银川市黄河滩区土壤重金属污染特征、生态风险评价与来源解析

为了解银川市黄河滩区土壤重金属污染现状及来源,采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了银川市黄河滩区共92个采样点土壤样品中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、As和Mn这8种重金属的含量,采用富集因子、地累积指数法与潜在生态风险指数法对重金属污染特征进行分析和评价,并结合相关性分析、绝对主成分-多元线性回归受体模型（APCS-MLR）、正定矩阵因子分解（PMF）模型和地统计学对土壤重金属进行来源解析.结果表明,Cu和Pb含量平均值低于银川市土壤背景值,Zn、Cr、Ni、Cd、As和Mn含量平均值分别是背景值的1.28、1.06、1.08、1.79、1.11和1.19倍,所测8种重金属元素含量平均值均低于农用地土壤污染风险筛选值;不同用地类型之间重金属含量平均值表现为：荒地>退耕地>林地>耕地;研究区Zn和Cd呈轻微富集,其余6种元素无富集;Cd属于中度潜在生态风险水平,其余重金属处于轻度水平;联合受体模型表明交通和农业等人为活动来源对Zn和Cd的贡献较大,其余重金属受土壤母质等自然源影响较大.研究结果可为银川市黄河生态保护与可持续发展提供科学依据.     

生物炭对黄绵土中NO3--N运移过程影响及模拟

为探究不同施加量生物炭对黄绵土NO₃^--N运移过程及特征的影响,以生物炭与黄绵土质量比分别为0%（T0）、1%（T1）、2%（T2）、3%（T3）、4%（T4）和5%（T5）的6组混合土样为研究对象,以NO₃^--N为示踪物质,通过室内土柱溶质运移模拟试验,研究了不同生物炭施加量对黄绵土中NO₃^--N运移过程影响并进行模型模拟.结果表明,NO₃^--N在黄绵土中的穿透曲线随生物炭施加量增加明显右移,峰值逐渐降低.初始穿透时间、完全穿透时间及穿透总历时均随生物炭施加量增大而增加,T1、T2、T3、T4和T5处理NO₃^-穿透总历时分别是T0的1.26、2.31、2.72、3.22和3.57倍.两区模型（TRM）的R²>0.997,RMSE<2.083,相较于对流-弥散方程（CDE）,TRM模型拟合精度更高,能较好地模拟不同含量生物炭施加后的黄绵土中NO₃^--N运移过程.对TRM模型拟合参数进行分析发现,随生物炭施加量增加,平均孔隙流速、水动力弥散系数和可动区含水比率均逐渐减小,而弥散度和质量交换系数呈现增加的趋势.研究显示,生物炭有效增强了黄绵土对NO₃^--N的固持能力,减少了NO₃^--N向地下水体的渗漏,对保持土壤肥力与防止地下水污染具有重要作用.     

不同有机物料施用对菜地磷累积和转化的影响

当前以土壤有机质提升为核心的耕地质量提升是保证粮食安全的基础,但在有机质提升过程中土壤磷素的累积和转化特征仍不清楚.在等碳施用条件下,研究对比不同有机物料投入对菜地不同土层土壤磷的累积、转化和迁移规律,以期同步实现有机质提高和磷肥高效管理.试验设置对照（不施肥）、农户传统施肥、生物炭、鸡粪、餐厨废弃物和玉米秸秆施用这6个处理,于辣椒收获期测定各处理下不同土层有效磷（Olsen-P）和水溶性磷（CaCl₂-P）含量、土壤磷组分、有机质（SOM）和pH等指标.在0~5 cm和5~10 cm土层中,农户传统施肥处理有效磷含量最高,4种有机物料处理下有效磷顺序依次为：秸秆>生物炭>鸡粪>餐厨废弃物,秸秆和生物炭处理较餐厨废弃物分别增加59.6%~67.3%和29.1%~36.9%.秸秆处理最易于提升土壤活性磷库,0~5 cm土层土壤活性磷较鸡粪和餐厨废弃物处理分别增加47.3%和35.1%.随着土层深度增加鸡粪处理的有效磷降低比例最少,20~30 cm土层有效磷占表土层的55.9%,而在其他3种物料处理下仅占16.0%~34.0%.和农户传统施肥相比,有机物料施用后pH显著升高0.18~0.36个单位,鸡粪和餐厨废弃物处理的pH显著高于生物炭和秸秆（P<0.05）.生物炭处理下SOM含量相比其他3种有机物料显著增加7.7%~17.6%.4种有机物料中,秸秆提高土壤活性磷库的效果最佳,有利于快速提升植物可利用磷;鸡粪处理下磷素最易向下迁移;在基于土壤地力提升的农田管理下,施用生物炭既有利于改善土壤酸碱度和提高SOM,也可避免磷素在耕层过量积累,降低环境风险.     

