水稻秸秆生物炭中铜和镉的形态分布及释放特性

由于目前缺乏对生物质原料来源的管控办法,极有可能用产自受污染农田土壤的秸秆制备出具有高重金属含量的生物炭,因此,研究生物炭中重金属的形态分布及其释放特性对于防控生物炭应用产生的环境风险具有重要意义.基于此,分别采集江西省贵溪铜冶炼厂周边九牛岗污染区和中国科学院鹰潭红壤生态实验站清洁区种植的水稻秸秆制备生物炭（分别记为“九牛岗生物炭”和“红壤站生物炭”）,分析两种生物炭中Cu、Cd的含量及其化学形态分布,考察不同固液比及pH对生物炭中Cu、Cd浸出的影响.结果表明:九牛岗生物炭中Cu、Cd的总量（以w计）分别为119.99、3.83 mg/kg,显著高于红壤站生物炭（19.50、0.96 mg/kg）.尽管九牛岗生物炭中w（酸溶态Cu）、w（酸溶态Cd）显著高于红壤站生物炭,但在形态分布上,九牛岗生物炭中Cu、Cd主要为相对稳定态（可氧化态和残渣态）,二者占比分别为80.3%、76.7%,高于红壤站生物炭（二者占比分别为53.2%、48.0%）.高固液比和低pH可有效增加两种生物炭中Cu、Cd的浸出毒性,其中,九牛岗生物炭在固液比为1:20和1:60时,浸出液中ρ（Cu）、ρ（Cd）均超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅱ类标准限值.动力学及累积释放试验表明,两种生物炭中的部分Cu、Cd可在短时间内迅速释放而后逐渐平稳并有上升趋势,且九牛岗生物炭中Cu、Cd释放量显著高于红壤站生物炭.研究显示,来自污染区水稻秸秆生物炭中的Cu、Cd活性显著高于清洁区生物炭,具有更高的环境风险.      

Combined toxic impacts of thiamethoxam and four pesticides on the rare minnow (Gobiocypris rarus)

To examine pesticide mixture toxicity to aqueous organisms, we assessed the single and combined toxicities of thiamethoxam and other four pesticides (chlorpyrifos, beta-cypermethrin, tetraconazole, and azoxystrobin) to the rare minnow (Gobiocypris rarus). Data from 96-h semi-static toxicity assays of various developmental phases (embryonic, larval, juvenile, and adult phases) showed that beta-cypermethrin, chlorpyrifos, and azoxystrobin had the highest toxicities to G. rarus, and their LC₅₀ values ranged from 0.0031 to 0.86 mg a.i. L^?1, from 0.016 to 6.38 mg a.i. L^?1, and from 0.39 to 1.08 mg a.i. L^?1, respectively. Tetraconazole displayed a comparatively high toxicity, and its LC₅₀ values ranged from 3.48 to 16.73 mg a.i. L^?1. By contrast, thiamethoxam exhibited the lowest toxic effect with LC₅₀ values ranging from 37.85 to 351.9 mg a.i. L^?1. Rare minnow larvae were more sensitive than embryos to all the pesticides tested. Our data showed that a pesticide mixture of thiamethoxam–tetraconazole elicited synergetic toxicity to G. rarus. Moreover, pesticide mixtures containing beta-cypermethrin in combination with chlorpyrifos or tetraconazole also had synergetic toxicities to fish. The majority of pesticides are presumed to have additive toxicity, while our data emphasized that the concurrent existence of some chemicals in the aqueous circumstance could cause synergetic toxic effect, leading to severe loss to the aqueous environments in comparison with their single toxicities. Thence, the synergetic impacts of chemical mixtures should be considered when assessing the ecological risk of chemicals.

