北方某大型钢铁企业表层土壤中多环芳烃污染特征与健康风险评价

采集我国北方某大型钢铁企业22个表层土壤(0~20 cm)样品,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了土壤中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量.结果表明,土壤中Σ16PAHs含量范围为22.0~20 062.0μg·kg~(-1),且以中高环(4、5环)为主,单体以Flu、Pyr的含量最高.与同类相关研究比较,该钢铁厂表层土壤中PAHs污染处于中等水平,中、重度污染采样点主要位于焦化厂、球团厂等典型区域.20个采样点PAHs单体均超过荷兰土壤质量标准中10种PAHs的目标值,而与北京工业场地土壤筛选值相比,仅部分采样点BaA、BaP超标.源解析结果表明,表层土壤中PAHs主要来源于以煤为主的化石燃料的燃烧,石油类燃烧和泄漏的贡献较少.健康风险评价结果表明,BaP、BaA、DBA、BbF、InP在居住用地条件下的致癌风险超过了1×10~(-6),BaP、BaA、DBA在工业用地条件下的致癌风险超过了1×10-6,BaP的致癌风险最大,该钢铁厂表层土壤中PAHs已对人群健康产生危害,需实施土壤修复工程.     

上海市崇明岛农田土壤中多环芳烃分布和生态风险评价

为研究崇明岛农田土壤中PAHs浓度分布和生态风险,于2008年采集崇明岛农田表层土壤33个.使用加速溶剂萃取仪（ASE300）进行萃取,经净化后,使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）测定.结果表明,在采集的土壤样品中,PAHs的含量范围为24.92～1 014.61 ng·g-1（干重）,均值为192.83 ng·g-1（干重）.16种美国EPA优控的多环芳烃,只有茚并（1,2,3-cd）芘（IcdP）和二苯并（a,h）蒽（DahA）未全部检出.PAHs主要以2～4环为主,其中2环和3环多环芳烃所占比例为42.6%;4环多环芳烃的比例为42.2%;5～6环多环芳烃的比例为15.7%.使用浓度比值法判定,主要来源为石油源以及煤和木材的燃烧;崇明岛生活燃烧和汽车等尾气排放可能是农田土壤中PAHs的重要来源之一.生态效应区间法评价显示,崇明岛农田土壤中PAHs生态风险较小.     

长三角典型城郊不同土地利用土壤抗生素组成及分布特征

阐明不同土地利用条件下土壤抗生素的组成及其分布特征对于正确客观认识抗生素的空间扩散迁移过程具有重要意义.本研究选取长三角典型城郊地区宁波樟溪流域,在流域内根据土地利用、地形特征等布设样点采集0~40 cm深度土壤样品,利用固相萃取和HPLC-MS/MS测定土壤中抗生素含量,研究不同土地利用类型中土壤抗生素的组成及其含量,以及土壤抗生素在城郊地区的空间分布特征,并对其来源和影响因素进行了初步探讨.研究结果表明,流域内土壤抗生素分布具有较大的空间差异性,抗生素含量范围为0.05~395.55μg·kg~(-1).不同土地利用类型土壤中抗生素含量与组成差异较大,农田土壤抗生素含量范围0.35~395.55μg·kg~(-1),主要成分为四环素类(TCs),约占81.45%;林地土壤抗生素含量显著低于农田,含量范围为0.07~3.65μg·kg~(-1),主要成分为喹诺酮类(QNs),约占70.04%;园地土壤抗生素含量与组成介于两者之间,主要包括TCs(67.63%)和QNs(29.55%),含量范围为0.05~26.43μg·kg~(-1),显著低于农田,但与林地之间没有显著差异.本研究选用距城镇距离、距道路距离、海拔以及土壤C/N来表征人类活动的影响,数据分析表明土壤抗生素含量随4个指标的增加而降低,同时Spearman相关分析表明选取的4个指标均对土壤抗生素总含量具有显著的负影响(P0.01).研究结果表明典型城郊土壤抗生素污染主要受土地利用的影响,其含量则随人类活动强度的减弱而降低.     

