典型乡镇企业密集区土壤-蔬菜系统重金属分布与关联特征

土壤中有毒污染物的生物有效性及其在土壤－植物系统的迁移富集是当前研究的热点问题。该研究对乡镇企业密集地——东莞地区常见的7种叶菜类蔬菜及其相应土壤样品中的Cu、Zn、Cr、Ni、Pb等重金属元素的全量和稀盐酸可提取态进行了分析。结果表明：研究区蔬菜存在明显的有毒金属元素（Ni、Pb）超标和有益金属元素（Cu、Zn）缺乏问题,蔬菜重金属含量与土壤重金属总量和可提取态重金属含量均无显著的相关性,但可提取态含量的富集系数与蔬菜重金属含量具有显著相关性,其可以较好地指示土壤可提取态重金属向蔬菜系统的转移规律。不同品种蔬菜对各重金属的富集系数随可提取态重金属含量增加呈幂函数形式递减,且递减趋势与土壤中可提取态重金属含量范围密切相关。当数据量有限时,利用富集系数与对应可提取态重金属含量之间的回归模型对富集系数定量估值,其准确性要高于取相应的均值或中值。     

河道公路绿化植物毛白杨对重金属元素的吸收与分布

对保定市河道公路不同年龄毛白杨Pb,Cd,Cu,Zn,Cr,Ni含量进行了研究,并测定了毛白杨根际土壤重金属含量.结果表明:土壤Cd污染严重.整体上3 a生的毛白杨吸收重金属的能力大于5 a生和10 a生的毛白杨,并且重金属含量呈现Zn>Cu>CA>Cr>Pb>Ni的规律.毛白杨吸收的重金属表现为叶、根部和树皮较大,枝和树干较小的基本趋势.Pb,Cr,Zn,Ni重金属转移能力随着年龄的增加而降低.Cd的转移系数随着年龄的增加呈现增加的趋势.年龄较小的毛白杨具有较高的富集系数.毛白杨富集Pb,Cu,Zn,Cr,Ni的能力较差,但具有较强的Cd富集能力.Pb,Cd,Cu,Zn富集系数叶部较大,但Cr,Ni富集系数树皮较大.     

不同高粱种质对污染土壤中重金属吸收的研究

利用重金属含量较高的污水污染土壤,以未污染土壤作对照,种植8个甜高粱品种、2个饲用高粱品种和1个粒用高粱品种,检测8种重金属在高粱植物体内不同器官的含量,以研究不同高粱种质对重金属的吸收特性。结果表明:甜高粱对汞(Hg)、镉(Cd)、锰(Mn)和锌(Zn)的吸收在两种土壤间差异显著,对钴(Co)、铬(Cr)、铅(Pb)和铜(Cu)的吸收差异不显著。Mn在甜高粱体内含量表现为未污染土壤高于污染土壤;而Zn含量在不同器官之间存在差异,未污染土壤叶中含量远高于穗,穗中含量远高于茎和根。不同重金属在甜高粱体内的储存部位不同,污染土壤上Hg、Cd、Co、Cr和Zn在根中积累量较高,Cu、Mn和Pb在穗中的积累量较高。甜高粱、饲用高粱和粒用高粱对重金属的吸收、运输及储存在品种之间差异较大,同一品种对不同重金属的吸收也存在差异。饲用高粱表现为叶部对Cr和Zn的储存量较高,而粒用高粱‘晋中0823’则显示了茎对多种重金属的储存能力。高粱根对土壤中重金属的富集系数较高,为0.02(Pb)~0.23(Cd),转移系数变幅为0.21(Co)~3.42(Pb)。对同一种重金属的吸收量品种间差异较大,甜高粱‘西蒙’根对Co、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn具有高富集系数,粒用高粱‘晋中0823’茎对Hg、Cd、Mn、Pb和Zn富集系数较高。高粱对重金属的吸收能力与转移能力不同步,甜高粱‘绿能1号’具有对多种重金属的高转移能力,粒用高粱‘晋中0823’只对Zn有较高的转移能力。因此本文认为甜高粱对不同重金属的吸收和转移有选择性。对Zn吸收并转移到地上部后,首先储存在叶和穗中,当吸收量足够大时,茎和根也成为储存器官;对Mn的吸收与其他重金属的吸收存在竞争作用,Hg吸收后很少向地上部转移;而对Cu、Mn和Pb吸收后在穗部的储存量较大。饲用高粱与甜高粱相比对重金属的吸收未显示明显的不同,甜高粱‘西蒙’根对多种重金属具有强储存能力,而粒用高粱‘晋中0823’的茎秆显示了比甜高粱更强的储存能力,甜高粱‘绿能1号’对多种重金属的转移能力较强。所以,选择富集和转移能力均强的高粱品种能更有效地吸收土壤中的重金属,达到修复污染土壤的目的。     

