废碳粉中新污染物的环境健康风险与资源化利用

随着印刷业的快速发展,碳粉的产量不断增加,致使废碳粉排放量升高。目前,国际上对废碳粉的处置以直接填埋为主,在环境中持续累积且具有暴露风险。废碳粉中含有微纳米塑料、纳米氧化物、纳米炭等多种新污染物,存在潜在生态环境和人体健康风险。如何科学处置废碳粉,实现其资源化利用是管控废碳粉中新污染物环境健康风险的关键。该综述首先探讨了多种典型颗粒新污染物的单独和复合生态效应以及其与环境中土壤、水体等介质的相互作用,提出废碳粉可能具备生物毒性和生态风险。废碳粉可通过呼吸、接触及食物链传递等途径造成人体暴露,可能会对人体呼吸系统、肾脏、肝脏、肠道代谢、神经发育、心脏代谢、血管、生殖等产生毒性,其毒性具有尺寸、剂量和暴露时间依赖性。依据废碳粉的成分组成和性能分析归纳总结了其可能的回收和高值化利用技术,并对未来废碳粉的环境地球化学过程、环境健康和资源化利用等方面研究进行了展望,包括：1）发展环境中废碳粉的分离提取与检测定量技术,明确废碳粉的环境赋存量和赋存形态;2）结合实验室和中宇宙模拟与机器学习来探究环境相关浓度下废碳粉的生态和人体健康效应,并实现其风险评估;3）加强废碳粉回收和资源化利用的技术的创新,发...     

离子特异性效应对紫色土孔隙状况的影响机制研究

土壤孔隙对土壤水分和养分迁移及水土保持有着关键作用,不同离子条件下土壤颗粒相互作用控制着土壤团聚体稳定性,而土壤团聚体形成和结构对土壤孔隙状况起重要影响。紫色土是三峡库区代表性土壤之一,探究离子特异性效应下颗粒的相互作用对紫色土孔隙状况的影响,对三峡库区水土生态环境安全具有重要意义。采用工业CT扫描技术和联合测定法分别对不同类型离子条件下的土壤孔隙状况和颗粒表面电荷性质进行测定,并分析其形成土壤孔隙特征差异原因。结果表明,(1)当浓度为0.01 mol·L^-1时,Cs⁺体系下土壤孔隙的数量分别是Li⁺、Na⁺和K⁺体系下的2.90、2.23和1.44倍,其中,Li⁺、Na⁺、K⁺和Cs⁺体系下>1 mm孔隙数量分别占0.33%、1.06%、1.57%和1.88%;同时,Cs⁺体系下土壤最大孔隙的直径分别是Li⁺、Na⁺、...     

坡耕地稻田剖面磷的储存格局与流失风险研究

土壤磷储量及空间分布特征直接影响磷素的农业利用效率与生态环境安全,明确不同坡位稻田磷在各发生层及大小粒级团聚体内的储存格局及流失潜能,可为稻田土壤磷高效利用与流失风险管控提供科学依据。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内不同坡位的稻田剖面土壤为研究对象,分析了不同发生层土壤全磷储量(C_TPs)、速效磷储量(C_Bray-P)、磷储存容量储量(C_SPSC)及团聚体全磷储量(C_TPa)的变化差异,评估了不同坡位稻田剖面磷的流失风险及影响因素。结果表明：不同坡位稻田剖面C_TPs、C_Bray-P及C_TPa均随发生层深度的增加先降低后增加,坡下稻田剖面C_TPs及C_Bray-P均显著高于坡上及坡中剖面。各剖面中2—0.25 mm水稳定性团聚体的C_{TP2?0.25 mm}及贡献率(R_C)均显著高于其他粒级(22.8—1 120.9 kg·hm^-2,4...     

