6 000年以来水稻土剖面中多环芳烃的分布特征及来源初探

研究了多环芳烃(PAHs)在含6000a(马家浜文化时期)古水稻土的土壤剖面中的分布特征,并对其可能来源进行了分析。结果显示,各层土壤中PAHs的总量在25.9~202.9μgkg-1之间,并主要富集在表层土壤,其中含量较高的化合物及其大小顺序为Nap>Phe>Fla>Pyr,4环以上的PAHs占总量的51.8%。表层以下各层土壤中PAHs含量大幅降低,检出种类也有所减少,并主要以2、3环化合物为主,古水稻土中4环以上的芳烃也占有一定的比例,达37%。聚类分析和主成分分析表明,Chr、BkF、BaA、IcP、BbF、Pyr、BaP、DaA和Fla等化合物主要是人为产生,Flu和Phe由生物合成,而Nap、BgP和Ant则可能来源于人为产生和生物合成的共同作用。     

水溶性有机物与多环芳烃结合特征的红外光谱学研究

水溶性有机物（DOM）与多环芳烃（PAHs）之间的相互作用一直是尚未弄清的理论问题。对其正确阐释有利于更好地理解DOM对PAHs环境行为与生态效应的影响及科学地评估PAHs的环境风险，并对PAHs污染土壤的修复具有极其重要的意义。本研究以有机物料猪粪、污水污泥和带根茬水稻土作为DOM的提取材料，以菲（Phenanthrene，Phe）和芘（Pyrene，Pyr）为PAHs代表，采用红外光谱学技术研究DOM与PAHs的相互作用。红外图谱显示，供试DOM在4000—3000cm^-1、2969—2900cm^-1、1700-1375cm^-1、1300—1000cm^1和900-600cm^-1存在明显的吸收峰，这说明DOM中含有-OH或酚-OH、-NH、苯环、-C-O及-CH2等功能团。对比DOM与DOM—Phe／Pyr的图谱发现，DOM—Phe／Pyr在4000—3000cm^-1、1700—1375cm^-1和900—600cm^-1的吸收峰发生不同程度的朝长波方向飘移，表明NH-π和π-π作用参与了DOM与Phe及Pyr结合物的形成。     

PAHs污染土壤热脱附过程关键影响因素及脱附动力学研究

土壤多环芳烃（PAHs）污染已严重威胁生态环境安全和人类生命健康。通过异位热脱附试验探究了PAHs初始浓度、土壤含水率和土壤粒径对脱附效率的影响,并采用一级、二级动力学和指数衰减模型对PAHs热脱附过程进行拟合,以探究土壤中PAHs热脱附的去除机制。结果表明,在同等条件下,随着PAHs初始浓度的增加,脱附效率随之升高,且在热脱附20~40 min时提高初始浓度可明显提高PAHs的去除率。土壤含水率对于PAHs不同组分的作用具有一定的差异性,当土壤含水率为16%,萘（Nap）、菲（Phe）和蒽（Ant）达到最佳去除率,而荧蒽（Fla）和芘（Pyr）最大去除率对应的土壤含水率为13%。在相同脱附条件下,土壤粒径越小,土壤中PAHs的去除率越高。研究发现指数衰减模型对PAHs各组分的脱附过程具有更好的拟合效果。土壤中PAHs热脱附主要分为两个阶段：①PAHs受到土壤中水的蒸发作用从土壤颗粒表面快速蒸发;②PAHs的蒸发速率受到土壤孔隙内部扩散的限制,以非常缓慢的速度从土壤中脱除。     

土壤中多环芳烃的分布特征及其来源分析

利用气相色谱法分析了南充市10个不同功能区表层土壤中美国环保署规定的16种优控多环芳烃（PAHs）的含量和组分特征,运用同分异构体比率揭示了其污染来源。研究表明,该区土壤中PAHs的含量在9.1～2269.1μg·kg-1之间,而且工业区的残留量大于农业区和居民区的残留量。按PAHs的环数来分,在工业污染区PAHs的含量总的趋势是四环〉二环〉三环〉五环〉六环;农业和居民区二环〉三环〉五环〉四环〉六环。该污染状况与国内外相关研究比较,处于中等污染水平。煤、木材和化石的燃烧是该地区土壤中PAHs污染的主要来源,苯并（a）蒽和菲是主要的超标化合物。     

