重金属污染土壤不同修复处理后的土壤动物群落结构特征

为了探讨重金属污染过的土壤经修复后其土壤生态的变化情况,于2014.12—2015.12期间,采用干漏斗法针对经过不同修复处理后的土壤动物群落结构进行追踪研究。研究结果表明:由于污染抑制了某些土壤动物的生存,导致土壤动物的个体数与类群数锐减;而杜绝污染水源后,修复植物根系土壤动物群类群数与个体数增加,并且蜱螨目、弹尾目和线虫纲等常见的土壤动物类群修复效果明显。说明被重金属污染过的土壤在断绝污染水源后,人工种植修复植物不仅可以改善土壤物理性质,而且对根系土壤动物也有修复作用。     

基于地统计学的土壤重金属分布与污染风险评价

在野外调查取样和室内分析获得大量土壤重金属含量数据和空间数据的基础上,利用经典统计学和普通克里格法(OK)对采样区域土壤重金属含量的空间变异性进行了分析,并利用指示克里格法(IK)和多变量指示克里格法(MVIK)绘制了各项重金属元素污染风险和土壤污染综合风险概率图。结果表明:岩溶地貌区土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Hg、Ni和Zn的含量显著高于非岩溶地貌区,各项重金属元素之间具有显著的相关性,说明它们存在很大的同源性和复合关系;受岩性、成土母质等内在因素的影响,各项重金属元素(除Cu元素外)都具有强烈的空间变异性,重金属元素含量高值主要分布在东南部和北部的岩溶地貌区,低值主要分布在西南部的非岩溶地貌区;采样区域存在As、Cd、Cu、Hg、Ni和Zn等重金属污染风险,其风险概率分别为0.326、0.805、0.185、0.192、0.267和0.270,土壤重金属污染综合风险概率为0.335。     

基于标准化降水指数的西藏昌都市旱涝时空特征

旱涝灾害是昌都市主要自然灾害,了解昌都市旱涝时空分布特征,对减轻该区域旱涝灾害损失、合理利用水资源和生态屏障建设有重要意义。利用1981—2015年昌都市7个气象站的逐月降水数据,采用标准化降水指数(SPI),分析昌都市旱涝变化特征。结果表明:昌都市旱涝变化具有明显的阶段性特征,1981—1995年旱涝交替发生,1996—2004年雨涝频繁,2005年以后以干旱为主;春夏两季降水呈弱增加趋势,春夏旱减少,秋季降水呈弱减少趋势,秋旱增加,冬季则无明显的变化;北部、中部和南部在2002年以前,旱涝存在一致性,2002年后存在较大的差异;20世纪80年代中期旱涝变率最大,旱涝转换频繁,21世纪初早期变率最小,3个区域的旱涝变率总体上与全市相似,2011年以后,南部区域变率较高,旱涝交替频繁。     

气候变化对秃尾河流域径流量的影响

为探讨秃尾河流域径流量对气候变化的关系,利用秃尾河流域1970～2005年36 a来的气温、降水和天然径流量数据,对该流域气温、降水和径流量年际和季节性的变化特征及趋势进行了分析,研究了气候因子与径流量的相关性.研究结果表明:秃尾河流域年平均气温呈现明显升高趋势,以冬季升温为主；年降水表现为缓慢减少趋势,降水减少主要表...     

层状非均质包气带渗透性特征及其对降水入渗的影响

不同的岩性界面影响了降水在包气带中的入渗、运移与再分布过程,其影响机制仍是有待研究的学科前沿问题。针对上述问题,基于层状非均质包气带6 m×4 m×5 m样方,开展了多场次自然降水入渗过程的原位试验监测,研究结果表明层状非均质结构对降水入渗过程和速率影响明显:(1)地层分界面处土壤含水率呈现陡降变化特征;(2)220 cm深度以上包气带中土壤含水率对降水入渗响应变化敏感,呈含水率陡变的多峰谷式脉冲响应变化特征,其中20～100 cm地层土壤含水率变化幅度为22.58%～29.76%,120～200 cm地层土壤含水率变化幅度为13.74%～20.74%;220 cm深度以下包气带中土壤含水率对降水入渗响应滞缓,年内呈现平缓单峰响应变化特征,反映了多场次降雨的累积效应,其中220～400 cm地层土壤含水率变化幅度为2.3%～12.15%,430～460 cm地层土壤含水率变化幅度为2.5%～3.41%;(3)层状非均质结构阻滞了水分的运移(湿润锋通过亚砂土-粉砂界面时,平均运移速度由10.53 cm·d~(-1)下降为0.77 cm·d~(-1);湿润锋通过亚砂土-亚粘土界面时,平均运移速度由12 cm·d~(-1)下降为1.86 cm·d~(-1)),当岩性界面处水分不断蓄积克服阻力后才能向下运移;受上部界面水分蓄积的影响,下部层状非均质结构的阻滞作用将被减弱甚至不明显。     

