17 β-estradiol mineralization in human waste products and soil in the presence and the absence of antimicrobials

Natural steroidal estrogens, such as 17 β-estradiol (E2), as well as antimicrobials such as doxycycline and norfloxacin, are excreted by humans and hence detected in sewage sludge and biosolid. The disposal of human waste products on agricultural land results in estrogens and antibiotics being detected as mixtures in soils. The objective of this study was to examine microbial respiration and E2 mineralization in sewage sludge, biosolid, and soil in the presence and the absence of doxycycline and norfloxacin. The antimicrobials were applied to the media either alone or in combination at total rates of 4 and 40 mg kg^?1, with the 4 mg kg^?1 rate being an environmentally relevant concentration. The calculated time that half of the applied E2 was mineralized ranged from 294 to 418 days in sewage sludge, from 721 to 869 days in soil, and from 2,258 to 14,146 days in biosolid. E2 mineralization followed first-order and the presence of antimicrobials had no significant effect on mineralization half-lives, except for some antimicrobial applications to the human waste products. At 189 day, total E2 mineralization was significantly greater in sewage sludge (38 ±0.7%) > soil (23 ±0.7%) > biosolid (3 ±0.7%), while total respiration was significantly greater in biosolid (1,258 mg CO₂) > sewage sludge (253 mg CO₂) ≥ soil (131 mg CO₂). Strong sorption of E2 to the organic fraction in biosolid may have resulted in reduced E2 mineralization despite the high microbial activity in this media. Total E2 mineralization at 189 day was not significantly influenced by the presence of doxycycline and/or norfloxacin in the media. Antimicrobial additions also did not significantly influence total respiration in media, except that total CO₂ respiration at 189 day was significantly greater for biosolid with 40 mg kg^?1 doxycycline added, relative to biosolid without antimicrobials. We conclude that it is unlikely for doxycycline and norfloxacin, or their mixtures, to have a significant effect on E2 mineralization in human waste products and soil. However, the potential for E2 to be persistent in biosolids, with and without the presence of antimicrobials, is posing a challenge for biosolid disposal to agricultural lands.     

川南山地林分变化对土壤物理性质和抗蚀性的影响

以川南天然林(TRL)及其转变成的毛竹林(MZL)、檫木林(CML)、柳杉林(LSL)、杉木林(SML)和水杉林(SSL)为对象,研究不同林分土壤物理性质和抗蚀性差异,以主成分分析法(ZCFM)和隶属函数法(LSHM)分别计算的土壤抗蚀性综合值Ⅰ(KSX-Ⅰ)和Ⅱ(KSX-Ⅱ)评价林分变化对土壤抗蚀性的影响,探索简便易行的土壤抗蚀性综合评价方法。结果表明,天然林转变为人工林后土壤物理性质和抗蚀性变差,呈现出有机质和0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均重量直径、团聚度、孔隙度及物理稳定性指数降低,而结构体破坏率、不稳定团粒指数、容重、分散率及侵蚀系数增加。各林分土壤KSX-Ⅰ和KSX-Ⅱ均呈现出TRLCMLSSLLSLMZLSML的规律变化。土壤抗蚀性指标间相关性均达到显著(p0.05)水平;土壤KSX-Ⅰ和KSX-Ⅱ之间呈显著相关关系(p0.05),且两者均与各抗蚀性指标间呈显著相关(p0.05)。说明天然林植被变化后会使土壤抗蚀性降低,影响原有植被水土保持功能,应该加强天然林及其生态功能保护;ZCFM和LSHM均可作为计算土壤抗蚀性综合值的有效方法,但考虑到计算过程的难易度,后者更简便易行。结果为土壤抗蚀性综合评价新方法的建立提供了参考。     

庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。     

三峡库区重庆段土壤保持服务时空分布格局研究

土壤保持是生态系统服务与功能的重要组成,在防止土壤侵蚀、减少径流泥沙与农业面源污染等方面具有至关重要的作用。以对国家生态安全具有重要作用的土壤保持生态功能区——三峡库区重庆段为研究区域,研究得到了2000~2013年时间序列区域土壤保持服务"流量"结果,结果表明:(1)三峡库区重庆段多年平均土壤保持量为604.39 t/hm~2·a,沿长江干流自西向东逐渐增强,区域差异显著;(2)三峡库区的土壤保持服务存在明显的垂直分异特征,随着高程的增加,以300 m与900 m为节点,出现递减-递增-递减的分段规律,与人类活动存在明显的相关关系;(3)增加森林覆被面积是改善区域土壤保持、减少水土流失的重要举措。同时,在三峡库区开展坡改梯工程,减少坡耕地的数量能够有效控制区域水土流失;     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。     