硫化物对电镀厂铬污染土壤的稳定化效果及其机理研究

以某电镀厂旧址内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,分别添加多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na2S)以及焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)3种硫化物稳定剂,探究3种稳定剂不同投加摩尔比对土壤中Cr的价态变化、浸出毒性和形态分布的影响.结果表明:CPS对Cr(Ⅵ)还原效果最佳,当CPS投加摩尔比为3时,土壤中Cr(Ⅵ)含量从1587.5 mg·kg-1减少至12.43 mg·kg~(-1),还原效率高达99.2%,然而相同条件下Na_2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)的还原效率仅分别为55.6%和74.5%.CPS对Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率最高,当CPS投加摩尔比为3时,浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度分别为0.02mg·L~(-1)和0.32 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率分别为99.8%和99.1%,此时Cr(Ⅵ)浓度满足GB/T 14848-93《地下水水质标准》规定的限值.相同投加摩尔比下Na2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)稳定效率分别仅为63.0%和98.9%,对总Cr稳定效率分别为66.5%和77.2%;浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度随着CPS和Na2S投加摩尔比的增加而降低,然而随着Na_2S_2O_5投加摩尔比的增加,浸出Cr(Ⅵ)浓度持续下降,但总Cr浓度不断升高.CPS和Na2S稳定化后土壤中Cr的有机物结合态变化不大(p0.05)、铁锰氧化物结合态显著增加(p0.05).硫化物稳定剂稳定化后土壤中Cr的可交换态含量的变化是影响浸出总Cr浓度变化的主要原因.基于3种硫化物稳定剂对土壤中Cr(Ⅵ)还原效率、Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率和Cr的可交换态含量的影响,CPS投加摩尔比为3时,对该电镀厂铬污染土壤的稳定化效果最佳.     

长期施肥酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物特征

构建微域培养结合梯度凝胶电泳(DGGE)、Illumina MiSeq高通量测序、生物信息学分析等分子生态学技术,以不施肥土壤为对照(CK),研究长期施化肥(NPK)和有机肥(OM)对酸性旱地土壤硝化活性及自养硝化微生物群落的影响,并认知其与土壤理化因子间的关系.结果表明,施化肥和有机肥显著提高土壤有机碳和无机氮含量,施有机肥提高土壤pH和总氮含量、降低C/N;供试土壤自养硝化作用占据主导(73.60%~85.32%),施肥显著提升土壤自养硝化活性,且施有机肥提升效果更为明显;微域培养后,OM土壤氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)amoA基因绝对丰度及16S rRNA基因相对丰度显著上升,而CK和NPK土壤仅AOA相对丰度显著上升,即3种土壤AOA均有明显活性(主要类群为Nitrososphaera,99.30%),而AOB仅在OM土壤有活性(主要类群为Nitrosospira,99.99%),另外还发现OM土壤中亚硝酸盐氧化细菌(NOB)有较强活性(主要类群为Nitrospira,96.69%);逐步回归分析显示自养硝化活性显著受总氮含量影响,AOA和AOB amoA基因丰度分别受有机碳含量和pH影响,Nitrososphaera相对丰度与NO_3~--N含量显著正相关,而Nitrosospira和Nitrospira相对丰度则与C/N显著负相关.可见,长期施肥后土壤总氮含量的提升显著刺激自养硝化活性;以Nitrososphaera为主的AOA在酸性旱地土壤硝化作用中发挥了重要作用,施有机肥土壤pH上升及C/N下降刺激了Nitrosospira(AOB)生长,从而改变了酸性旱地土壤中活跃的自养硝化微生物类群.     

内蒙古河套灌区不同盐碱程度土壤CH4吸收规律

土壤盐碱化严重威胁土地可持续利用和温室气体排放.本研究选择内蒙古河套灌区3种盐碱土壤［S1：盐化土壤,电导率（EC）4.80 dS·m^-1;S2：强度盐碱土壤,电导率（EC）2.60 dS·m^-1;S3：轻度盐碱土壤,电导率（EC）0.74 dS·m^-1］.利用静态暗箱法野外原位观测研究盐碱土壤甲烷（CH₄）吸收规律.结果表明,不同盐碱程度土壤CH₄吸收每年均存在显著差异,2014年生长季（F=18.0,P<0.001）,2015年生长季（F=23.6,P<0.001）和2016年生长季（F=28.4,P<0.001）.轻度盐碱土壤CH₄累积吸收量最高,盐化土壤累积吸收量最低.随土壤盐碱程度加重,土壤CH₄累积吸收量降低.轻度盐碱土壤CH₄累积吸收量在2014~2016年3个生长季（4~10月）分别为150.0、119.6和99.9 mg·m^-2;重度盐碱土壤CH₄累积吸收量比轻度盐碱土壤分别降低27%、28%和19%;盐化土壤CH₄累积吸收量比轻度盐碱土壤分别降低35%、35%和53%.冗余分析表明,盐碱土壤CH₄吸收通量与土壤EC的投影在第一主成分轴正方向和反方向,土壤EC越高,CH₄吸收通量越低.土壤电导率EC是调控盐碱土壤CH₄吸收的关键因子,相关系数r为-0.8809（P<0.01,n=9）.     

