人工湿地砷污染去除研究进展

砷在环境中普遍存在,因其高毒性,世界卫生组织将砷污染列为重大公共卫生问题。因此,科学家们在不断寻求科学有效的砷污染去除方法。人工湿地砷污染去除系统自上世纪七十年代推出以来,因其环境友好、成本低廉的特性得到蓬勃发展,快速成为绿色环保修复技术之一。人工湿地被认为是理想的砷富集去除场所,其对砷污染的去除方式主要通过植物和微生物相互作用及腐殖酸强化修复来实现。本文通过砷污染治理历史及技术发展、人工湿地的兴起及砷在湿地生态系统中的赋存状态以及人工湿地生态系统砷污染去除三个方面综述了人工湿地砷污染去除的研究进展。通过大量文献综述分析,我们认为在人工湿地砷污染去除的后续研究工作中,应着重研究砷在湿地生态系统中的扩散迁移及演变规律,构建湿地生态系统沉水-浮水-挺水植物立体结构,并不断探索植物-微生物及腐殖酸强化修复对砷污染的协同阻滞及界面作用。     

滇东北铅锌矿区废弃地的自然演替特征研究

为探究矿区废弃地的自然演替特征,于2020年10月对滇东北两铅锌矿区废弃地进行植物群落调查和群落土样采集分析。结果表明:两区均受到较严重的重金属污染,土壤Pb、Mn、Zn、Cu和Cd的含量均超过相关背景值。其中,两区土壤Pb和Zn以及富乐镇矿区土壤Mn和Cd的有效态占比大体上都呈现随演替进行而降低的趋势,富乐镇矿区土壤Cu的有效态占比呈现随演替发生而先增后减的趋势,矿山镇矿区土壤Mn、Cu和Cd的有效态占比在不同演替阶段呈现不规则波动。两区土壤全氮随着演替的发生均呈现先增后减的趋势;两区土壤全磷含量变化趋势不同,矿山镇矿区呈现持续增加,富乐镇矿区则呈现先减后增;两区土壤有机质含量都呈现持续增加的趋势。在矿山镇矿区中,Pb和Zn、Pb和SOM呈极显著正相关性,Pb和TP、Mn和TN、Cd和TN、Zn和SOM、SOM和TN呈显著正相关性,Pb和Cu、Zn和Cu、Cu和SOM、Cu和TP呈显著负相关性。在富乐镇矿区中,Pb和Zn呈极显著正相关性,Zn和Mn、Zn和Cu、Zn和SOM、Pb和TP、SOM和TN呈显著正相关性,Pb和Cu、Zn和Cd、Cu和Cd呈显著负相关性。研究表明,矿区次生演替过程与废弃农田和灾后森林等生境的次生演替过程相似,土壤重金属元素的有效态会随演替发生而降低。研究结果可为矿区废弃地的自然恢复提供参考借鉴。     

基于田块尺度土壤重金属空间分布及其生态风险评价

为了揭示田块尺度上土壤重金属污染特征及空间分布,以河南省新乡县翟坡镇某冬小麦种植农田为研究对象,采集了202个农田表层0~20 cm土壤和40个0~100 cm剖面土壤样品,分析了土壤样品中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn的含量特征,运用地统计分析中的普通克里格插值法研究土壤重金属的空间分布规律,并结合地质累积指数法和潜在生态危害指数法对研究区土壤重金属的生态风险进行评价。结果表明,研究区表层土壤Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni和Mn均值为0.95、24.35、6.40、35.52、319.60、21.76mg·kg^-1和157.32 mg·kg^-1。Cr、Cd、Pb含量均超过河南省土壤重金属含量背景值,其中Cr、Cd含量超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618—2018）筛选值,点位超标率分别为98%和100%。总体来看,土壤重金属含量随着剖面深度增加而降低,调查区南部的部分区域重金属含量偏高。从地质累积指数法与潜在生态危害指数法两种方法来看,Cd污染最为严重,生态风险较高,应当对该区域土壤Cd污染采取一定的调控措施。     