长期施肥对双季稻田根际土壤氮素的影响

土壤有机氮含量是评价土壤质量变化的重要肥力指标,土壤氮矿化及其微生物数量易受不同施肥措施的影响。为明确南方双季稻区长期不同施肥模式对根际土壤氮矿化及其微生物数量的影响,以长期（37年）定位施肥试验田为平台,系统分析了不同施肥模式[单独施用化肥(MF)、秸秆还田+化肥(RF)、30%有机肥+70%化肥(OM)和无肥对照(CK)]下双季稻田根际土壤微生物量氮含量、氮素矿化、硝化和氨化速率、氮循环微生物数量的变化特征,及土壤氮转化与理化特性、微生物相关性。结果表明,OM处理根际土壤有机碳、总氮、碱解氮、硝态氮、氨态氮和无机氮含量均显著（P<0.05）高于RF、MF和CK处理。OM处理根际土壤微生物量氮含量最高,比CK处理增加24.1%。OM处理根际土壤有氧氮矿化率、厌氧氮矿化率和氨化速率均为最高,均显著高于MF和CK处理（P<0.05）;MF处理根际土壤硝化速率为最高,显著高于RF、OM和CK处理（P<0.05）。OM处理根际土壤硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌数量均显著高于RF、OM和CK处理（P<0.05）;RF处理根际土壤固氮菌数量显著高于MF、OM和CK处理（P...     

芦芽山不同海拔灌丛土壤细菌群落组成和多样性研究

揭示土壤细菌群落组成和多样性海拔格局及其驱动因素一直是生态环境研究的热点问题。以芦芽山灌丛土壤细菌群落为研究对象,沿海拔梯度分别在高海拔（2 668-2 689 m）、中海拔（1 835-1 855 m）和低海拔（1 368-1 392 m）选取鬼箭锦鸡儿灌丛、中国沙棘灌丛和黄刺玫灌丛进行植被调查和土壤取样,利用Illumina MiSeq测序技术对3个不同海拔段土壤细菌群落特征进行分析。研究结果表明,变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）是灌丛样地土壤细菌优势类群。随着海拔的升高,变形菌门的相对丰度逐渐增加,而放线菌门的相对丰度却逐渐减少,土壤细菌群落多样性整体上呈现先上升后下降的趋势。线性判别分析（LEfSe）分析表明低海拔样地和高海拔样地土壤细菌群落具有较多的显著差异物种（P<0.05）,在组成上表现出一定的特有性,而中海拔样地的特有性相对较低,但多样性相对较高。相关性...     

旱区盐湖盆地土壤重金属空间变异及对土壤理化因子的响应

为探明盐湖盆地土壤重金属铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)的分布特征及在其理化因素影响下呈现的分异规律,以内蒙吉兰泰盐湖盆地为研究区,采集土壤表层、50 cm、100 cm等不同土层深度150个样本,对Cr、Hg、As和土壤理化指标进行测试,以地统计学解析不同剖面土壤重金属空间变异特征及分布规律,运用多元统计和冗余分析法解释土壤中各土层重金属与土壤pH、TDS、TN、θ、土壤分形维数D等理化指标的赋存相关性。结果表明,土壤重金属Cr、Hg、As含量分别介于2.90-63.5、0.002-0.602、0.02-21.8 mg·kg^-1之间,变幅较大;Cr、Hg、As的内蒙古地区背景值均在各层最大值和最小值之间,存在Cr、Hg、As的超标点或局部超标区域;各层土壤的Cr、Hg、As含量均在国家土壤污染风险管控标准范围之内;各土层Cr、Hg和100 cm处As的空间分布特征具有强烈的空间自相关性,土壤母质、气候环境等自然因素是土壤Cr、Hg、As含量的主要影响因素;As在表层、50 cm层属中等程度的空间自相关,空间变异是自然因素和随机因素的协同作用驱动所致;各层土壤理...     

黄帚橐吾扩散对高寒草甸土壤理化特性及酶活性的影响

黄帚橐吾（Ligularia virgaurea）作为指示高寒草甸退化的重要物种,研究其扩散对高寒草甸土壤特性产生的影响,对揭示黄帚橐吾的入侵机制具有重要意义。以黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据密度等级划分6个扩散程度（D0,D1,D2,D3,D4,D5）,并对各密度斑块的土壤理化特性和酶活性进行分析,结果表明：随黄帚橐吾密度的增加,各密度斑块的土壤pH值呈明显降低趋势,土壤含水量和全磷呈先增加后降低的趋势,在D2-D3范围内达到最大值。土壤有机碳呈“N”字形变化,在D2达到最大值,土壤铵态氮含量为D5显著高于D4(P<0.05),硝态氮含量为D0和D2显著高于其余密度斑块（P<0.05）,速效磷含量呈增加趋势,且D4显著高于D0和D3(P<0.05),全钾含量在D0、D3和D4显著高于D1和D2(P<0.05),速效钾含量在D2达到最大值,且显著高于其余斑块（P<0.05）。土壤过氧化氢酶活性呈先增大后降低的趋势,D4显著低于其余斑块（P<0.05）;土壤蔗糖酶活性在各斑块间差异不显著（P>0.05）;D5的中性磷酸酶活性最高且显著高于D0和D...     

