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.     

用RBCA和CLEA模型推导土壤中苯并[a]芘的标准值

我国现行土壤环境质量标准中尚未包含苯并[a]芘(B[a]P). 分别应用2种国际上认可的RBCA和CLEA模型,获取了土壤中B[a]P的标准值,并对2种模型的计算结果和取值进行了比较. 结果表明,在目标风险水平设定为10-5时,RBCA和CLEA模型计算的住宅用地土壤B[a]P标准值分别为0.83和1.21 mg/kg;工业用地标准值分别为4.10和26.30 mg/kg. 2种模型住宅用地的标准差异不大,且与其他国家的标准水平基本接近;工业用地的标准差异较大,其中RBCA模型的结果更接近于其他国家标准,而CLEA模型的结果则明显偏高. 造成2种模型计算结果差异的原因主要来自于两方面,即模型的方法原理不同导致的暴露量计算差异以及采用的毒理学数据来源不同导致的数据水平差异. 2种模型暴露途径解析的结果均表明,经口摄入和皮肤接触是土壤污染物B[a]P人体暴露的主要途径,而口鼻吸入导致的暴露量很小.      

陕西省水资源供求指数和综合干旱指数及其时空分布

识别区域的干旱时空特征对于防旱抗旱具有重要指导意义。论文采用两种方法研究了陕西省干旱时空分布特征并比较了两种方法在应用中的优缺点：其一,考虑社会经济因素对干旱的影响,采用基于水资源供水和需水平衡的陕西省社会经济干旱指标（水资源供求指数）;其二,结合SPI、PDSI和SPEI的特点,运用模糊综合法建立了综合干旱指数。结果表明：陕西省干旱发生频率很高,南北多发生轻微干旱,中部多发生中重度干旱。陕西省干旱在空间上分布差异大,两种方法均表明咸阳、西安、渭南和铜川地区旱情最为严重。在水资源量存在巨大差异的地区,如商洛与榆林,仅用一种类型的干旱指标无法全面体现实际情况,两种方法的结论存在差异：综合干旱指数表明榆林干旱较重,但供求指数为轻旱;商洛供水可满足需水,但综合干旱指数为轻旱。气象干旱指数,在水资源短缺的地区或自然生态系统中,结果更贴近于实际;社会经济干旱指数——水资源供求指数,更适宜用于水资源极其丰富且供水能力强的地区。     

华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤呼吸特征

从2008-03至2009-02,采用闭合动态法(LI-6400-09)对华西雨屏区不同密度中龄巨桉人工林土壤呼吸进行了研究。结果表明:①该林分土壤呼吸具有明显的季节动态,各密度林分土壤呼吸速率最高值均出现在7月份,最低出现在1月,且密度为883株·hm^-2(1.5 m×8 m)的巨桉林土壤呼吸速率最大,2 222株·hm^-2(1.5 m×3 m)的最小;②2008年4、7、10月土壤呼吸速率24 h平均值均表现为883株·hm^-2> 1 333株·hm^-2> 2 222株·hm^-2,且7月>4月>10月;③土壤微生物生物量碳氮、土壤有机质含量和10 cm根系生物量都表现出相同的趋势,即林分密度越小,土壤微生物生物量碳氮越高,草本植物越多,根系生物量越大,有机质含量越多;④温度是巨桉林土壤呼吸变异的主导因子,土壤呼吸速率与土壤温度和湿度的双因素模型优于单因素模型,两者共同解释了土壤呼吸速率月动态的78.3%~91.5%;⑤各密度林分土壤呼吸Q₁₀值随巨桉林分密度增大而降低,大小顺序为3.65(883株·hm^-2)>2.60(1 333株·hm^-2)>2.55(2 222株·hm^-2)。     

温和预氧化提高后续生物修复石油污染土壤

为得到一种能促进后期生物阶段高效降解石油烃(TPH)的温和Fenton预氧化方式,本文考察了不同Fenton预氧化过程中羟基自由基(·OH)特征、后续生物修复过程中营养消耗、土著菌活性(CO_2)以及TPH去除量的差异,结果表明,温和Fenton预氧化组(·OH存在时间:73 h;双氧水浓度:225 mmol·L~(-1))中·OH存在时间短H_2O_2用量少,残余细菌活性高,后续对石油的生物降解率高,不加菌就能够达到与加菌相同的修复效果(TPH去除率38%左右).且在不加菌的条件下,后期生物阶段TPH去除率,温和预氧化组(38%)要高于普通预氧化组(15. 32%～33. 15%).进一步分析各链烃的去除效果,发现在后续生物修复阶段,温和预氧化组能减少对链烃组分(C17～C21)的抑制;而对比各组的土著菌活性,发现温和预氧化可以适当刺激土著微生物生长并提高其活性,这些因素均有利于TPH的去除.温和预氧化在后期生物修复阶段对TPH的去除不加菌就能够达到与加菌相同的处理效果,是一种低成本可行的修复方式.     