长江三角洲地区土壤环境质量与修复研究Ⅲ.农业土壤不同粒径组分中菲和苯并[a]芘的分配特征

持久性有机污染物在土壤环境中的行为在很大程度上取决于土壤有机质对它们的吸附作用，粒径分组通常用来区分具有不同有机质组成和周转速率的有机质库。本研究利用菲（Phe）和苯并[a]芘（Bap）作为多环芳烃（PAHs）低、高环组分的代表物质，研究了它们在污染区9个农业表层土壤（0～20cm）不同粒径组分（粘粒、细粉粒、粗粉粒、细砂粒和粗砂粒）中的分配特征。结果表明，Phe在不同粒径组分中的平均含量大小顺序为粗砂粒〉细砂粒〉粘粒〉细粉粒〉粗粉粒，Bap为粗砂粒〉细砂粒〉粗粉粒〉细粉粒〉粘粒。Phe和BaP在不同粒径组分中的含量与粒径组分中有机质的含量均呈显著性正相关（P〈0．01）。不同粒径组分中的有机质对Phe富集能力的大小顺序为粗粉粒〉细粉粒〉细砂粒〉粗砂粒〉粘粒，对Bap的富集能力为粗粉粒〉粗砂粒〉细粉粒〉细砂粒〉粘粒。     

北京东南郊再生水灌区土壤PAHs污染特征

采用Eijkelkamp土壤采样器对北京东南郊再生水灌区进行了3个钻孔剖面采样,同时采集了灌溉用水及地下水样品,并采用气相色谱-质谱联用仪对16种多环芳烃（PAHs）进行定量分析。结果表明,表层土壤中有14种PAHs检出,浓度在0.4-53.1 μg·kg-1之间,∑PAHs平均含量为206.7 μg·kg-1,达到了土壤污染临界值;表层以下PAHs的检出种类和含量显著减少,以中、低环的萘、菲、芴、荧蒽、芘为主,∑PAHs仅占表层的3.8%-12.0%,从剖面PAHs含量变化可以判断,低环PAHs较易迁移,迁移性强弱顺序为萘、芴〉菲〉芘、荧蒽;污灌区表土中PAHs组成与大气降尘接近,但与再生灌区有明显差异,这种差异主要由于灌溉用水不同所造成;再生水灌区表土以下土壤剖面检出的PAHs与再生水中的PAHs一致,说明再生水灌溉是导致土壤剖面PAHs污染的主要原因,同时地下水中检出的PAHs种类也与土壤剖面基本一致,但含量较高,可能是早期污水灌溉所造成。     

多环芳烃在岩溶区上覆土壤中的垂直迁移及控制因素

选取典型表层岩溶泉域内的土壤剖面为研究对象,分析土壤样品的主要理化指标,并采用气相色谱-质谱联用仪对土壤中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)进行定量分析,研究16种PAHs在土壤剖面中的垂直迁移规律及控制因素。结果表明,所研究的5个土壤剖面中,16种PAHs均被检测出,其多环芳烃含量范围为161～3 285 ng g-1,平均值为987 ng g-1。兰花沟泉域水稻田和水房泉泉域土壤剖面中,PAHs的组成均以低环PAHs为主,后沟泉泉域土壤剖面中以高环PAHs为主,柏树湾泉域马尾松林地和兰花沟泉域马尾松林地土壤剖面中,0～2 cm表层土壤中以高环PAHs为主,2 cm以下土层中以低环PAHs为主。从剖面PAHs含量和组成变化可以判断,低环PAHs较易迁移,但在土层较薄的后沟泉泉域土壤剖面中,由于翻耕等人为的扰动,高环PAHs也较易迁移。5个剖面中,PAHs在水房泉泉域土壤剖面的迁移能力最强。由于岩溶区较薄的土壤层,使得PAHs较易迁移并污染表层岩溶泉水。对土壤理化性质和PAHs总量进行多元回归分析,表明土壤总有机碳(TOC)是控制后沟泉、兰花沟泉和柏树湾泉泉域土壤中PAHs迁移的主要因子,而在水房泉泉域土壤中,无主要影响因子。     

长江三角洲地区土壤环境质量与修复研究Ⅴ.典型地区农业土壤中多环芳烃的污染状况及其源解析

对长江三角洲典型地区(无锡和台州)农业表层土壤(0～20 cm)中15种美国环境保护署(USEPA)优控的多环芳烃(PAHs)含量和来源进行了研究.结果表明,无锡地区农业土壤中15种PAHs总量的含量范围为1 058～9 500 μg kg-1, PAHs污染较重,主要来源于石油以及石油和草/木材/煤的燃烧,PAHs的组成以4～6环为主;台州地区农业土壤中PAHs的含量范围为128～604 μg kg-1,PAHs污染较轻,主要来源于石油以及石油的燃烧,PAHs的组成以3～6环为主.     

