氧化石墨烯和五价砷在改性多孔介质中的共迁移特征

砷是农田土壤重金属污染的主要元素之一,在砷污染农田土壤的修复过程中往往忽视纳米颗粒能够使结合态的砷重新释放,导致有效态砷浓度升高,探究土壤中黏土矿物对氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和五价砷(As(V))在多孔介质中迁移行为的影响,对进一步完善农田土壤砷修复理论以及提高农作物产量、保护人体健康具有重要意义。该研究利用蒙脱石和高岭石改性石英砂,通过砂柱迁移试验系统地研究了GO、As(V)和GO-As(V)在填加0%、10%、30%和50%的蒙脱石和高岭石改性石英砂柱中的迁移行为。研究结果表明,随着高岭石和蒙脱石改性石英砂填加比例的增加,GO和As(V)的迁移能力均呈降低趋势,且GO和As(V)在不同条件下的迁移曲线均存在显著差异(P0.05);GO在50%高岭石和蒙脱石改性石英砂柱中的回收率相对于石英砂柱分别下降了14%和17%,As(V)分别下降了15%和12%;在共迁移试验中,GO和As(V)在石英砂柱中回收率分别上升至99%和100%。分析表明,As(V)在蒙脱石改性石英砂柱中的迁移能力大于高岭石改性石英砂,而GO与之相反;当GO和与As(V)共迁移时,二者在介质中的迁移能力均大于其单独迁移。本研究表明GO、As(V)释放到土壤后,能够加速As(V)的迁移,造成土壤砷污染的扩大化。     

有机肥施用对红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响

【目的】明确有机肥施用对河北葡萄主产区高产优质红地球葡萄产量、品质及土壤环境的影响,为葡萄种植合理施用有机肥提供理论依据。【方法】以河北张家口市怀来县葡萄试验示范基地13年生红地球葡萄为试验材料,进行为期4年的田间试验。设置6个处理,分别为农民传统施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥9 t/hm^2 (M)、有机肥7.5 t/hm^2+化肥(M1NPK)、有机肥15 t/hm^2+化肥(M2NPK)、有机肥45 t/hm^2+化肥(M3NPK),采用常规方法测定葡萄产量、品质、重金属含量及果园土壤中硝态氮、微生物量碳和氮、重金属含量,并对葡萄园土壤重金属累积达到限量所需年限进行推算。【结果】施用有机肥处理葡萄产量均显著高于单施化肥(NPK),其中以中量有机肥+化肥处理(M2NPK)的产量最高,4年(2010-2013)平均产量为21503kg/hm^2,较农民传统施肥(CK)提高了14%;施用有机肥处理葡萄Vc含量比对照显著增加。各处理间葡萄百粒重、pH、可溶性固形物、可滴定酸和固酸比差异不显著。收获后M2NPK处理0-20 cm和20-40 cm土壤硝态氮累积量下降,土壤微生物生物量碳、氮含量显著高于CK。连续4年施用有机肥后,葡萄果实及果园土壤的重金属含量(Cr、Cd、As、Pb、Hg、Cu、Zn)均未超标,但随着有机肥施用量的增加,葡萄及土壤中的重金属分别呈现线性和二次函数累积趋势。M3NPK处理土壤重金属含量较其他施用有机肥处理提前累积到限量水平。【结论】中量有机肥+化肥(M2NPK)处理葡萄的产量最高,品质最佳,而且降低了土壤硝态氮在各土层的累积,增加了土壤微生物生物量碳、氮含量,且葡萄果实和果园土壤重金属含量未超标。高量有机肥处理不会进一步提高红地球葡萄的产量和品质,但快速增加果园土壤重金属累积。     