污泥施田后土壤和玉米植株中重金属分布特征

对施污泥剂量分别为10、30和60thm-2的土壤,采用修正的BCR三步连续提取法分步提取并分析Pb、Cd、Cu、Zn的不同形态。利用高压密封消解技术和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析Pb、Cd、Cu、Zn在玉米器官中的分布及其转移富集特征。施污泥土壤中重金属主要以残渣态存在。施污泥量为常规用量的6倍时,即相当于连续6年施污泥的土壤中重金属Pb、Cd、Cu、Zn的含量基本未超过我国土壤环境质量标准。4种重金属在弱酸性土壤中残渣态含量比例的高低依次为CuZnCdPb。施污泥土壤上Pb、Cd在玉米各器官中的平均含量顺序为:茎叶根籽粒;Cu为:根茎叶籽粒;Zn为:根籽粒茎叶。玉米对于各元素的EC值按高低顺序依次为CuZnCdPb。     

模拟降雨条件下污染土壤中重金属元素径流迁移特征

探明污染土壤中重金属元素随地表径流迁移特征,对于防控重金属污染物的迁移扩散具有重要意义。通过室内模拟降雨试验,研究不同降雨强度下(55,100,120mm/h)污染土壤中Cd、Pb和Cr随地表径流迁移的特征。结果表明:径流中3种重金属元素总量在产流的前20min内逐渐降低,随后趋于稳定;产流初期(产流10min内)颗粒态重金属占径流重金属总量的比例均在80%以上;随产流时间延长,颗粒态Cd和Cr对径流重金属的贡献率快速降低,其颗粒态/溶解态的比值范围分别为47.0～0.4和12.9～0.4,而Pb则主要以颗粒态的形式存在,溶解态Pb对其随径流迁移的贡献率可忽略不计;随降雨强度增大,径流中总Cd和Pb含量显著降低,而径流中总Cr含量以及溶解态重金属含量无明显变化规律。     

施污土壤与污泥中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布

污泥中的重金属元素是限制其大规模农田利用的重要因素。施污土壤和污泥中重金属的形态研究可以用来评价土壤中重金属的生物有效性以及它们在土壤中的移动性。用修正BCR三步连续提取法进行分步提取研究了污水污泥和施污后的西红柿地土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的形态分布状况。施用污泥堆肥10t hm-2后的土壤中Cu、Pb、Cd、Zn的全量与各种形态含量无明显增加,Cu、Pb、Zn含量远低于国家土壤环境质量标准。土壤中Cu的各种形态分布关系是:残渣态>可还原态=可氧化态>可交换态和弱酸溶解态,Cu在土壤中的存在是以最稳定的残渣态为主。堆肥污泥与干化污泥相比,残渣态Cu的比例明显增加。土壤中Pb的各种形态分布关系是以残渣态和可还原态为主,但可氧化态的分布比例最小。土壤中Cd的可交换态、可还原态和残渣态各占据相等的含量,但可氧化态Cd的含量几乎为零。Zn在土壤中的各种形态分布关系是:可交换态和弱酸溶解态>可氧化态>可还原态>残渣态,Zn在土壤中的存在是以最易迁移的可交换态和弱酸溶解态为主。这些金属元素在土壤中的相对稳定性顺序为:Cu>Pb>Cd>Zn。Zn在土壤中的移动性要远高于Cu。     

