土壤多环芳烃污染根际修复研究进展

多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是环境中普遍存在的具有代表性的一类重要持久性有机污染物,具“三致性”、难降解性,在土壤环境中不断积累,严重危害着土壤的生产和生态功能、农产品质量和人类健康。修复土壤多环芳烃污染已成为研究的焦点。根际修复是利用植物-微生物和根际环境降解有机污染物的复合生物修复技术,是目前最具潜力的土壤生物修复技术之一。对国内外学者近年来在土壤多环芳烃污染根际修复的效果、根际修复机理和根际修复的影响因素方面的研究进展作了较系统的综述,并分别分析了单作体系、混作体系、多进程根际修复系统和接种植物生长促进菌根际修复系统对土壤多环芳烃的修复效果。指出根际环境对PAHs的修复主要有3种机制:根系直接吸收和代谢PAHs;植物根系释放酶和分泌物去除PAHs,增加根际微生物数量,提高其活性,强化微生物群体降解PAHs。并讨论了影响根际修复PAHs的环境因素如植物、土壤类型、PAHs理化性质、菌根真菌以及表面活性剂等。植物-表面活性剂结合的根际修复技术、PAHs胁迫下根际的动态调节过程、运用分子生物学技术并结合植物根分泌物的特异性筛选高效修复植物以及植物富集的PAHs代谢产物进行跟踪与风险评价将成为未来研究的主流。     

石灰性土壤中高效解磷细菌菌株的分离、筛选及组合

对石灰性土壤样品进行了解磷细菌的分离和筛选,得到具有明显溶磷圈的解磷细菌71株.分析了菌株分泌磷酸酶、释放速效磷及pH降低等综合因素和特征,研究了菌株生长动态.最后筛选出解磷能力较强且无拮抗反应的6株解磷细菌,并将其组合成为解磷细菌菌群.图8表2参17     

酸性条件下红壤表面Pb反应动力学的能量特征

用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下Pb在红壤表面的反应动力学能量特征.结果表明,酸性条件下,Pb吸附分为快反应和慢反应.用一级动力学方程拟合的Pb最大吸附量,随酸度增加显著下降,随温度升高提前达到平衡.用扩散速率常数计算的活化能(△E*)随酸度的增加而增加,Pb扩散需克服的能障加大;△H值为正,温度升高可促进Pb的扩散;AS值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加.原液pH为4.5和5.6时,流出液的pH急剧下降;pH3.8和3.3时流入液比流出液的pH高,是由于土壤的缓冲作用和土壤表面质子化;当溶液中H+超过一定数量后,反应初期的H+消耗是快反应过程.H+对矿物的溶蚀成为速率控制步骤.     

温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原土壤呼吸进行测定,研究了温度和水分条件对土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值的影响.结果表明羊草草原土壤呼吸与5cm地温具有很好的指数关系(r~2=0.338～0.858,P<0.001～0.08),Q_(10)介于1.15～2.25之间,均值为1.72.Q_(10)值与5 cm地温呈负相关关系(r~2=0.407),而与0～10 cm土壤水分含量呈显著的二次函数关系(r~2=0.872,P<0.05).在较低含水量时Q_(10)值随着水分含量的上升而增大,当土壤水分含量较高时转而减小.以往大多数研究认为Q_(10)值与土壤水分含量呈正相关关系,这可能是土壤水分跨度不足造成的,极端的水分条件对Q_(10)值具有重要影响.     

三江源区不同建植年代人工草地群落演替与土壤养分变化

研究了了三源区不同建植期人工修复草地在不同演替阶段毒杂草[主要是甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)]的入侵规律、数量特征,植物群落物种组成、生物苗和草地质最以及土壤养分、微生物活性的变化规律.结果表明,不同建植期人工修复草地植物群落的种类组成、植物功能群组成和群落数量特征存在显著差异.随着演替时间的推移,人工草地群落盖度、高度、物种数、生物最和多样性指数均表现出"V"字型变化规律,杂类草--甘肃马先蒿的数量特征变化尤为明显,在4 a的人工草地群落中开始局部入侵,在5～6 a的人工草地群落中大面积入侵,其入侵速度、入侵面积达到高峰期.土壤的含水量、容重、土壤中有机质、氮素和磷素在演替过程(7 a、9 a草地)中逐渐降低,到一定时期又逐步增加;随着演替的进行,不同建植期人工草地的土壤微牛物生物量碳和酶活性均呈"V"字型,变化.对于退化生态系统的恢复首先是植被恢复,其次是土壤肥力的恢复.土壤有机质等养分的积累、微生物活性的改善不仅能使土壤-植物复合系统的功能得以恢复,同时也能促进物种多样性的形成,有利于人工草地群落稳定性的提高.在试验区尽管植被恢复演替进行得比较缓慢,但从土壤发展的角度看,仍属进展演替.所以,在退化高寒草甸的恢复过程中,若降低和有效控制外界的干扰(如围栏封育),可为退化草地恢复提供繁殖体与土壤环境,实现人工草地逐步向恢复(正向)演替进行.图3表6参34     