Natural attenuation of residual heavy metal contamination in soils affected by the Aznalcóllar mine spill, SW Spain

Non-amended soils affected by pyritic sludge residues were monitored for 7 years to assess the long-term natural attenuation ability of these soils. The decrease in both the total concentration of elements (particularly As) and (NH(4))(2)SO(4)-extractable fractions of Mn, and Zn, below the maximum permissible levels indicate a successful natural ability to attenuate soil pollution. Soil acidification by pyrite oxidation and rainfall-enhanced leaching were the largest contributors to the reduction of metals of high (Mn, Cu, Zn and Cd) and low (Fe, Al, and As) availability. Periodic use of correlation and spatial distribution analysis was useful in monitoring elemental dispersion and soil property/element relationships.     

氮肥运筹和少免耕对麦田氮素径流流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下氮肥运筹和少免耕措施对稻麦两熟农田麦季氮素径流流失特征的影响。结果表明:自然降雨后麦田耕层土壤平均水分质量分数26.34%为径流事件发生的临界土壤水分质量分数。常规施肥(T0)条件下,麦季径流水量达2185.05 m3·hm-2,径流侵蚀泥沙量达716.08 kg.hm-2,少免耕(T2)处理增加麦田径流水量达29.67%,减少径流侵蚀泥沙量达13.96%,而肥料运筹(T1)与T0处理差异不显著;就整个麦季而言,T0处理条件下,径流水全氮(TN)平均质量浓度和径流侵蚀泥沙TN平均质量分数分别为10.51 mg·L-1和1.19 g·kg-1,T1处理显著降低径流水TN质量浓度和侵蚀泥沙TN质量分数分别达11.63%和5.93%,T2处理显著降低径流侵蚀泥沙TN质量分数达7.95%;麦季氮素径流流失主要集中在小麦生育前期,包括径流水氮素流失量和径流侵蚀过程中由泥沙流失的氮素量。T0处理条件下,氮素流失总量达31.76 kg·hm-2,其中,径流水氮素流失量占麦季氮素总流失量95%以上,T1处理减少麦季氮素总流失量达9.25%,而T2处理则增加麦季氮素总流失量达16.75%...     

基于多源辅助数据和神经网络模型的稻田土壤砷空间分布预测

合适的方法和多源的辅助数据对于准确预测土壤重金属的空间分布具有重要意义.该研究提出一种径向基函数神经网络结合普通克里格法的模型(RBFNN_OK),由主成分分析(PCA)提取的地形因子、遥感数据和邻近信息等多源辅助数据作为自变量,预测江西省都昌县稻田土壤砷空间分布.为验证RBFNN_OK的可行性:首先在全县范围内采集144个稻田表层(0～20 cm)土壤样品,运用ArcGIS地统计模块随机抽取115个(80%)采样点作为测试集,29个(20%)采样点作为验证集.其次多源辅助数据包括地形因子、遥感数据和邻近信息等14个定量因子作为预测变量,将预测变量进行主成分分析,得到前10个主成分的累积贡献率达到97.62%.再次一个特定的RBFNN_OK被用来预测土壤砷空间分布.最后将RBFNN_OK模型的预测结果与径向基神经网络模型(RBFNN)、回归克里格模型(RK)和多元逐步线性回归模型(MSLR)进行比较.结果表明,RBFNN_OK的测量值标准偏差与均方根误差的比值(RPD)较其它3种方法分别提高了14.92%、35.71%和44.67%.此外,RBFNN_OK还提供了更加真实且有关土壤砷空间分布的细节信息.RBFNN_OK取得最优效果可能归因于引入多源辅助数据,考虑多源辅助数据和土壤砷之间的多重共线性和非线性关系.该方法可为稻田土壤砷调查与环境保护提供更为精准的信息.     

Interaction of silver nanoparticles with mediterranean agricultural soils: Lab-controlled adsorption and desorption studies

The production of silver nanoparticles (AgNPs) has increased tremendously during recent years due to their antibacterial and physicochemical properties. As a consequence, these particles are released inevitably into the environment, with soil being the main sink of disposal. Soil interactions have an effect on AgNP mobility, transport and bioavailability. To understand AgNP adsorption processes, lab-controlled kinetic studies were performed. Batch tests performed with five different Mediterranean agricultural soils showed that cation exchange capacity and electrical conductivity are the main parameters controlling the adsorption processes. The adsorption kinetics of different sized (40, 75, 100 and 200?nm) and coated (citrate, polyvinylpyrrolidone and polyethyleneglycol (PEG)) AgNPs indicated that these nanoparticle properties have also an effect on the adsorption processes. To assess the mobility and bioavailability of AgNPs and to determine if their form is maintained during adsorption/desorption processes, loaded soils were submitted to leaching tests three weeks after batch adsorption studies. The DIN 38414-S4 extraction method indicated that AgNPs were strongly retained on soils, and single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry confirmed that silver particles maintained their nanoform, except for 100?nm PEG-AgNPs and 40?nm citrate-coated AgNPs. The DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid) leaching test was more effective in extracting silver, but there was no presence of AgNPs in almost all of these leachates.