规模化猪场区域农田土壤重金属积累及影响评价分析

为了解长期灌溉猪场废水对农田土壤重金属的影响,采集了河北省京安猪场区域农田清洁区和灌溉8年猪场废水污灌区的耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品的pH、养分和Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As全量和有效态含量,根据背景资料、相关分析和主成分分析确定重金属污染来源,应用富集因子分析重金属积累程度,并应用污染指数进行重金属影响评价分析。结果表明,灌溉猪场废水对土壤主要带来Zn和Cu的富集,对Ni、Cr和As几乎没有富集效应,Pb和As的富集主要由施用化肥引起。尽管灌溉8年猪场废水后土壤的Zn、Cu、Cr、Ni、Pb和As含量在安全范围内,但土壤重金属有效态含量不仅与重金属全量正相关,还与土壤pH负相关,而灌溉猪场废水会降低土壤pH,从而增加土壤重金属有效态含量。因此,长期灌溉猪场废水不但要注意土壤Zn和Cu积累,还需采取措施降低土壤Zn、Cu等重金属有效态含量以防重金属带来环境风险。     

不同种植年限温室土壤中铜、铅垂直分布特征

以河北省某市黄瓜生产基地不同种植年限的温室大棚土壤作为研究对象,采用经改进的BCR法对不同层次(0—20cm,20—40cm,40—60cm)土壤中Cu、Pb的总体含量及赋存形态进行了分析,探讨不同种植年限和不同层次温室土壤重金属(Cu、Pb)的垂直分布和形态分布特征。结果表明,Cu、Pb在温室土壤中的分布自上而下呈递减趋势,在不同层次间表现出明显的分异特征;Cu在土壤中的迁移能力大于Pb;Cu、Pb在温室土壤中形态分布存在很大差异,Cu以残渣态为主,其次为可还原态,有一定的潜在威胁性;Pb以可还原态为主,其他形态所占比例较少,具有很高的潜在威胁性;2种重金属的弱酸态所占比例都不大;Cu、Pb在温室土壤中的潜在危害性较之常规土壤有所增加,因此温室土壤在生产过程中,重金属污染问题不容忽视。Cu、Pb含量在本试验中并未表现出随种植年限的增加而递变的规律。     

重金属在矿区土壤——蔬菜系统的吸收与迁移特性研究

重金属污染土壤的农产品安全倍受大家的关注。研究选择某铅锌矿区周边的蔬菜地,采集叶菜类蔬菜及土壤样品,研究Cd、Pb、Cu、Zn在土壤中的赋存形态及其在土壤-蔬菜系统中的迁移特性。结果表明,污染土壤中Cd、Pb、Zn超标,分别为国家标准限值的1.44～6.44倍、2.97～3.88倍和1.30～2.30倍。BCR连续提取结果显示,Cd、Pb以可还原态为主,Cu、Zn以可还原态和残渣态为主,可还原态Cd、Pb、Cu、Zn分别占总量的70.6%、79.0%、34.4%和38.1%;残渣态Cu、Zn分别占总量的34.6%和30.2%。酸可提取态Zn、Cd分别达13.2%和6.3%。供试蔬菜茎叶中Pb含量超标,为国家标准限值的1.50～5.83倍。蔬菜茎叶中Cd、Pb含量与其土壤中可还原态含量显著正相关,Cd含量与土壤酸可提取态Cd含量显著正相关。蔬菜Cd的富集系数(BCF)相对较高(0.61～3.34),其中水芹和香芹Cd、Pb、Zn的BCF值显著高于其他蔬菜。蔬菜中Zn的迁移系数(TF)较高(0.54～2.07)。叶用芥菜中Cd、Pb、Zn的TF值较高,分别为1.02、2.25、1.62。因此,在污染土壤蔬菜风险评价中需要考虑不同蔬菜品种对重金属吸的吸收迁移特性的差异。     