     

不同粒径羟基磷灰石对污染土壤铜镉磷有效性和酶活性的影响

为研究不同粒径羟基磷灰石对重金属污染土壤的修复效果,采用向污染土壤添加常规磷灰石（150 μm）、微米（3 μm）和纳米（40 nm）羟基磷灰石的田间原位试验方法,考察其钝化修复5 a后对土壤铜镉磷有效性和酶活性的影响.结果表明:3种粒径羟基磷灰石均提高了土壤pH,降低了土壤交换性酸和交换性铝的含量,且微米羟基磷灰石处理效果最好.常规磷灰石、微米和纳米羟基磷灰石处理分别使w（离子交换态铜）降低了62.6%、74.3%和70.4%,w（离子交换态镉）降低了15.7%、25.3%和26.7%.3种材料均增加了土壤w（TP）,其中4.61%~17.4%和73.4%~89.8%分别转化为树脂磷和稳定态磷.微米羟基磷灰石处理分别使土壤脲酶活性和微生物量碳含量提高了4.66和0.66倍.研究显示,微米羟基磷灰石更有利于铜和镉由活性态向非活性态转化,增加土壤磷的有效性,提高土壤微生物活性,在我国南方重金属污染红壤区具有较好的应用潜力.      

pH值和离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响机制

磺胺二甲基嘧啶作为普遍使用的抗生素代表,可通过动物粪便施肥及药物不规范使用进入到环境中.针铁矿是土壤中分布广泛且活性较高的一种矿物,会对磺胺二甲基嘧啶的环境行为产生一定的影响.为了正确评估磺胺二甲基嘧啶的环境风险,本文考察了溶液pH值、离子强度对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.结果表明:磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附具有明显的非线性,且吸附具有明显的滞后现象,吸附等温线可以用Freundlich模型较好的拟合(R~2=0.991);磺胺二甲基嘧啶在针铁矿上的吸附随着pH值的增加先增加后减小,随着离子强度的增加开始有微弱的增加然后保持不变;在酸性和中性条件下,表面络合作用是主导磺胺二甲基嘧啶在针铁矿表面上吸附的主要机制,在碱性条件下静电斥力是主导吸附的主要作用力.因此,在评估抗生素的环境行为时,应该考虑不同的环境条件对针铁矿吸附磺胺二甲基嘧啶的影响.     

大型钢铁厂及其周边土壤多环芳烃污染现状调查、评价与源解析

采用气相色谱-质谱联机方法(GC-MS)分析了东北某钢铁厂及周边居住区、风景区共11个采样点表层土壤样品16种多环芳烃(PAHs),结果表明,钢铁工业区16种PAHs(∑PAHs)浓度范围为3.39×103—1.54×105ng·g-1,平均浓度3.21×104ng·g-1;居住区∑PAHs浓度范围为587—6.70×103ng·g-1,平均浓度3.82×103ng·g-1;风景区千山∑PAHs浓度385 ng·g-1.∑PAHs和Bap浓度均呈工业区>居住区>风景区趋势.与国内外其他研究结果相比,该钢铁工业区及其周边居住区土壤PAHs污染相对较为严重,11个采样点中有9个采样点土壤∑PAHs为严重污染,4个采样点苯并(a)芘(Bap)浓度超过加拿大土壤质量基准.利用特征比值法(Diagnostic Rate)和主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对钢铁工业区及其周边地区土壤进行了源解析,结果表明,钢铁工业区土壤中PAHs主要来源于焦炉、燃煤、柴油燃烧等污染源,周边地区土壤除受工业污染源排放影响外,机动车汽油、柴油污染排放也有重要影响.     