生物质废弃物类型和水热pH对人工腐殖酸性能影响

腐殖酸是土壤有机质中最活跃的部分,能改善土壤理化性质、提高土壤保肥性,是土壤的重要组成,也是植物营养的主要来源之一。为提高土壤中腐殖酸的含量,解决天然腐殖酸形成困难且周期长的问题,水热合成人工腐殖酸技术逐渐被关注。然而,水热条件和原料对人工腐殖酸性质的影响还鲜有报道。以乔木树枝——香樟树(Cinnamomum camphora)、灌木树枝——黄杨树(Buxus sinica)和香樟树叶为原料,在水热溶液p H分别为2、5、9和12的条件下制备人工腐殖酸并对其性质表征。结果表明,1)在水热过程中,纤维素相对含量高的树叶,其降解率随溶液p H升高而降低,在p H为2时,降解率为59.3%,而在p H为12时,降解率仅为41.0%,所得人工腐殖酸具有较好的导电性、营养价值和荧光特性;而木质素相对含量较高的乔木,其降解率随溶液p H升高而升高,在p H为12时,降解率可达到59.0%,所得人工腐殖酸具有较丰富的含氧官能团。2)强酸强碱条件下制备的人工腐殖酸具有较强导电性和较高的营养元素总量。强酸条件(p H=2)下提高人工腐殖酸中钠、钙和硫等元素的含量,强碱条件(p H=12)下提高人工腐殖酸...     

Dissipation of chlorpyrifos in pakchoi-vegetated soil in a greenhouse

The dissipation of chlorpyrifos in pakchoi-vegetated soil was investigated in the summer and autumn in a greenhouse and field, respectively. The dissipation of chlorpyrifos in pakchoi-grown soil was comparatively described by fitting the residue data to seven models （lst-order, 1.5th-order, 2nd-order, RF lst-order, RF 1.5th-order, RF 2nd-order, and bi-exponential or two-compartment models）. Statistical analysis was performed using the SPSS 11.5 statistical package. The bi-exponential model was selected as the optimal model according to the coefficient of determination r^2. The dissipation half-lives （DT50） of chlorpyrifos in pakchoi-vegetated soil at the recommended dose in the summer and autumn, calculated by the bi-exponential model, were 0.6 and 1.2 d in a greenhouse, 0.4 and 1.0 d in a field, respectively; the corresponding values at double dose were 1.2 and 2.1 d in a greenhouse, 0.5 and 1.3 d in a field, respectively. The kinetic data indicate the dissipation of chlorpyrifos in pakchoi-grown soil in a greenhouse is slower than that in a field, and dissipates slower in the autumn than in the summer.     

Ecological effects of crude oil residues on the functional diversity of soil microorganisms in three weed rhizospheres

Ecological effects of crude oil residues on weed rhizospheres are still vague. The quantitative and diversity changes and metabolic responses of soil-bacterial communities in common dandelion （Taraxacum officinale）, jerusalem artichoke （Silphiurn perfoliatum L.） and evening primrose （A colypha australis L.） rhizospheric soils were thus examined using the method of carbon source utilization. The results indicated that there were various toxic effects of crude oil residues on the growth and reproduction of soil bacteria, but the weed rhizospheres could mitigate the toxic effects. Total heterotrophic counting colony-forming units （CFUs） in the rhizospheric soils were significantly higher than those in the non-rhizospheric soils. The culturable soil-bacterial CFUs in the jerusalem artichoke （S. perfoliatum） rhizosphere polluted with 0.50 kg/pot of crude oil residues were almost twice as much as those with 0.25 kg/pot and without the addition of crude oil residues. The addition of crude oil residues increased the difference in substrate evenness, substrate richness, and substrate diversity between non-rhizospheric and rhizospheric soils of T. officinale and A. australis, but there was no significant （p〉0.05） difference in the Shannon＇s diversity index between non-rhizospheric and rhizospheric soils of S. perfoliatum. The rhizospheric response of weed species to crude oil residues suggested that S. perfoliatum may be a potential weed species for the effective plant-microorganism bioremediation of contaminated soils by crude oil residues.