对TN负荷消减率的影响.结果表明,小流域TN负荷特征与流域类型密切相关,10个小流域TN年均负荷为739.0~2798.4 kg·km-2·a-1,由小到大依次为森林、森林-种植、养殖、种植-养殖小流域,其中,养殖、种植-养殖小流域水质整体超标严重,且应针对中、低流量条件下(秋、冬季节)负荷进行消减,而森林-种植小流域TN负荷超标情况略好,但高流量阶段(春、夏)超标率过高.灰度分析结果表明,TN负荷消减率在高、中流量阶段下主要受农田面积比例影响,而低流量阶段受畜禽密度影响.农田面积比例对高、中流量段TN消减率影响显著,而畜禽养殖密度在低流量段具有更大影响,小流域景观越破碎、类型越丰富、斑块分布越零散、形状越复杂,TN负荷通量则越大.     

上流式厌氧氨氧化反应器氮负荷提升过程中的运行性状

接种厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,ANAMMOX)颗粒污泥至上流式厌氧污泥床反应器(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket,UASB),并控制进水NO_3~--N/NO_2~--N质量比为1∶1。在(33±1)℃下,通过研究不同进水总氮质量浓度(200 mg/L、400mg/L、600 mg/L)和水力停留时间(12 h、8 h、6 h、4 h)下的脱氮效能、污泥形态及微生物群落结构,多维分析上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中的运行性状。结果表明,在进水NO_3~--N和NO_2~--N质量浓度均为200 mg/L、总氮质量浓度为400 mg/L、水力停留时间为6h的运行工况下反应器可获得最佳处理效能,NO_3~--N、NO_2~--N和总氮去除负荷分别达到0.76 kg N/(m3·d)、0.75 kg N/(m3·d)和1.32kg N/(m3·d),三者去除率分别为95.0%、93.8%和82.5%。氮负荷提升过程中的污泥形态和微生物群落结构动态变化显示,相较于水力停留时间的缩短,进水总氮质量浓度增加对上流式ANAMMOX反应器运行过程的影响更为显著,其不仅导致了颗粒污泥解聚,还显著降低了微生物种群的多样性和均匀度。核酸测序结果表明,反应器中分布着3种潜在的ANAMMOX优势功能菌,且三者丰度会随进水总氮质量浓度增加而发生明显演替。研究表明,在上流式ANAMMOX反应器氮负荷提升过程中,进水总氮浓度的控制更为关键。     

Epidemiological and biomechanical evaluation of airline baggage handling

Objectives. Musculoskeletal disorders (MSDs) are prevalent among airline baggage handlers due to manual materials handling. In this study, the Nordic musculoskeletal questionnaire (NMQ), the revised National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) lifting equation, and the University of Michigan 3D Static Strength Prediction Program? (3DSSPP) were used to analyze MSDs among baggage handlers. Methods. The NMQ was filled out by 209 baggage handlers and 46 arbitrarily selected baggage handlers were evaluated using the NIOSH method and 3DSSPP. Results. The obtained results showed that the most common MSDs occurred in the lower back region. The next risky regions included knees, neck, and upper back, respectively. The NIOSH results confirmed that the subjects lifted loads heavier than the permitted limit and their lifting postures were inappropriate. The results of the 3DSSPP also indicated that compression forces exceeded the NIOSH limit in these awkward postures. Conclusions. Relying on this study, holding compulsory ergonomic lifting training courses could be proposed for workers and regulations adjusting an upper limit for maximum baggage weight must be also enacted in order to improve occupational health and prevent the prevalence of increasing MSDs.     

