Integrating soil carbon cycling with that of nitrogen and phosphorus in the watershed model SWAT: Theory and model testing

In this paper we describe and test a sub-model that integrates the cycling of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) in the Soil Water Assessment Tool (SWAT) watershed model. The core of the sub-model is a multi-layer, one-pool soil organic carbon (S_C) algorithm, in which the decomposition rate of S_C and input rate to S_C (through decomposition and humification of residues) depend on the current size of S_C. The organic N and P fluxes are coupled to that of C and depend on the available mineral N and P, and the C:N and N:P ratios of the decomposing pools. Tillage explicitly affects the soil organic matter turnover rate through tool-specific coefficients. Unlike most models, the turnover of soil organic matter does not follow first order kinetics. Each soil layer has a specific maximum capacity to accumulate C or C saturation (S_x) that depends on texture and controls the turnover rate. It is shown in an analytical solution that S_x is a parameter with major influence in the model C dynamics. Testing with a 65-yr data set from the dryland wheat growing region in Oregon shows that the model adequately simulates the S_C dynamics in the topsoil (top 0.3 m) for three different treatments. Three key model parameters, the optimal decomposition and humification rates and a factor controlling the effect of soil moisture and temperature on the decomposition rate, showed low uncertainty as determined by generalized likelihood uncertainty estimation. Nonetheless, the parameter set that provided accurate simulations in the topsoil tended to overestimate S_C in the subsoil, suggesting that a mechanism that expresses at depth might not be represented in the current sub-model structure. The explicit integration of C, N, and P fluxes allows for a more cohesive simulation of nutrient cycling in the SWAT model. The sub-model has to be tested in forestland and rangeland in addition to agricultural land, and in diverse soils with extreme properties such high or low pH, an organic horizon, or volcanic soils.     

二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中消解动态及残留

为评价二氯喹啉酸在水稻及其土壤中的安全性,建立其在水稻上的使用规范,于2008、2009年在杭州、济南和铁力三地进行田间试验,研究了二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中消解动态及最终残留量。建立了二氯喹啉酸在水稻、土壤和田水中残留量的超高效液相色谱串联质谱测定方法。在添加水平5～100μg.kg-1范围内,二氯喹啉酸的平均回收率在81.6%～105.7%之间,相对标准偏差均低于17.9%。残留试验结果表明,二氯喹啉酸在植株、土壤和田水中消解均符合一级动力学方程,消解半衰期分别为16.4～18.6、16.6～21.9和15.4～16.9 d;二氯喹啉酸在植株、土壤、糙米和稻壳中最终残留量均未检出（〈5μg.kg-1）。若二氯喹啉酸在水稻中的最高残留限量推荐值为0.5 mg.kg-1,建议每年以有效成分25 g.mu-1的剂量,于水稻移栽后10 d喷施1次,用于防治水稻田中稗草。     

硫酸锰废渣浸出液对斑马鱼的毒性及抗氧化酶活性的影响

已有研究表明,堆积在湘西花垣河河岸的硫酸锰废渣含有多种重金属,可能是导致花垣河河水和沉积物重金属污染的主要原因.为了评价硫酸锰废渣的潜在生态风险和对水生动物的毒性,本研究分析了硫酸锰废渣浸出液中的主要重金属成分,用漫出液对斑马鱼进行了急性毒性实验,观察在急性胁迫下斑马鱼的体征变化,测定了斑马鱼在亚致死浓度下的生化指标的...     

两种生物炭的制备及其对水溶液中四环素去除的影响因素

以中药材三桠苦药渣和玉米秸秆为原料,分别在400、600和800℃下热解制备生物炭,并研究其对水溶液中四环素的去除及其影响因素.利用元素分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对制备的生物炭进行表征;并探究热解温度、生物炭添加量、初始溶液浓度、吸附时间、溶液pH、离子强度、环境温度等因素对生物炭去除水溶液中四环素的影响;通过吸附动力学和等温吸附平衡探究两种原料制备的生物炭对溶液中四环素的吸附行为.结果表明,生物炭对四环素的吸附性能随制备温度的升高而增加,800℃制备的三桠苦药渣生物炭(EIBC800)具有最佳吸附性能.生物炭添加量、溶液pH、离子强度、吸附时间对800℃制备的三桠苦药渣生物炭(EIBC800)和玉米秸秆生物炭(CSBC800)吸附水溶液中四环素影响较大,吸附时环境温度对吸附的影响大小依赖于抗生素质量浓度.EIBC800和CSBC800对四环素的吸附行为均符合准二级动力学方程(R~2分别为0. 954 0和0. 835 5),等温吸附符合Freundlich方程(R~2分别在0. 899 1～0. 957 9和0. 973 6～0. 994 6之间),主要吸附过程为化学吸附,且吸附过程均是自发吸热的过程.通过以两种原料所制备的生物炭吸附性能对比,EIBC800吸附抗生素的能力比CSBC800更强,说明中药渣在制备生物炭去除水环境中的抗生素具有较好的应用前景.     