滇池沉积物中重金属的形态分布特征

本文利用BCR三步提取法对滇池沉积物中的重金属(Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)形态进行了详细研究.结果表明,表层沉积物中的Cd和Zn主要以可提取态(即弱酸溶解态、可还原态和可氧化态)存在,其中,Cd在弱酸溶解态、可还原态和可氧化态中的含量分别为35.0%、49.7%和12.9%;Zn在三者中的含量也分别达到了17.6%、16.6%和21.4%.而Cr、Cu和Pb主要以残渣态存在,其含量分别为88.5%、59.2%和81.8%.表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征为草海含量最高,其次为外海北部和南部,开阔湖中心区域含量最低.除Cr和Cu外,其他可提取态重金属的总含量随着采样深度的增加而减少.     

用FAO-56作物系数法推求控制灌溉条件下晚稻作物系数及验证

根据国家“863”节水农业重大专项试验资料，利用FAO-56推荐的分段单值法和双值法构建了控制灌溉条件下晚稻的作物系数曲线，分析了调整灌溉或降雨后的最大作物系数值对双值法水稻作物系数计算结果的影响，并根据2004年实测资料对研究结果进行了验证。结果表明：控制灌溉条件下，晚稻分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期及乳熟期的作物系数实测值分别为1.14、1.49、1.43和1.12。分段单值法得到初始生长期、生育中期和后期的作物系数分别为1.1、1.39和0.79。降雨频繁阶段或灌溉阶段，对最大作物系数作调整后，减小了双值法作物系数计算值与实测值的误差。验证结果表明，2004年晚稻累积蒸发蒸腾量模拟值与实测值的相对误差为12.42%～16.24%，以基于调整后的双值法作物系数的晚稻蒸发蒸腾量模拟结果与实测值最为接近。     

玉米热风干燥中对流换热系数和当量导热系数的确定

以玉米作为热风干燥物料，在垂直热吹风干燥实验中，建立了干燥速率与对流换热系数的关系式。提出了由干燥速率来确定热风与玉米的对流换热系数，进而求取厚层玉米当量导热系数的实验方法     

Analysis of Vanselow,Gapon, and Davis selectivity coefficients based on simple lattice Statistics

Simple lattice statistics was applied to formulate the monovalent-bivalent cation exchange reaction on lattice surfaces. The Davis and Gapon selectivity coefficients K_D and K_G could be derived for two-dimensional lattices with different reactions between bivalent cations and exchange sites. On the other hand, the Vanselow selectivity coefficient Kv could not be derived for twodimensional surfaces, but was found to be suitable for one-dimensional arrays of exchange sites. These results suggest that the use of K_v should be restricted to one-dimensional exchangers like linear polyelectrolytes and humic substances, while K_D is suitable for general purposes.     