燃煤烟气脱硫副产物在酸性土上的农用价值与利用原理

燃煤烟气脱硫副产物作为废弃物对环境的潜在威胁,促使人们对其资源化利用研究的重视。文章针对红壤地区土壤普遍缺乏营养元素的问题,通过分析盆栽和田间试验结果,探讨燃煤烟气脱硫副产物在酸性土壤上的农用价值与利用原理。结果表明,燃煤烟气脱硫副产物富含作物所需的营养元素,而红壤地区土壤又普遍缺乏这些元素;它具有独特的形态特征和理化性能,在酸性土壤中可以产生协同效应,因而具极高的农用价值。在酸性土壤上适量施用,可以提高土壤养分含量,改善土壤理化性质,提高土壤供肥性能和持水能力,促进作物对养分的吸收,从而达到废弃物农业资源化利用的目的。     

内蒙古典型草原土壤不同剖面深度CO_2通量格局及其驱动因子

土壤CO2的释放能够显著增加大气牛CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响.但是,不同的土壤层对CO2通量的贡献量有很大的差异.文章通过挖坑法结合红外气体分析法研究了内蒙古草原典犁针茅(Stipa krylovii)群落和羊草(Leymus chinensis)群落不同剖面深度土壤CO2通量格局以及影响CO2通量的驱动因素.结果表明,表层土壤移走后,土壤CO2通量的变化可分为瞬时、短期、长期三种格局.新剖面上最初的0～21 min内释放的CO2通量最均大于初始土壤表层CO2通量,而且两者比值随土壤深度增加而增大,也随土壤CO2生产能力增强而增大.2～4 d后,新剖面CO2通量持续下降至低于初始土壤表层CO2通量的水平.形成短期稳定状态.更长时间后,新剖面则逐渐表现出与初始土壤剖面表层相近的CO2通量特征.我们认为,(1)在新剖面形成时的CO2通量瞬时和短期格局主要受土壤中存留的原始CO2的浓度及其扩散过程控制,(2)长期格局则由资源水平和环境条件共同决定的土壤CO2生产能力主导.文章进一步揭示了建立包含垂直分层的SOC分解和CO2扩散过程的生态系统模型的必要性.     

北京大气颗粒物碳质组分粒径分布的季节变化特征

为了解有机碳(OC)和元素碳(EC)在北京大气颗粒物中的季节变化、粒径分布和来源,于2010年3月—2011年2月采用惯性撞击分级采样器采集大气颗粒物样品,热光碳分析仪测定其中有机碳和元素碳质量浓度.结果表明,OC在粗细粒子中含量相当,EC主要存在于细粒子中,在<2.1μm颗粒物中分别占(52±11)%和(70±22)%.OC存在明显的季节变化,冬、夏季高于春、秋季,而EC则表现为冬、秋季大于春、夏季.OC和EC粒径分布呈"双峰型",细粒子段峰值分别位于0.43—1.1μm和0.43—0.65μm,粗粒子段峰值均位于4.7—5.8μm.四季峰值对应的粒径段、峰宽和峰高存在差异.OC与EC粒径分布和相关性的季节变化表明,冬季OC与EC的主要来源为燃煤排放,夏季EC的主要来源为机动车尾气.     

薇甘菊入侵对深圳湾红树林生态系统碳储量的影响

外来植物入侵对生态系统碳过程的影响已经成为入侵生态学研究的热点问题。采用比较研究的方法分析了薇甘菊（MikaniamicranthaH．B．K．）入侵对深圳湾红树林生态系统碳储量的影响,分别设置红树林（Kandelia candel）群落、红树林．薇甘菊群落、薇甘菊群落以及光滩等样地,采集植被、凋落物和土壤剖面样品,分析生态系统各组分的碳储量变化。结果表明,薇甘菊入侵对红树林生态系统碳储量有着显著的影响,碳储量从未被入侵下215．73tC／hm^2减少到轻、高度入侵下的197．56tC／hm2和166．70tC／hm2,分别减少8．42％和22．72％。其中植被和土壤碳储量显著减少,凋落物碳储量显著增加。薇甘菊入侵一方面导致红树林枯萎,减少植被生物量,增加凋落物量,另一方面促进了土壤微生物活动,使土壤有机碳分解释放,降低土壤碳储量。薇甘菊入侵后红树林碳储量的降低将大大削弱生态系统的碳汇功能。     

单一重金属污染对灯心草生长及重金属积累特性的影响

盆栽试验结果表明:在设置的低浓度范围内,Cd、Pb、Cu能够刺激灯心草的生长。而As(地上部除外)、Zn在整个浓度设置范围内对灯心草的生长都表现出抑制作用,且各重金属对灯心草地下部生物量影响不显著。各重金属对灯心草生长抑制程度为:Zn>As>Cu>Pb>Cd。以灯心草生物量减产10%为依据,将土壤中Cd、Pb、Cu3种重金属临界值分别设定为10、100、100~200 mg.kg-1。灯心草不适合在Zn污染的土壤中种植,土壤中As临界值尚需作进一步的研究来确定。除Cd外,其余4种重金属主要累积于灯心草根部。回归分析表明,Cd、Pb在灯心草地上和地下部以及As在灯心草地下部的积累量与土壤中各重金属添加量之间存在显著线性关系(P<0.05)。