Influence of temperature on the heavy metals accumulation of five vegetable species in semiarid area of northwest China

The aim of the present study was to investigate the possible effects of temperature on cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu) and zinc (Zn) accumulation in five vegetable species collected at different sites (Shuichuan, Beiwan, Dongwan and Wufe) in northwest China. The meteorological data of air and soil temperatures were recorded daily during the period from sowing to harvest for the five vegetables. The air and soil temperatures affected the capacity of pumpkin, cabbage, brassica napus and Chinese cabbage to accumulate Zn, Cd, Cu and Pb. Principal component analysis showed that temperature, photosynthetic and physiological factors all contributed to the soil–plant transfer properties of DTPA-extractable heavy metals. Temperature played a more important role in Cd, Pb, Cu and Zn accumulation in four vegetables in this semiarid area. However, the enormous surface area of spinach was likely to elevate heavy metal loads owing to atmospheric deposits. For most vegetables studied, there was a striking dissimilarity in the uptake and translocation ability of Cd, Zn and Cu in soil, but similar accumulation to translocation for Pb in soil.     

施用畜禽粪便堆肥品的蔬菜地CH4、N2O和NH3排放特征

农田是重要的温室气体排放来源之一,其中蔬菜地的温室气体排放日益受到人们关注.以北京市郊某温室种植的油麦菜地为研究对象,通过大棚试验,考察和比较了油麦菜地施用不同类型畜禽粪便堆肥产品的CH4、N2O和NH3排放特征及其影响因素.结果表明,油麦菜地NRM、RM、CF处理的CH4排放系数分别为0.2%、0.027%、0.004%;N2O排放系数分别为0.18%、0.63%、0.74%;NH3排放系数分别为2.00%、3.98%、2.53%.CH4排放通量与土壤温度和地表湿度相关,N2O排放通量与土壤温度、地表温度和湿度相关,CH4、N2O和NH3排放通量均受土壤含水率影响,而温室中的气温不是影响CH4、N2O和NH3排放的主要因素.     

几种有机物料对设施菜田土壤Cd、Pb生物有效性的影响

利用风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料,采集陕西关中地区设施菜田土壤,通过2014~2015年两季盆栽模拟试验,研究了3种有机物料在设施菜田土壤重金属Cd、Pb单一和复合污染条件下对Cd、Pb生物有效态等赋存形态的影响,探究风化煤、草炭和生物炭对设施菜田重金属Cd、Pb污染土壤修复的可行性.结果表明,风化煤显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量,达11.9%(P0.05),并使Pb有效态含量显著降低达83.5%以上(P0.05);对Cd、Pb的交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和分别降低了26.4%~34.4%和12.0%~34.5%.草炭显著降低了复合污染土壤中Cd有效态含量18.9%(P0.05),分别显著降低了Pb单一和Cd、Pb复合污染土壤中Pb有效态含量2.7%和7.2%(P0.05),对Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态三者之和分别降低了15.8%和14.6%.生物炭提高了土壤p H 0.03~0.08个单位,分别降低了Cd有效态、Pb有效态含量4.7%~15.0%和1.0%~6.8%,Pb交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态之和降低了11.9%~66.6%.风化煤、草炭和生物炭使番茄地上部对Cd的累积量显著降低15.0%~38.0%(P0.05),使复合污染条件下番茄地上部对Pb的累积量显著降低17.9%~30.0%(P0.05).番茄Cd含量与土壤中Cd交换态含量呈现极显著正相关关系(P0.01).番茄Pb含量与Pb交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态三者含量之和呈现极显著正相关关系(P0.01).综合来看,风化煤、草炭和生物炭这3种有机物料可以通过改变设施菜田土壤p H值和对重金属的吸附、络合等固定作用,降低土壤中Cd、Pb高活性态比例,进而减少植物对Cd、Pb的累积.     

乳化植物油强化地下水中Cr(VI)的生物地球化学还原研究

设计天然细砂模拟实验,利用乳化植物油作为电子供体,研究生物地球化学作用对Cr(VI)的还原过程和机理.结果表明,乳化油可以使地下水呈弱酸性,反应体系pH值最终为6.59;并长期维持还原环境,Eh最终降低至-158.6mV.乳化油可显著促进土著微生物的异化铁还原作用,将细砂介质中的Fe(III)还原成Fe(II)并耦合去除Cr(VI).当反应进行到14d时,Cr(VI)全部被去除,反应第28d总铬完全被去除.Fe(II)的累积对反应体系中的氧化还原环境有重要影响.当实验结束时,Fe(II)浓度为44.40mg/L,乳化油消耗了48.9%.XPS和XRD表征分析反应后的细砂,结果表明生成的Cr(III)最终以Fe-Cr无定型态沉淀存在.     