生物炭对不同酸化水平稻田土壤性质和重金属Cu、Cd有效性影响

针对南方稻田土壤酸化严重,导致养分流失有毒重金属活化,严重影响稻米质量安全的重大现实问题。以水稻秸秆和谷壳等农业废弃物为原料制备生物炭(分别记为RSC和RHC),研究不同原料生物炭对酸化土壤改良及其对重金属有效性的影响。设置3个生物炭用量(0,20,50 g/kg,分别记为CK、C1、C2),4种土壤酸化水平(pH 4.01,4.25,4.33,4.58,分别记为L1、L2、L3、L4),生物炭与重金属污染土壤共同培养60天后测定土壤pH、全氮、有机质、有效磷、速效钾和有效态Cu、Cd含量。结果表明:RSC对酸化土壤pH的改良效果明显优于RHC,且施炭量越高提高幅度越大,RSC的C2处理使4种酸度水平的土壤pH分别提高了0.68,0.97,1.29,1.71个单位。2种生物炭均能提高土壤的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量,其中各施炭处理有机质显著提高,尤以速效钾的增幅最为显著,RSC对4种养分的提高均优于RHC。RHC对土壤有效态Cu含量无显著影响;RSC的C2较C1处理更能降低土壤中有效态Cu含量,使4种酸度水平的土壤分别降低了13.62%,6.57%,4.36%,7.88%。RHC处理的L3、L4土壤中有效态Cd含量显著降低,最大分别降低了13.79%,19.23%。RSC使4种酸度土壤有效态Cd含量最大分别降低了20.00%,25.81%,20.69%,19.23%。相关分析表明,土壤pH与有效态重金属含量呈显著负相关关系。水稻秸秆炭用于改良酸化土壤、降低重金属Cu和Cd有效性的效果更佳,且降低污染土壤中Cd的有效性较Cu好;生物炭对酸化程度越低的土壤pH和有效磷含量的提高以及有效态Cd含量的降低效果较好,而有效态Cu含量的降低效果则在酸化程度越高的土壤中表现更佳;土壤pH是生物炭调控重金属Cu、Cd有效性的主要影响因素。     

微咸水滴灌条件下沙穴种植的土壤水盐二维空间分布规律

河套灌区重度盐碱土具有结构性差、导水率低的特点,且该地区淡水资源短缺,为提高土壤水入渗性能,合理开发利用微咸水资源,可在滴头下方设置沙穴并利用微咸水灌溉。为探明不同矿化度微咸水滴灌的沙穴种植条件下二维土壤水盐分布规律,采用室内50 cm×50 cm二维土槽模拟试验,设置蒸馏水(0 g/L),2.0,3.0,4.0 g/L 4种不同矿化度处理,试验历时100 h。结果表明:在深度5 cm距滴头两侧15~20 cm及滴头下方25 cm的盐碱土处,土壤含水量较高,沙土土壤含水率随着矿化度的增加而增加,盐碱土土壤含水率随着矿化度的增加呈现先增加后降低的趋势,采用3.0 g/L灌溉水滴灌时,盐碱土含水率最大(变异系数为7.64%),说明利用3.0 g/L微咸水灌溉可有效提高沙穴种植条件下土壤含水率;入渗100 h后盐分主要聚集在滴头下方25~30 cm处,沙穴结构试验中,灌溉水矿化度为4.0 g/L的情况下土壤平均电导率最大(变异系数为50.59%),水平方向盐分淋洗效果优于垂直方向,且灌溉水矿化度越低,淋洗效果越显著,蒸馏水处理脱盐率为13.99%,灌溉水矿化度为2.0,3.0,4.0 g/L时积盐率分别为7.93%,14.57%,30.05%,脱盐半径随矿化度的增大而减小,3.0 g/L与2.0 g/L积盐量差异不显著(P=0.460>0.05),与4.0 g/L处理下积盐量差异显著(P=0.024<0.05)。结合土壤水盐空间分布规律,利用3.0 g/L微咸水可提高盐碱土土壤含水率,控制沙穴种植结构土壤积盐量,提高根系层土壤保水性。     

怀化地区强降水过程中的GPS可降水量特征分析

利用改进的天顶静力延迟（ZHD）模型和本地化水汽权重平均温度（Ts）模型反演怀化地区GPS可降水量（GPS-PWV），并结合自动气象站逐小时资料分析了2017年怀化地区大气水汽变化及汛期14次暴雨以上降水过程的GPS-PWV演变特征。结果表明：GPS-PWV可较好反映怀化地区大气水汽的变化特征。怀化地区可降水量-气压（PWV-P）分布月变化特征明显，冬季PWV较低且变化范围较小，降水发生时气压较夏季平均高14.75 hPa；春季PWV逐步增大，降水发生时气压较冬季有所降低；夏季PWV为全年最高，降水发生时气压则降至全年最低值；秋季PWV-P数据逐渐分散并向可降水量低值区移动，分布情况逐步趋近冬季。2017年汛期怀化地区14次强降水过程中PWV均高于各月均值，最大小时降水量与最大PWV存在较好对应关系；降水开始前，PWV出现较明显上升，且多伴随气压较明显下降，可为局地强降水短临预警提供较好参考。     