基于改进麻雀搜索算法优化BP神经网络的土壤有机质空间分布预测

土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标,提高区域有机质空间分布预测精度十分必要.利用黄河流域卫宁平原采集的1 690个土壤表层（0~20 cm）有机质及自然环境、人类活动数据,通过1 348个点采用经典统计学、确定性插值、地统计插值和机器学习的方法分别建立了土壤有机质空间分布预测模型,以342个样点数据为测试集检验分析不同模型预测精度.结果表明,卫宁平原土壤表层ω（SOM）的平均值为14.34 g·kg^-1,1 690个采样点土壤有机质变异系数为34.81%,为中等程度变异,呈现出东北部、西南地区含量低,中间黄河左右岸和地势平缓的黄河阶地相对含量高的空间分布趋势.4类方法的预测精度大小为：机器学习法>地统计插值方法>确定性插值方法>经典统计学方法.通过对比,基于改进麻雀搜索算法优化的BP神经网络预测精度最好,改进后的麻雀搜索算法具有更优的收敛精度,避免了陷入局部最优,防止了数据过拟合,具有较好的预测能力,该优化算法可以提高土壤有机质含量预测精度,在土壤属性预测上有良好的应用前景.     

微塑料对土壤N2O排放及氮素转化的影响研究进展

微塑料（MPs）在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮（N₂O）是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N₂O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N₂O排放产生不同了影响,增大了对土壤N₂O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N₂O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度（如盆栽尺度）、更多元的角度（如反硝化过程、DNRA过程等）和更先进的手段上（如同位素技术）探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N₂O排放规律的影响提供一定的理论基础.     

基于分子模拟的甲醛和苯在活性炭上的竞争吸附特性研究

在不同实验条件下测得活性炭对室内污染物苯和甲醛的吸附穿透曲线,结果表明增加湿度会降低苯和甲醛的吸附量,由于两者极性不同,湿度对其影响程度不同。在实验基础上,利用Materials Studio分子模拟软件中的Visualizer模块构建不同孔径(1、2、4 nm)的活性炭狭缝模型,以巨正则蒙特卡洛方法模拟单一组分的苯和甲醛在不同温度(288.15、293.15、323.15 K)下的吸附情况以及苯、甲醛共存时的竞争吸附情况。通过实验吸附量与模拟吸附量对比验证模拟结果正确性。模拟结果显示,3种温度条件下,苯的吸附量变化较小,但是孔径对苯的吸附量影响较大,吸附量随着孔径的增大而增大。苯的吸附能大于甲醛,活性炭对苯的吸附能力大于甲醛。     

县(市)地震应急能力评价指标体系的构建

县(市)是我国开展地震应急工作的基础执行层面,县(市)地震应急能力的高低直接关系到我国整个地震应急工作的成败。从县(市)地震应急能力的内涵分析出发,结合通过"汶川地震灾区县(市)地震应急能力实地调研"工作取得的认识,初步构建了县(市)地震应急能力的评价指标体系。     

高层建筑电气火灾隐患因子定量分析方法研究

为了对高层建筑电气火灾隐患排查进行定量化分析,采用解释结构模型构建高层建筑电气火灾隐患因子的复杂逻辑模型;在利用德尔菲法确定隐患因子初始概率的基础上,经过交叉影响分析法求解交叉影响概率矩阵;引入马尔科夫链修正各隐患因子交叉影响后的概率,得到火灾隐患因子的稳态概率矩阵。研究结果表明:各隐患因子的马尔科夫链校正概率比德尔菲法测定的初始概率更加准确,该计算排序结果可明确高层电气火灾隐患排查和管控的重点。     

固相微萃取—气相色谱法测定水中痕量硝基苯类化合物

建立了固相微萃取种类与气相色谱联用测定地下水中12种硝基苯类化合物的分析方法,对萃取头种类、萃取时间、萃取温度、进样口衬管种类等分析条件进行了优化。实验结果表明,该方法的检出限为0.001~0.050 μg/L,线性范围0.005~500 μg/L（相关系数大于0.997）,加标回收率为72.1%~122.0%,相对标准偏差为3.65%~12.60%。应用该方法对地下水及地表水样品进行分析,结果表明该方法具有环保、灵敏、快速、简便等特点,适用于水中痕量硝基苯、硝基甲苯类化合物和硝基氯苯类化合物的测定。     

阳澄西湖叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系

根据2015年3月~2016年2月对阳澄西湖水体叶绿素a和水质理化因子的逐月监测结果表明,阳澄西湖叶绿素a浓度存在着明显的季节变化,其全年变化范围为11.93μg/L~66.67μg/L,平均值为27.54μg/L±20.34μg/L。最小值出现在2016年1月,最大值出现在2015年8月。叶绿素a在空间分布上也存在着差异,叶绿素a在断面Ⅰ浓度最高,其次是断面Ⅱ和断面Ⅳ,断面Ⅲ最低。根据综合营养状态指数法计算阳澄西湖营养状态,得出综合营养状态指数范围为50.7~59.3,年平均值为55.6,水体总体处于"轻度富营养"状态。综合pearson相关系数和逐步回归方程,结果表明叶绿素a与水温呈极显著正相关,与溶解氧呈极显著负相关,与透明度呈极显著负相关。结合生产实践对阳澄西湖总氮(TN)、总磷(TP)和氮磷比(N/P)取对数进行pearson相关性分析并建立一元线性回归方程,结果表明叶绿素a浓度与总氮无相关关系,与总磷呈极显著正相关,与氮磷比呈极显著负相关,阳澄西湖可能是一定程度的磷限制湖泊。