太原小店污灌区农田土壤多环芳烃的污染特征及其来源

[目的]对太原小店污灌区农田土壤多环芳烃(PAHs)的污染特征及来源进行分析,为该区农田土壤环境质量评价及土壤污染防治对策的制定提供科学依据。[方法]采集太原小店污灌区15个表层土壤样品,利用GC/MS分析16种US EPA优控多环芳烃(PAHs)的含量,并对其来源和生态风险进行探讨。[结果]所有样品的16种PAHs均被检出,其检出率为100%。研究区农田土壤中总PAHs的浓度为0.315~7.661μg/g,平均值为3.568μg/g。在组成上,2,3环含量约占总量的64.2%,4环含量约占总量的14.2%,5,6环含量约占总量的21.6%,低环和中环PAHs含量所占的比例较高。根据特征比值法及调查结果判定,农田土壤中PAHs污染来源一方面与灌溉水质及灌溉历史有很大的关系,另一方面,主要通过燃煤或化石燃料产生的PAHs在大气干湿沉降和风力输送作用下进入到土壤环境中。[结论]与国内外其他地区的相关研究比较,小店污灌区农田土壤PAHs含量处于中高等污染水平。依据Maliszewska-Kordybach建议的分级标准评价,该区域所有采样点PAHs总量均超标;但基于我国《土壤环境质量标准(征求意见稿)(GB15618-2008)》提出的16种多PAHs污染物总量的农业用地标准值,该区域均未超出此标准。     

南京有机污染风险区农田土壤多环芳烃污染状况研究

采集南京地区不同有机污染风险区农田表层土壤,用超快速液相色谱仪检测样品中15种EPA优控的多环芳烃(PAHs)含量。结果表明,被检农田土壤多环芳烃总量分布于306.0~1251.3μg kg~(-1)之间,均值682.0μg kg~(-1),四环以上高环多环芳烃占较大比例(80%)。根据欧洲土壤质量标准,所检土壤样本已达污染水平。不同风险污染区农田土壤PAHs的含量由高至低为:钢铁工业区、有机垃圾处理区、化工工业区及炼油工业区。钢铁工业区附近主要的污染物为荧蒽、芘、屈和苯并[a]蒽,分别占到污染物总量的16%、13%、10%和10%。采用荧蒽/(荧蒽+芘)与茚并[1,2,3-cd]芘/(茚并[1,2,3-cd]芘+苯并[g,h,i]苝)比值对各地污染物来源进行分析,结果发现调查区域的PAHs污染物以燃烧源为主,生物质燃料为主要污染物,部分地区同时有石油燃烧污染。     

不同施肥处理对黑土土壤呼吸的影响

基于中国科学院海伦生态实验站的长期定位试验,采用静态箱式法研究了玉米生长期间不同施肥处理对黑土土壤呼吸的影响。结果表明,在玉米生长期间,土壤呼吸速率表现出明显的季节性变化,分别在出苗后23、37、50、63、87、110 d出现峰值,其中最大峰值出现在出苗后第87天,其后土壤呼吸速率呈下降趋势,直到玉米收获,而根际呼吸速率的季节性变化规律与土壤呼吸相似,土体呼吸速率则主要受气温变化影响;玉米生长显著影响土壤呼吸,土壤呼吸速率的变化基本与玉米生长规律相一致,随生长而增加,随衰老而减小;施肥对土壤呼吸速率、根际呼吸速率有明显的影响,但对土体呼吸速率影响较小,从整个玉米生长期来看,NPKOM处理的土壤呼吸速率和根际呼吸速率最高,其中NPKOM处理土壤呼吸速率为C 27.5~474 mg m-2h-1,NPK处理和NP处理变化范围相近,分别为C 25.9~339 mg m-2h-1和C 29.5~358 mg m-2h-1,NK处理与CK处理变化范围分别为C 28.4~208 mg m-2h-1和C 22.1~184 mg m-2h-1;施肥对土壤呼吸量和根际呼吸量有显著的影响,表现为NPKOM>NPK>NP>CK>NK;在整个玉米生育期中,土壤呼吸累积量在拔节孕穗期和乳熟期出现两个峰值,表现为双峰曲线的变化规律,而土体呼吸累积量只在拔节孕穗期出现峰值,呈抛物线型,根际呼吸量在苗期最低,乳熟期最高,乳熟期后,根际呼吸量下降。     

SOIL FRIABILITY

Soil friability is defined and a method for its measurement is developed from the theory of brittle fracture of soil aggregates. The variation in friability with soil water content is in good agreement with the results of tillage experiments done by earlier workers. It is found that Urrbrae and Strathalbyn sandy loams are most friable at water contents approximately equal to their Casagrande Plastic Limits. The method is applied to study the effects of wetting and drying cycles, freezing and thawing cycles, and phosphoric acid treatment on the friability of the Urrbrae soil. It is found that all of these treatments increase soil friability as defined.     