社会减灾能力信任及水灾风险感知的区域对比——基于江西九江和宜春公众的调查

研究公众对社会减灾能力及灾害风险的认识,有助于从公众视角揭示风险潜在因素,不仅是进行风险沟通的必备环节,还可以为开展有效的减灾宣传教育、提高公众减灾意识提供决策依据。通过社会调查（221份样本）和统计分析方法,比较了江西九江、宜春公众对于社会减灾能力的信任及水灾风险感知。结果表明,公众对于社会减灾能力基本持信任态度,信任度高低排序为：灾害监测预报>政府应急>防灾工程>预警传播,其中宜春公众的信任度较高;公众对于水灾的风险感知较弱,尤其是宜春公众认为水灾发生、受灾的可能性很小;公众的信任与对区域减灾能力的了解无关,主要是受到受灾经历（受灾次数、灾情损失、灾后救援）的影响,即区域本底灾害风险的高低导致公众认知的差异,风险较高区域（九江）的公众具有更为明确的降低风险的行为倾向及意愿。     

Outlier identification and visualization for Pb concentrations in urban soils and its implications for identification of potential contaminated land

Outliers in urban soil geochemical databases may imply potential contaminated land. Different methodologies which can be easily implemented for the identification of global and spatial outliers were applied for Pb concentrations in urban soils of Galway City in Ireland. Due to its strongly skewed probability feature, a Box–Cox transformation was performed prior to further analyses. The graphic methods of histogram and box-and-whisker plot were effective in identification of global outliers at the original scale of the dataset. Spatial outliers could be identified by a local indicator of spatial association of local Moran's I, cross-validation of kriging, and a geographically weighted regression. The spatial locations of outliers were visualised using a geographical information system. Different methods showed generally consistent results, but differences existed. It is suggested that outliers identified by statistical methods should be confirmed and justified using scientific knowledge before they are properly dealt with.     

重金属元素在冻土与融土中迁移的对比试验

随着寒区经济的发展,冻土地区的矿山开采活动不断加剧,随之产生的重金属污染问题也越来越严重.冻土地区生态环境脆弱,一旦受到破坏就很难恢复.针对此问题,室内模拟了尾矿矿渣在冻土与融土中的填埋及其对填埋场周边土体的影响,通过检测填埋场各处土壤的温度、含水量以及重金属元素的含量,发现温度和水分对重金属元素的迁移影响很大.土壤温度越低,重金属元素的迁移越慢;在温度梯度的作用下,重金属元素均随着水分从土体的暖端向冷端迁徙并聚集于冻结锋面.重金属元素在冻土中的迁移比融土中慢,表明冻土环境不利于重金属元素的迁移.在土壤质地、温度和含水量等相同的情况下,Zn的迁移性较强,Pb和Cu的迁移性相对较弱.     

Cr(Ⅵ)污染土壤的热解还原无害化处理

提出了用热解还原法对含铬土壤进行无害化处理的新技术,研究了热解温度、热解时间及土壤有机质对铬无害化处理的影响,分析了热解前后土壤中铬的元素形态的变化.同时还探讨了热解还原过程中Cr(Ⅵ)的无害化机制.结果表明,土壤中的有机质在热解还原过程中产生的挥发分对Cr(Ⅵ)的无害化起核心作用;在200～600℃范围内,Cr(Ⅵ)的还原量随着热解温度升高而增大,500.0℃最适合于经济有效地实现Cr(Ⅵ)的热解还原处理;Cr(Ⅵ)的热解还原过程较快.铬的形态分析结果表明,热解后可交换态和碳酸盐结合态铬量大大降低,大部分铬转化成了活性低的残渣态,极大地降低了铬的危害.     

氨水土壤混合物脱除CO2温室气体的实验研究

为了脱除CO2温室气体,提出了利用氨水土壤混合物去除CO2的新方法。分别考察了土壤颗粒粒径、CO2初始流量、氨水浓度（质量比）和温度对CO2脱除量和脱除率的影响。实验结果表明,该方法去除CO2的量较土壤物理吸附量和氨水化学吸收量的总和提高了大约15%;随着氨水浓度的增大,CO2的脱除率和脱除量都增大;随着土壤颗粒粒径和CO2初始流量的增大,CO2的脱除率和脱除量都减小;当温度由22℃升高到31℃,CO2的脱除率随着温度的升高而增大,但是继续升高温度到40℃,CO2的脱除率反而下降。