滴灌灌水均匀系数与灌水量对土壤水分分布及温室番茄产量的影响

为探索灌水均匀系数与灌水量对温室番茄产量和土壤水分变化的影响,确定合理的滴灌灌水均匀系数,本研究设置65%、75%和85%3个灌水均匀度水平, 190 mm、220 mm和250 mm 3个灌水量水平,测量番茄生育期内土壤含水率及番茄产量,计算土壤含水率均匀系数和番茄灌溉水利用效率。结果表明,当灌水均匀系数为65%～85%时,土壤水分均匀系数均值(82.57%～93.76%)接近或高于设置的滴灌灌水均匀系数的最大值(85%)。滴灌灌水均匀系数对土壤含水率均匀系数影响权重最大,灌水量、灌水均匀系数、土壤初始含水率均值3个影响因素与土壤含水率均匀系数均值之间呈线性关系(P0.05),决定系数为0.918。当土壤初始含水率占田间持水量比重60%,灌水量低于15mm时,灌水均匀系数与灌水量二者的交互作用与土壤含水率均匀系数为显著线性关系(P0.05),其他情况下均无显著性关系。灌水量对产量为显著影响(P0.05),灌水均匀系数及二者的交互作用对番茄产量无显著影响,考虑产量及灌溉水分利用效率,灌水量220 mm、灌水均匀系数75%组合为最优组合。因此在西北地区,综合考虑经济性和系统的可靠性,建议下调现行滴灌灌水均匀系数标准。     

某些农作物种子的质量减弱系数、质能吸收系数和吸收剂量的转换系数

本文测定了9种农作物种子和几种无性繁殖植物材料的元素重量百分组成、组织密度,根据Hubbell给出的不同元素质量减弱系数、质能吸收系数,计算了农作物种子和无性繁殖植物材料的质量减弱系数和质能吸收系数,并根据特定情况下导出的“相应点剂量转换法”数学模型,计算了农作物种子或无性繁殖植物材料的吸收剂量转换系数。     

基于Hurst指数与相关系数的降雨侵蚀力变异识别与分级方法

变化环境下区域降雨侵蚀力的时空变化问题对区域水土流失防治工作提出了新的挑战。降雨侵蚀力序列不再是纯随机序列,往往存在趋势、跳跃或者周期的变化,在对降雨侵蚀力序列分析与计算时,现有研究往往采用单一的检验方法,缺乏对降雨侵蚀力序列各类成分的综合比较,所得到的结果可信度及其程度如何无法判断。该研究提出了基于Hurst系数和相关系数的降雨侵蚀力序列联合分析方法。该方法首先计算降雨侵蚀力序列的Hurst系数,引用水文序列变异的概念,从统计学角度将降雨侵蚀力序列确定性成分分为三级(无变异、弱变异和强变异)。然后通过多种检验方法综合检验,将得到的结果与原序列进行相关性分析提取相关系数最大的确定性成分(趋势、跳跃和周期),对其进行剔除,重复上述步骤,将降雨侵蚀力序列中的确定性成分进行一一分解,最终得出的降雨侵蚀力序列将是一个随机序列与确定性序列的组合。实际应用中,根据长江流域174个气象站点1961—2014年逐日降雨资料,对流域内各气象站点年降雨侵蚀力序列进行确定性成分分析与分级结果表明:长江流域174个气象站点中有130个站点降雨侵蚀力序列无明显变异,有31个站点降雨侵蚀力序列出现弱变异,有13个站点降雨侵蚀力序列出现强变异。以重庆奉节站为例进行综合检验,分析结果为整体强变异,该站年降雨侵蚀力序列存在复合周期和跳跃成分,其中复合周期为5 a和16 a,向下的跳跃点为2011年。该研究为变化环境下区域降雨侵蚀力预测提供理论依据。     

康定木格措冷杉林土壤有机质水平及其预测

采用分解袋法,在土壤表层按发生土层定位研究康定木格措冷杉林土壤有机质分解与积累特征,构建土壤有机质储量随时间变化模型.研究结果表明:定位研究区凋落物年产量2.82×103 kg,折算有机质归还量2.54×103 kg;土壤有机质储量A1层77.14×103 kg,A2层84.89×103 kg,土壤有机物质氧化系数A1层0.044,A2层o.034,折算有机物质年矿化量分别为A1层3.39×103 kg,A2层2.88×103 kg,凋落物有机质归还量远小于矿化量;凋落物腐殖化系数A1层0.597,A2层0.493,对土壤有机质的贡献量分别为A1层1.52×103 kg,A2层0.75×103 kg,土壤固碳潜力大;土壤表层有机质总储量162.03×103 kg,相对较高,但不稳定,随时间推移逐渐减少.提高森林生态系统的固碳能力将是进一步研究的重点.     