Effect of phosphogypsum and dicyandiamide as additives on NH3, N2O and CH4 emissions during composting

A laboratory scale experiment of composting in a forced aeration system using pig manure with cornstalks was carried out to investigate the effects of both phosphogypsum and dicyandiamide (DCD, C2H4N4) as additives on gaseous emissions and compost quality. Besides a control, there were three amended treatments with different amounts of additives. The results indicated that the phosphogypsum addition at the rate of 10% of mixture dry weight decreased NH₃ and CH₄ emissions significantly during composting. The addition of DCD at the rate of 0.2% of mixture dry weight together with 10% of phosphogypsum further reduced the N₂O emission by affecting the nitrification process. Reducing the phosphogypsum addition to 5% in the presence of 0.2% DCD moderately increased the NH₃ emissions but not N₂O emission. The additives increased the ammonium content and electrical conductivity significantly in the final compost. No adverse effect on organic matter degradation or the germination index of the compost was found in the amended treatments. It was recommended that phosphogypsum and DCD could be used in composting for the purpose of reducing NH₃, CH₄ and N₂O emissions. Optimal conditions and dose of DCD additive during composting should be determined with different materials and composting systems in further study.     

不同施氮水平对再生水灌溉土壤释氮节律的影响

土壤供氮能力是影响土壤氮素利用效率的一个重要指标,再生水灌溉和施氮水平均影响着土壤供氮能力,研究不同施氮水平对长期再生水灌溉土壤氮素的转化特征可为合理施肥及农产品增产增效提供理论依据.本研究选择河南新乡洪门试验站温室大棚内长期再生水灌溉和清水灌溉土壤,试验共设8个处理:A(N200)(施氮量200 mg·kg-1)、A(N160)(施氮量160 mg·kg-1)、A(N140)(施氮量140 mg·kg-1)、A(N100)(施氮量100 mg·kg-1)、A(N0)(施氮量0 mg·kg-1)、E(清水灌溉常规施氮)、CK(清水灌溉不施氮)、Re CK(再生水灌溉不施氮),采用实验室内常温培养法,分别在培养的7、14、21、28、35、42 d测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮含量,并分析了土壤氮素矿化量和氮素矿化速率的变化,通过Freundlich线性等温吸附模型及一级动力学方程拟合了土壤吸附参数Kd和氮素矿化势N0.结果发现,培养前期土壤氮素矿化较快,释放的氮量较高,中后期变化较慢,土壤供氮平稳,同一时段不同处理间土壤累积矿化氮量存在显著差异(p0.05),表明不同外源氮肥输入对土壤氮素的矿化能力影响显著,A(N160)处理的供氮能力最强;同时,在培养前期Re CK处理的土壤氮素矿化累积量显著高于CK处理,表明再生水灌溉较清水灌溉促进了土壤氮素的矿化,显著提高了土壤氮素活性;土壤氮素的矿化速率随着培养时间的增加而逐渐降低,但降幅依次减小并趋于平稳,且不同施氮处理再生水灌溉土壤氮素矿化速率显著高于清水灌溉;不同土壤肥力水平(B0)、外源施氮A(N160)调控,土壤氮素矿化潜势可表达为N0=B0+117.5072t-0.1062.因此,外源氮肥输入显著影响了土壤氮素释放节律,再生水灌溉辅以适宜的施氮量可促进土壤氮素矿化,提高土壤氮素活性.     