长沙市医疗垃圾管理处置状况及特性研究

报道了对长沙市5所医院为期一个月的研究结果，内容包括：医疗垃圾管理处置现状；医疗垃圾类型及产量；门诊人数、住院人数及垃圾量的变化规律；住院病人和门诊病人的垃圾产率及中药渣产率；传染性垃圾与生活垃圾的比例及医疗垃圾的组成，指出了现行医疗垃圾管理处置需要改进和提高之处，为建立长沙市医疗垃圾集中处理示范工程提供了依据。     

江苏省农户秸秆还田的影响因素分析

农户秸秆还田不仅有利于土壤有机质的增加,实现耕地的可持续利用,而且在发挥我国农田土壤固碳潜力,积极应对气候变化方面具有重要意义.文章以江苏省农户调查数据为基础,建立Logistic模型,对影响农户秸秆还田的因素进行分析,以期为制定促进农户秸秆还田的政策提供科学依据.结果表明,不同地区农户对于秸秆还田的决策存在差异:在较为发达地区,秸秆还田与否,农户更多的是从秸秆处理的边际成本出发;而略欠发达地区,则主要是基于秸秆的利用效益.此外,技术因素也影响农户秸秆还田的行为决策.在制定促进秸秆还田技术应用的激励政策时,要充分考虑地区农业生产以及农户生产经营的基本特征及差异,因地制宜,有效地促进秸秆还田在各地区最大限度地被应用和推广.     

土壤中锁定残留芘在体外消化系统中的生物可给性（Oral Bioaccessibility of Bound Residue of Pyrene in Contamination Soils Determined by an in Vitro Gastrointestinal Model）

体外消化过程可能导致土壤中憎水有机污染物提取量增加.论文采用3种有机质含量不同的土壤进行体外消化实验,目的在于验证如下假设:土壤中部分锁定残留芘可以在人体消化系统中释放出来,若不考虑这部分贡献,常规提取方式获得的土壤污染浓度可能低估污染土壤口摄风险.研究结果证实:经体外消化的土壤的总芘提取量显著高于未经消化样品,其差别与土壤有机质含量有关.消化液中的胆汁盐是造成锁定残留芘释放的关键成份.在特定范围(2~20mg·mL-1)内,提取效率不受胆汁盐浓度影响.胆汁盐作用下锁定残留芘的释放为一次动力学过程.     

电子垃圾拆解废渣-土壤-蔬菜中多氯联苯污染特征与健康风险评估

为研究某电子垃圾拆解区废渣-土壤-蔬菜中多氯联苯(PCBs)污染特征及对人体的潜在健康风险.对电子垃圾废渣样品采样3个、废渣旁的农田土壤和蔬菜分别采样10个和18个(油麦菜6个、四季豆6个和圆白菜6个).废渣、土壤和蔬菜中PCBs含量测定采用高分辨气相色谱-质谱法.结果表明,总PCBs水平:废渣(11 938ng·g-...     

注水残渣固化修路技术研究

针对注水残渣含碱量大,盐、油及其它杂质含量高,处理困难等特点,研究出注水残渣固化修路工艺技术。注水残渣固化后,既消除了污染源,保护了周围环境的土壤及地下水资源,又减少了土地占用面积,从而取得了显著的经济效益。     

利用味精厂米渣生产发泡粉和蛋白质灭火剂

将米渣清洗、过滤以除去液化液、糖液,再加水调至130Be,用石灰调为不同pH,在不同时间下进行水解,结果表明当pH为11.5,在蒸气压为0.1MPa条件下,经过3h水解后蛋白质含量最高,可达到6.0%(水解液含量),再过滤、浓缩成为30%的蛋白质液,经过适当配制可成为蛋白质泡沫灭火剂,经过武汉市科威消防材料厂进行灭火测试,结果表明,粘度、沉淀物、发泡倍数、90%火焰控制时间、灭火时间、抗烧时间等指标均达到中华人民共和国公共安全行业标准(GA2191999);将30%的蛋白质液喷雾干燥后,可制备成为食用蛋白质发泡剂。