作物蒸发蒸腾量的计算方法研究

本文用山西、陕西、内蒙、甘肃四省、区辐射台的资料对目前普遍采用的彭曼(Penman)公式中的某些系数进行上修正;分析了作物系数的变化规律:提出了土壤水分修正系数的表达式;以水量平衡方程为基础建立了非充分灌溉条件下作物蒸发蒸腾量的计算模型.     

Cd与羧基化多壁碳纳米管复合胁迫下蚕豆幼苗Cd的富集与分布

纳米材料因大量开发、生产和应用不可避免地被释放到环境中,给生态环境和人体健康带来潜在的风险。因此为了探究羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和重金属Cd双重胁迫对植物器官中Cd的富集、转运及细胞中Cd分布的影响,以及为MWCNTs-COOH与Cd复合污染对植物的毒性和生态风险性评价提供理论依据,本研究以蚕豆幼苗为试验材料,采用水培方式,设置MWCNTs-COOH(0mg·L~(-1)、1.5mg·L~(-1)、3.0mg·L~(-1)、6.0 mg·L~(-1)、12.0 mg·L~(-1))+10.0μmol·L~(-1) Cd5个处理组,用石墨炉原子吸收光谱法测定不同处理下蚕豆幼苗根茎叶及细胞中Cd的含量,分析MWCNTs-COOH复合Cd处理下蚕豆幼苗营养器官对Cd的富集、转运及细胞内分布状况。结果表明:复合胁迫下,3种营养器官Cd含量均高于对照;根茎叶对Cd的富集、Cd富集系数及器官间(根-茎、茎-叶)的转移系数均随MWCNTs-COOH浓度升高呈先升高后降低趋势,当MWCNTs-COOH浓度为6.0 mg·L~(-1)时,以上指标均达到最大值。同时,随着MWCNTs-COOH浓度的增大,根茎叶细胞中Cd逐渐从细胞壁向原生质体转移,加深了对细胞的毒害。综上所述,中低浓度的MWCNTs-COOH不仅可促进蚕豆根茎叶对Cd的累积及向上转运,而且也能加强细胞中Cd的转移。     

日光温室热压风压耦合自然通风流量的模拟

通风是温室环境调节的重要手段,通风流量计算涉及流量系数与风压体型系数,因此有必要定量分析不同通风模式下的通风流量及对应的系数,为通风调节提供理论依据。本文分析了热压风压耦合作用对通风流量的影响机理,构建了通风流量与热压风压作用关系的数理模型;采用CO₂气体示踪法测试日光温室模型(按1:5的比例缩小)在不同通风口宽度条件下的通风流量,将试验测得的通风流量、空气温度、风速和通风口宽度等参数代入模型,对模拟值与实测值进行多元线性拟合,得出拟合度最高的流量系数与风压体型系数。结果表明：当温室模型通风口宽度为3、5和7cm（相当于实际温室通风口宽度为15、25、35cm）时,热压风压耦合作用的通风流量可按G=0.81S•（H•?T/T)^0.5 +0.078S•u、G=0.63S•（H•?T/T)^0.5 +0.067S•u 和G=0.46S•（H•?T/T)^0.5 +0.058S•u分别计算,式中S、H、?T、T、u分别为通风口面积、宽度、室内外温差、室外温度和风速;相应的流量系数分别为0.78、0.60和0.44,风压体型系数分别为0.04、0.05和0.07;在总通风流量中,当室外风速高于1.5m·s^-1时,风压通风流量所占总通风流量的比例均高于50%,风压通风占主导作用;当室外风速大于2.5m·s^-1时,风压形成的通风流量所占比例均大于70%,说明此条件下可忽略温度即热压的影响。