微生物菌剂和鸡粪对蔬菜废弃物堆肥化处理的影响

由于我国缺乏适用的蔬菜废物循环利用技术,致使蔬菜产地的生产废物难以处理与再循环利用而被弃置。为获得适用的蔬菜废物堆肥化处理技术,本研究以小麦秸秆为水分调理剂,并分别以鸡粪和微生物菌剂为接种剂,在初始物料含水率65%和C/N为25的条件下,设置了V1(蔬菜残体+小麦秸秆)、V2(V1+鸡粪)、V3(V2+微生物菌剂)和V4(V1+微生物菌剂)等4个处理,通过测定4个不同堆肥处理对温度、含水率、C/N比以及发芽指数(GI)等指标的影响。结果表明:同时加入微生物菌剂和鸡粪的处理(V3)可使堆肥最高温度达到67.5℃,且水分脱除效果最好,最终产品的含水率是最低的;鸡粪也是较好的接种剂,提升堆肥温度且能缩短堆肥周期;发芽率指数(GI)的结果显示,4个处理之间的堆肥腐熟成度为V3>V4>V2>V1,这进一步表明,添加微生物菌剂和鸡粪可降低堆肥产品对后茬植物发芽和生长的不良抑制。     

季节性冻融期沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放动态

三江平原季节性冻-融时间长达7～8个月,对沼泽湿地温室气体排放有重要影响.采用静态箱/气相色谱法研究了三江平原冻、融期沼泽湿地温室气体排放特征,表明三江平原不同类型沼泽湿地冬季都有明显的CH₄和CO₂排放,且冬季沼泽湿地CH₄排放量在全年CH₄排放中占有重要份额.融冻期沼泽湿地出现明显的CH₄和CO₂排放峰值,季节性积水沼泽化草甸CH₄和CO₂排放量大于常年积水沼泽湿地,而冬季常年积水沼泽湿地CH₄排放通量大于季节性积水沼泽化草甸.融冻期CO₂排放通量与土壤温度(5cm)呈指数相关关系(R²=0.912,p<0.001),沼泽湿地CO₂排放通量与CH₄通量间也呈显著正相关关系(R²=0.751,p<0.001).冬季三江平原沼泽湿地是N₂O的汇,融冻期随着土壤温度升高逐渐成为N₂O的源,且在5月份沼泽湿地表层土壤(0～20cm)融冻期间N₂O排放通量明显增大.三江平原土壤冻、融期间沼泽湿地温室气体的排放特征,反映了冬季微生物活性的存在及融冻作用对土壤碳矿化和氮硝化、反硝化作用有重要影响.     

我国生活垃圾焚烧发电过程中温室气体排放及影响因素 ——以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例

以上海某城市生活垃圾焚烧发电厂为例,采用上游-操作-下游(UOD)表格法,分析了生活垃圾焚烧发电过程中不同环节的温室气体排放贡献,及影响其排放的主要因素.结果表明,目前我国生活垃圾焚烧发电过程是温室气体排放源,以吨垃圾净CO2排放量计,达166~212kg.生活垃圾中自含化石碳对温室气体排放的贡献最大,CO2排放量为257kg/t;因焚烧发电上网而获得的净减排量为120kg/t;垃圾收运、辅助物料消耗及焚烧灰渣处理等引起的排放量总计为27~45kg/t.生活垃圾沥出渗滤液后续处理过程的温室气体排放量为7.7kg/t.节省焚烧过程辅助物料使用和改变焚烧灰渣处置方式能够减少温室气体排放量,但是减排效果有限.我国各地区电能基准线排放因子存在差异,对焚烧过程温室气体排放的影响为0~13%.降低生活垃圾含水率、提高垃圾可发电量是我国生活垃圾焚烧发电过程温室气体排放源汇转换的关键途径.     

南京地区农田土壤和蔬菜重金属污染状况研究

采集了南京市5县4郊5个环境单元（矿冶区、交通干线、工厂周边、污灌地、农产品基地）共100个样点的农田土壤及部分蔬菜样品,测定了重金属（Pb、Cu、Zn、Cd）的质量分数。结果表明,土壤Pb、Cu、Zn、Cd 质量分数的变化范围分别为26.1~4 138.8、16.5 ~3 375.1、46.0~3 587.6、0.09~17.61 mg/kg。不同功能区土壤重金属含量存在明显差异,以矿区周边农田污染最为严重,其次为污灌地和公路沿线农田, 部分农产品基地存在轻度Cd污染,工厂周边农田土壤污染相对较小。19个样点的青菜地上部重金属Pb、Cu、Zn、Cd质量分数的变化范围分别为0.11~7.11、5.04~76.42、36.8~364.3、0.04~2.96 mg/kg,同样以矿区周边污染农田的青菜样本重金属含量最高。青菜重金属含量与土壤重金属生物有效性含量和总量之间呈极显著相关。不合理的矿业开采和冶炼是导致南京地区农田土壤和蔬菜重金属污染的重要原因。