青海湖南部近57年大风日数的变化特征

为了更好地剖析青海湖南部大风日数的演变特征，笔者利用青海湖南部共和县气象局1961—2017 年的大风日数观测资料，采用线性倾向估计、M-K突变分析、滑动平均等方法，对大风日数的年代际、年际和季节变化趋势进行分析。结果表明：（1）自1961 年以来该地大风日数随年份的延长呈显著减少趋势，每10 年减少2.0 天；（2）共和地区春、夏、秋、冬四季大风日数均呈现出减少趋势，大风日数的减少幅度大小依次是：春季＞夏季＞秋季＞冬季，其中春季和夏季大风日数的减少趋势显著；（3）突变分析表明，春、夏、秋、冬四季大风日数未发生突变，年大风日数在1975 年发生了由多到少的突变。对于防灾减灾，合理利用气候资源，改善生态环境很有价值。     

黄土高原地带连续性暴雨特征分析

通过研究甘肃庆阳地区连续性暴雨的成因及特征,为该地区的灾害性暴雨天气预报预警提供参考依据,本研究利用常规气象资料和诊断分析技术分析了庆阳地区2017年8月17—22日连续性暴雨过程。结果表明：(1)连续暴雨前期降水历时短,强度大,分布不均匀,突发性明显；中期持续时间较长,范围广,局地降水强度强,累计降水量较大；后期持续时间长,范围广,分布均匀,累计降水量大。(2)低空急流低层抬升和高空急流抽吸造成了连续性暴雨的发生发展。(3)中尺度云团较为活跃,组织化程度高,持续时间长。(4)前期大气处于极度高能不稳定状态,中期不稳定能量有所下降,后期不稳定能量急剧下降。(5)前期比湿突增明显,跃变值达4g/kg,且比中后期大。     

Potato absorption and phytoavailability of Cd,Ni, Cu,Zn and Pb in sierozem soils amended with municipal sludge compost

Effects of sludge utilization on the mobility and phytoavailability of heavy metals in soil-plant systems have attracted broad attention in recent years. In this study, we analyzed the effects of municipal sludge compost(MSC) on the solubility and plant uptake of Cd, Ni, Cu, Zn and Pb in a soil-potato system to explore the mobility, potato plant uptake and enrichment of these five heavy metals in sierozem soils amended with MSC through a potato cultivation trial in Lanzhou University of China in 2014. Ridge regression analysis was conducted to investigate the phytoavailability of heavy metals in amended soils. Furthermore, CaCl_2, CH_3 COONH_4, CH_3COOH, diethylene triamine pentacetic acid(DTPA) and ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA) were used to extract the labile fraction of heavy metals from the amended soils. The results show that the MSC could not only improve the fertility but also increase the dissolved organic carbon(DOC) content of sierozem soils. The total concentrations and labile fraction proportions of heavy metals increase with increasing MSC percentage in sierozem soils. In amended soils, Cd has the highest solubility and mobility while Ni has the lowest solubility and mobility among the five heavy metals. The MSC increases the concentrations of heavy metals in the root, stem, peel and tuber of the potato plant, with the concentrations being much higher in the stem and root than in the peel and tuber. Among the five heavy metals, the bioconcentration factor value of Cd is the highest, while that of Ni is the lowest. The complexing agent(DTPA and EDTA) extractable fractions of heavy metals are the highest in terms of phytoavailability. Soil properties(including organic matter, p H and DOC) have important impacts on the phytoavailability of heavy metals. Our results suggest that in soil-potato systems, although the MSC may improve soil fertility, it can also increase the risk of soils exposed to heavy metals.     

重金属Pb与抗生素对发光菌的联合毒性研究

重金属是水环境中的典型无机污染物,随着水体中抗生素检出率的增加,重金属和抗生素的复合污染及其效应已成为环境领域的研究热点。通过研究重金属和抗生素对发光菌的发光抑制作用,可以了解重金属和抗生素的毒性效应,为评估重金属和抗生素复合污染在水环境中的潜在风险提供理论依据。本文利用便携式急性毒性检测仪,系统研究了重金属Pb和6种抗生素(四环素、氧四环素、氯四环素、磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲基嘧啶和磺胺嘧啶)对费氏弧菌的单一和联合急性毒性,得到了单一污染物的半数效应浓度,并对重金属Pb和抗生素所组成的二元、三元复合污染体系的联合作用进行初步探讨。研究表明,当Pb与抗生素共存时,对发光菌的急性毒性急剧上升。因此,在评价Pb与抗生素二元或多元复合污染体系的生态风险时,应考虑其联合毒性作用。