河口潮滩湿地CH4、CO2排放通量对氮硫负荷增强的响应

以闽江河口区高、中潮滩短叶茳芏湿地为研究对象,于2014年6—11月植物生长季进行氮硫负荷增强实验,利用静态箱-气象色谱法测定土壤CH_4、CO_2排放通量,并同步观测相关环境因子.结果表明,氮硫负荷增强对潮滩湿地CH_4、CO_2排放通量的影响不尽一致.与对照相比,NH_4~+-N输入使高、中潮滩CH4排放通量分别提高了(107.53%,7.19%),使高潮滩CO_2排放通量增加了3.39%,中潮滩减少了3.00%;NO_3~--N输入使高潮滩CH4、CO_2排放通量分别增加了(29.99%,16.99%),使中潮滩分别减少了(3.45%,4.77%);SO_4~(2-)-S输入使高、中潮滩CH4排放通量分别减少了(8.99%,7.67%),使高潮滩CO_2排放通量减少了3.87%,中潮滩增加了5.44%;N-S复合输入使高、中潮滩CH4排放通量分别提高了(72.48%,25.66%),CO_2排放通量提高了(13.32%,13.48%).氮硫负荷增强改变了短叶茳芏沼泽生长季CH_4、CO_2排放通量变化规律,但除了NH+4-N处理对高潮滩CH4通量的影响显著外,其他处理影响均未达到显著性水平.相关分析显示,高、中潮滩湿地CH_4、CO_2排放通量与土壤温度,含水率具有显著的正线性相关关系,与土壤电导率相关性不显著.在全球环境问题日益严重背景下,系统研究湿地生态系统温室气体排放的机制与规律,对于准确估算全球温室气体排放量具有重要而直接的意义.     

城市边缘区农户耕地利用功能对土地转出的影响——武汉、成都、苏州1 022户农民的典型实证

在快速城市化及城乡社会经济转型过程中,城市边缘区农户家庭的耕地利用功能较传统方式已发生根本转变,农业劳动力的农地生存依赖性弱化、生计多元促进土地转出市场活跃。论文以武汉、成都及苏州1 022户农户调查数据为实证,分析城市边缘区农户家庭耕地利用功能对土地转出决策的影响。研究表明：1）城市边缘区农户家庭的耕地利用在食物生产、经济贡献及养老就业等传统功能上明显弱化,在满足家庭成员未来选择及后代馈赠需求等功能有所增强,且存在地区差异。2）城市边缘区农户土地转出意愿强烈,转出率达59.39%,土地转出存在地区差异。苏州乡镇经济发达、农民非农收入比例高,农户土地转出意愿最强烈、转出市场也最活跃;而武汉、成都作为中西部的典型城市,城市边缘区农户的土地转出决策相对滞后。3）整体而言,农户家庭耕地利用功能对土地转出意愿及行为均具有负向影响,表明家庭耕地功能依赖性愈强、土地转出决策越弱。建议健全农村社会及养老保障体系,强化城市边缘区耕地资源产权及生态环境建设,促进耕地资源养老保障及选择馈赠功能的释放,确保农田生计依赖性弱化的农民依托市场转出土地,实现农地资源优化配置、适宜规模经营。     

导弹飞行振动环境地面模拟试验方法

分析了导弹飞行环境的载荷特征和环境条件,指出了目前常用的试验方法在某些情况下存在的不足。简要介绍了振动-噪声复合试验方法及柔性悬挂-多点激励试验方法,并分析了其优、缺点。振动-噪声复合试验方法可更有效地模拟飞行过程中的宽频带振动环境,多点激励试验方法可对飞行过程中的面载荷进行有效模拟,采用柔性悬挂可模拟飞行过程中的自由边界。这些试验方法与传统试验方法相互补充,可更精确地模拟导弹飞行振动环境。     

天津盐渍化土壤水溶性氮素组成及分布特征

对天津不同程度盐渍化农田(n=4)和荒地(n=4)土壤水溶性有机碳(SOC)和水溶性氮素组成与分布特征进行了研究。结果表明:农田和荒地土壤水溶性有机碳(SOC)含量分别为26.1~46.4mg/kg和19.6~77.8mg/kg,由表层向下呈现出降低-升高-稳定的变化趋势。农田土壤具有较高溶解性总氮(TSN)、硝氮(NO-3—N)和水溶性有机氮(SON)含量,分别是荒地土壤的0.8~5.9、0.8~10.5和0.9~8.7倍。NO-3—N和SON是TSN的主要组成部分,分别占农田土壤TSN的38%~72%和26%~60%,荒地土壤的32%~75%和16%~58%。NO-3—N、SON在农田土壤剖面中主要积累在土壤表层和底层,而在荒地土壤剖面中主要积累在土壤表层,且在农田土壤中具有较高的淋溶风险。