生物炭对污泥-菌渣堆肥腐殖化与重金属钝化的影响

为探讨生物炭对市政污泥堆肥腐殖化和重金属钝化的影响,将市政污泥和菌渣按照湿质量比1:0.7进行混合,设置3个堆体进行好氧堆肥:处理组堆体分别添加混料干质量5%和10%的生物炭(记为BC5、BC10);对照组(CK)堆体不添加生物炭。结果表明:添加生物炭可延长高温时间,促进堆肥中富里酸向大分子胡敏酸转变,降低水溶性有机物含量,促进堆体腐熟。添加生物炭的堆体对重金属的钝化效果均优于CK组,BC5对可交换态Cu、Pb钝化效果较好,钝化率分别为78.12%、97.82%,BC10对可交换态Cr、Ni、Zn钝化效果较好,钝化率分别为66.64%、5.88%、19.76%;堆肥后Cu、Pb、Cr残渣态分配率增加量大小顺序为BC10>BC5>CK,Ni、Zn残渣态分配率增加量大小顺序为BC5>BC10>CK。Cu、Cr、Pb、Zn可交换态分配率均与水溶性有机物和富里酸呈极显著正相关(P<0.01),与胡敏酸呈极显著负相关(P<0.01)。研究表明,添加生物炭有利于堆体腐殖化和重金属钝化,且两者存在相关性。     

金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明：在施用量均为5 g·kg^-1的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量（59.5%）。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。     

基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

基于田块尺度采集农田表层土壤样品120件,采用绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染空间分布特征及来源进行解析,利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。研究结果表明：研究区表层土壤中8种重金属含量差异较大,As、Cd和Cr点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%,土壤重金属Zn、Cu、Cr和Ni主要以残渣态存在（占比在80%以上）。土壤中Cd、Cr和Cu含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势,而Mn、Ni、Pb和Zn含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu和Ni的来源以自然源为主,占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%; Pb、Zn的来源以工业活动源和交通源为主,占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%; Cd的农业活动源占比为53.63%。土壤pH与有效态As、Cd、Cu和Ni含量呈极显著负相关性（P<0.01）,土壤有机质与有效态As、Cd和Cr呈极显著负相关性（P<0.01）。地累积指数显示土壤Cr总体处于中、重度污染水平,其次是Cd;生态危害指数也表明Cr和Cd是主要生态危害元素,潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。总体来看,研究区域Cr和Cd污染较为严重,存在潜在风险,应采取安全利用和修复等措施,降低其风险水平。     

秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响,本文选取典型重金属污染稻田土壤,通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段,分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放,同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）;类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示,Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528,P<0.01）,同时,Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816,P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244,P<0.05）。因此,稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出,也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。     

电子废弃物拆解污染土壤施用污泥发酵渣对香根草吸收与转运重金属的影响

为探究施用污泥高温好氧发酵渣（以下简称“发酵渣”）对电子废弃物拆解污染土壤改良和植被恢复的影响,通过盆栽试验比较添加不同剂量发酵渣（3%和6%）对土壤有机质、养分、重金属形态及香根草吸收与转运重金属等的影响。结果显示：施用发酵渣显著提高了土壤溶解性有机质的荧光指数和在226~400nm范围内的紫外吸光度积分值,但显著降...     

太阳辐射作用下浮顶油罐温度场的数值模拟

为了研究太阳辐射对浮顶油罐温度场的影响,有必要掌握受太阳辐射影响原油在浮顶油罐中的温度变化规律。通过分析浮顶油罐与环境换热过程,建立2×10^4 m^3浮顶油罐的三维模型,对一天内浮顶油罐油品及罐壁的温度变化进行数值模拟。结果表明:在以太阳辐射为主的环境变化影响下,浮顶油罐的近壁面和浮盘处会产生温度梯度较大的高温油层,深层油品温度受到的影响较小。结合模拟结果,提出了考虑太阳辐射时,在不同条件下使用不同罐壁温度计算公式的建议,从而降低浮顶油罐容积的修正误差。     

中国水肥一体化施肥设备研究现状与发展趋势

为了促进中国水肥一体化施肥设备的研究开发及推广应用,总结分析了中国水肥一体化施肥设备科研、生产及实际应用中存在的问题,概述了施肥设备的发展现状,重点阐述分析了文丘里施肥器、压差施肥罐、比例施肥泵、柱塞泵及固体肥料溶解施肥装置等常用施肥设备的技术特点、研究进展和存在问题等.在此基础上,基于绿色农业发展理念和农业物联网的发展需要,指出施肥设备的发展亟需结合作物区域种植特点,综合施策,创新发展多种先进施肥装备及技术,建立节水节肥技术综合管理体系,重点研究管路中水肥流动规律、优化设计方法、产品研发与标准化、灌水施肥制度与智能水肥一体化系统,实现施肥设备的多功能、低能耗及精准化、水肥一体化系统的信息化与智能化,切实有效提高水肥利用率.