三江源区不同建植年限人工草地土壤微生物群落结构特征

近年来,对退化生态系统恢复的研究逐渐由地上向地下部分转移,地下部分特别是土壤微生物群落对土壤的恢复机理和过程已倍受关注.运用常规实验室分析法和磷脂脂肪酸法,研究三江源区不同建植年限人工草地土壤养分和微生物群落结构及其分布特征.结果显示:土壤总磷脂脂肪酸(总PLFAs)、真菌PLFAs(F PLFAs)、细菌PLFAs(B PLFAs)、革兰氏阳性菌PLFAs(G+PLFAs)、革兰氏阴性菌PLFAs(G-PLFAs)含量与PLFA类型随建植年限的增加呈先降低后升高的变化趋势,随土层深度的增加而降低.土壤全量、速效养分含量均随建植年限的增加呈现同样的变化规律.主成分分析表明,在0-10 cm、10-20 cm土层中,4年和16年人工草地土壤微生物群落PLFA类型丰富多样,群落结构更加复杂稳定,而7年和9年的土壤微生物群落结构较为单一.相关分析表明,总PLFAs、B PLFAs、F PLFA s、G+PLFAs和G-PLFAs含量与土壤全量和速效养分含量(除速效氮、速效磷)均呈极显著或显著正相关(P<0.01;P<0.05).综上,在合理放牧条件下,人工草地的建植有利于土壤微生物生物量的提高和群落结构的改变.利用微生物PLFA含量和类型的多样性作为监测土壤环境的指标,能及时有效地判别土壤养分的变化情况,有利于及时管理人工草地.     

Soil biological characteristic,nutrient contents and stoichiometry as affected by different types of remediation in a smelter-impacted soil

ABSTRACT

In order to evaluate the ecological risk reductions of copper (Cu) and cadmium (Cd) and the change of nutrient contents and stoichiometry in a smelter-impacted farmland in Guixi, Jiangxi Province, China, with ～ 800?mg Cu kg^?1 soil and 0.8?mg Cd kg^?1 soil, an three years in situ experiment was conducted. The field trial consisted of 4 ×?5?m plots in a completely randomised block design. Hydroxyapatite was added at 10?g kg^?1 soil and Sedum plumbizincicola, Elsholtzia splendens, and Pennisetum sp. were planted. Post-treatment soil and plant samples were collected annually and analysed for Cu and Cd bioaccessibility, soil carbon: nitrogen: phosphorus (C:N:P), and the stoichiometries of soil β-glucosidase (BG), N-acetylglucosaminidase (NAG), and acid phosphatase (AP) activity levels. The results indicated that the hydroxyapatite treatments significantly reduced Cu and Cd bioaccessibility as well as the ratio of C:P and N:P. Moreover, BG, NAG, and AP activity levels all increased relative to those in untreated soil. Plants may also influence soil BG, NAG, and AP activity. This study demonstrated that in situ Cu and Cd stabilisation by hydroxyapatite and phytoextraction is ecologically safe and can alter soil mineral nutrient ecological stoichiometry and enzyme activity.     

防治海水入侵的地下水人工调蓄研究——以辽宁六股河地段为例

随着城市的发展,大量抽取地下水,海水入侵灾害已成为制约沿海地区社会经济可持续发展的突出因素.论文以六股河地段为例,针对海水入侵灾害现状,建立了地下水流数值模拟模型,探讨通过地下水人工调蓄来防治海水入侵灾害的途径.     

基于可拓综合评价模型的隧道塌方概率计算方法

塌方是隧道施工过程中最常见的事故。在研究塌方发生的孕险环境及致险因子特征的基础上,选取岩石坚硬程度、岩石完整性、地下水流量、隧道埋深、隧道偏压、施工效果6个评价指标,依据可拓学理论,建立了隧道塌方评价的物元模型,采用层次分析法确定了各评价指标的权重,并通过实际的隧道塌方概率等级关联度计算,对京台线杉溪隧道塌方进行了评价。评价结果表明:左洞掌子面ZK27+445处隧道塌方概率为很可能(j0=4),与现场实际情况相符合。该评价方法能有效计算出隧道塌方发生的概率等级,是一种实用的计算方法,对塌方的预测具有一定的指导意义,也为今后隧道塌方评估提供了一条新的思路。     

公路建设中边坡水毁模式与处治对策

文章在总结了国道105线边坡的水毁破坏模式基础上,分析了地下水在边坡破坏中所起的作用,提出了相应的处治对策。