铀对不同植物根际土壤酶活的影响

通过盆栽实验,研究不同铀浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)下,铀对3种植物(反枝苋、鬼针草、印度芥菜)的根际土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶)活性的影响。结果表明:铀对不同酶活均有抑制作用;脱氢酶、酸性磷酸酶和脲酶与铀浓度呈显著负相关,可以作为监测铀污染的酶学指标,其中脱氢酶最高显著性可达到-0.974,对铀最为敏感。3种植物均能提高土壤酶活性,但不同植物对不同土壤酶影响不同:反枝苋对酸性磷酸酶的提升效果最强,对脱氢酶保护作用最强;鬼针草对蔗糖酶提升效果最强,对脲酶的保护作用最强;印度芥菜对脲酶和脱氢酶提升效果最强,对酸性磷酸酶和蔗糖酶保护效果最强。3种植物对不同酶活均值对比发现:反枝苋组中平均抑制率最低为11.69%,平均变化率为21.579%,对铀污染土壤酶活修复效果最好。     

名山河流域黄壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸特征

以名山河流域老冲积黄壤无机纳米微粒为对象,从纳米尺度分析钙的吸附解吸机制对土壤养分状况的影响,并采用等温吸附法和静态解吸法,比较不同土地利用方式下钙的吸附解吸特征差异.结果表明:1)不同土地利用方式土壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸量均随钙质量浓度增加而增加,在低质量浓度范围内吸附量增加较快,在高质量浓度范围内增加趋缓,不同土地利用方式下钙的吸附能力从高到低为水田(2 580.69 mg/kg)、茶园(2 452.30 mg/kg)、旱地(1 935.10mg/ks)、林地(1 867.36mg/kg)、果园(1 520.65 mg/kg),土壤无机纳米微粒对钙的解吸率从大到小为果园、林地、旱地、茶园、水田,且解吸率随外加钙质量浓度增加而增大;2)去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)后,无机纳米微粒对钙的吸附量及解吸量均有所增加,5种土地利用方式吸附增加量从大到小为水田、旱地、茶园、林地、果园;3)去除土壤组分前后,无机纳米微粒对钙的等温吸附均以Freundlich方程拟合效果最佳,相关系数在0.954 5～0.989 0,达到极显著水平,Langmuir方程与Temkin方程拟合效果不佳.研究表明,钙离子以非专性吸附为主,专性吸附为辅,有机质和游离氧化铁的存在会阻碍土壤对钙的吸附及解吸.     

苯噻草胺在土壤中的吸附与解吸行为研究

采用批量平衡实验方法,研究了除草剂苯噻草胺在5种不同性质土壤中的吸附与解吸行为,并探讨了土壤有机质及溶液pH值对吸附的影响.结果表明,线性方程与Freundlich方程均能较好地拟合苯噻草胺在土壤中的吸附等温线.计算得到苯噻草胺在5种土壤中的碳标化分配系数K_oc在849.5～1?818.8 L·kg^-1之间,说明土壤对苯噻草胺有较强的吸附能力.苯噻草胺在土壤中的分配系数K_d、Freundlich常数K_f以及K_f(1/n)与土壤有机质含量均呈显著正相关.通过过氧化氢去除有机质后,土壤对苯噻草胺的吸附大大降低,说明土壤有机质是影响苯噻草胺在土壤中吸附的主要因素.对于同种土壤而言,苯噻草胺的吸附量随pH值的增大而减小.解吸实验表明,苯噻草胺在土壤中的解吸过程具有一定的滞后性,推测其在土壤中的迁移能力较差.     

不同类型土壤中As(Ⅴ)解吸行为的研究

为了解As(Ⅴ)在土壤中的解吸行为及不同类型试剂(NaOH、NaCl、NaHCO3、柠檬酸、草酸及磷酸盐缓冲液)对所吸附砷的解吸效果,对As(Ⅴ)在不同类型土壤中的解吸热力学和动力学效果进行了研究.结果表明,NaOH和磷酸盐缓冲液对几种土壤吸附砷的解吸效果较好,解吸率分别在47.3%～73.0%和35.4%～66.6%...     

人工湿地处理渗滤液N2O的释放规律及控制

采用培养试验和现场研究,考察了垃圾填埋场渗滤液经人工湿地系统处理过程中N2O的释放规律.在投加同等质量浓度渗滤液条件下,碱性黏土样Soil 1中N2O释放通量为酸性砂土样Soil 2的近18倍(P<0.01).与孔隙含水率为46%时相比,投加蒸馏水的土样Soil 1,投加渗滤液的土样Soil 1和投加渗滤液的土样Soil 2在孔隙含水率为70%的条件下,其N2O释放通量平均值分别提高了6.5(P>0.05),1.8(P>0.05)和2.2倍(P<0.05).选用9种土壤投加渗滤液培养后统计分析表明:N2O释放通量与土壤pH,w(有机质)和碳氮比[(w(C)/w(N))呈显著正相关,而与土壤中w(砂粒)呈显著负相关.3种湿地处理渗滤液后,夹竹桃(Nerium indicum Mill)湿地中N2O释放通量最高,其年均值(以N2O-N计)为(298±234)μg/(m2·h)(P<0.05),分别比高羊茅(Feauca arundinacea Schreb)和狗牙根(Cynodon dactylon)湿地N2O年均释放量高出0.5(P>0.05)和6.6倍(P<0.05).在关注去除污水中氮元素的同时,也要重视由此引发的二次污染问题,建议人工湿地系统采用酸性砂土,种植的植物采用阳光穿透性强的针叶类植物,以减少处理污水过程中N2O的释放.