SOIL FLUORINE

The development of techniques for measuring soluble and labile soil fluoride using a specific-ion fluoride electrode are described. The methods evolved were used to assess the fluoride status of numerous agricultural soil samples in addition soils which had received known fluoride additions. Two soil profiles were analysed with respect to distribution with depth of soluble and labile fluoride. The equilibrium-fluoride concentration was determined after shaking the soil with a 0.01 M CaCl, solution. Isotopically exchangeable (labile) soil fluoride was determined by use of the radioactive fluorine isotope ¹⁸F. These labile fluoride values were well correlated with the amount of soil fluoride extracted by an anionexchange resin, and the latter method was consequently adopted for further determinations of labile soil fluoride. Nearly half the 1OO agricultural soil samples examined gave fluoride concentrations < 0.2 ppm in 0.01 M CaCl, extracts whereas labile fluoride values were evenly distributed around a mean of 20 ppm. For any given pH value, there appeared be an upper limit to the solubility of soil fluoride. Application to soil of superphosphate (in the field) or of fertilizer containing fluoride (in the laboratory) brought about increases in soluble soil fluoride.     

SOIL NITROGEN

Soils from experiments receiving various treatments in the field were used to investigate the effects of different amounts and forms of organic matter in a clay and a sandy soil on the inter-correlations between several laboratory methods of measuring available-N. The correlations between some of these measurements, and the growth and N uptake of ryegrass grown in the glasshouse with and without added fertilizer-N were also investigated. Seven clay soils and eight sandy soils were used, containing different amounts of organic matter of different kinds, as a result of various field treatments. For the sandy soils, one sample was taken from each plot of the experiment which allowed the effects of field variations on the values determined in the laboratory to be measured. The correlations between methods of measuring available-N showed that measurements obtained by aerobic incubation, anaerobic incubation, and nitrogen extracted by boiling water, correlated best with one another. These measurements also correlated best with the performance of ryegrass in the glasshouse. N uptake by ryegrass from soils without fertilizer-N always correlated better with measurements of available-N than did dry matter produced. With added fertilizer-N, dry matter correlated better with available-N than did N uptake at the first cut but worse for the total of three cuts. Fertilizer-N recovered in the grass at the first cut was significantly and negatively correlated with available-N. Values of available-N from the individual samples of the sandy soil showed that those for aerobic incubation had the largest standard error and had the greatest range expressed as a per cent of the mean value, and those for nitrogen extracted by boiling water least error and range. All methods correlated similarly with the performance of ryegrass in the glasshouse. All three methods successfully identified the treatments giving most available-N.     

我国黄土、褐土和潮土土壤中的氮素矿化潜力

在35℃下培养154天,用7、7、14、28、28、28、42天的培养间隔,测定了黄土、褐土和潮土16个土壤的氮素净矿化作用。培养前和每次间隔培养,土壤中的矿质氮用0.01 M CaCl₂淋洗收集,应用紫外分光光度计测定每次淋洗液中的NO₃-N。积累的净矿质氮与时间平方根t^1、2呈线性相关。采用G. Stanford和S. J. Smith以及J. Richter的数学模型计算了每个土壤的氮素矿化潜力N₆。结果表明,氮素矿化潜力能反映土壤的供氮能力,土壤氮素矿化潜力N₀占土壤全氮百分数为10.8—23.4%。矿化速率常数k的最可靠估算为0.0064±0.0006日^-1。     

低丘红壤区旱地土壤渗透性与可蚀性定量关系的研究

应用人工模拟降雨仪和Guelph仪对我国南方低丘红壤区旱地土壤的渗透性与可蚀性之间的定量关系进行了研究,结果表明,第四纪红色土和红砂发育的旱地坡地0－5cm表层土壤饱和渗透率Kfs与土壤的可蚀性K呈现负相关,且它们之间的定量关系可概括为：K≈a.K^-bfs c,其中a,b,c均为土壤有关的系数。     

中国自然土壤、旱作土壤、水稻土的氧化还原状况和特点

以原位测定资料作基础,首次系统地总结了我国主要自然土壤、旱作土壤和水稻土的氧化还原状况。自然土壤、旱作土壤同属于氧化性土壤,Eh为440～730mV,还原性物质量相当于Mn2+0.00～4.01×10-5molL-1,一年内基本上处于氧化状态,物质转化迁移微弱;水稻土的Eh为670～-70mV,还原性物质量相当于Mn2+0.01～17.8×10-5molL-1,变动范围从氧化性到还原性,氧化还原状况随水分条件而周期性变化,物质转化迁移的强度和速度远甚于前两者;依据水稻土的氧化还原状况,可将其划分为氧化性、氧化还原性、还原性三种类型;土壤氧化还原状况的特点为:Eh与还原性物质量之间相关性良好、具水平带谱和垂直带谱分异、不均一性显著、变动的范围宽和变化的可逆性强。     

石灰岩分布区茶园土壤系统分类探讨

本文对池州市石灰岩分布区茶园土壤特性进行了分析,依照《中国土壤系统分类(修订方案)》,将该区土壤分成淋溶土纲和富铁土纲和雏形土土纲。从而解决了石灰岩分布区种茶的土壤学上的一些认识问题。