Effects of different loading rates and types of biochar on passivations of Cu and Zn via swine manure composting

Pollution of arable land caused by heavy metals in livestock and poultry manure has become a potential threaten to human health in China. Safe disposal of the contained toxic pollution with animal manure by co-composting with biochar is one of the alternative methods. Biochars from different sources (wheat straw, peanut shells and rice husks) amended with different loading rates were investigated for passivations of copper and zinc (Cu and Zn) in swine manure composting. Results showed that the passivation effects of the three types of biochar on Cu and Zn were enhanced with increasing biochar dose. Contents of Cu and Zn measured by diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and Community Bureau of Reference (CBR) showed that wheat straw biochar with the loading rates of 10%-13% (w/w) was superior to the other two types of biochar in this study. Compared with the control, sample from wheat straw biochar was more favorable for the bacterial growth of Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria. In addition, pot experiment showed that organic fertilizer amended with wheat straw biochar could significantly improve the growth of Chinese pakchoi and enzyme activities (superoxide dismutase, peroxidase, polyphenol oxidase and catalase) as compared with the control. Cu and Zn contents of Chinese pakchoi in the organic fertilizer group containing wheat straw biochar reduced by 73.2% and 45.2%, 65.8% and 33.6%, respectively, compared with the group without loading biochar. There was no significant difference in the contents of vitamin C and reducing sugar between the groups of organic fertilizer amended with/without wheat straw biochar, however, there was significant difference compared with the heavy metal addition group. The application of organic fertilizer formed by adding biochar can effectively reduce the adverse effects of heavy metals on crops.     

长江口口门海域水体重金属时间变化趋势及预测

通过对2004—2017年长江口口门区域水体中Cu、Zn、Pb、Hg和As 5种重金属含量的调查,分析了北支、南支北港和北港北沙3个区域水体重金属含量的变化趋势及影响因素,并对未来几年重金属的含量进行了预测研究。结果显示,Cu和Pb在2011—2017年间整体呈现下降趋势,下降幅度低于2004—2008年, Zn和As在2011—2017年间一直处于稳定的下降趋势,Hg的下降趋势较小,5种重金属均在2011年和2015年前后污染物排放量增加时出现不同幅度的增长,且径流量较大的区域增长幅度较大;分析其影响因素得出,由于早期水体中重金属含量较高,治理投入成效大于污染物排放的影响,故2004—2008年Cu、Zn、Pb和As含量与环境治理投入呈显著负相关,与排污量之间相关性不显著;而在重金属含量控制到较低水平后,治理难度增加,成效减弱,污染物排放量成为了控制重金属含量的主要影响因素,故2011—2017年的重金属含量与环境治理投入相关性不显著,与排污量呈显著正相关;由于长江口3个区域在盐度和径流量等因素上存在差异,采用了ARIMA模型对不同区域的重金属分别进行预测,预测得出2020—2022年长江口口门处3个区域水体中重金属含量较低,变化趋势较为平稳,该模型具有较高的精度,误差在5.19%～11.82%之间,分区域预测可以突出不同区域重金属含量及变化特征,预测结果更具针对性,能够为未来治理方案的拟定提供一定依据。     

基于不同分析方法研究磷酸根在矿物表面吸附机制的进展

磷素是植物生长必需的营养元素,也是联系生态系统中生物与非生物作用的关键元素。对磷酸根在矿物表面吸附反应机制的深入认识,有助于了解其在陆地和水环境中的形态、迁移、转化和生物有效性。本文主要综述了磷酸根在常见(土壤)矿物表面吸附机制的研究进展。各种分析技术或方法,如OH–释放量分析、Zeta电位分析(电泳迁移率测试)、等温滴定量热法、原子力显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、核磁共振波谱、X射线吸收光谱、表面络合模型、量子化学计算等,均以不同方式揭示磷酸根在不同矿物体系的吸附机制。磷酸根在矿物(尤其是铁、铝氧化物)表面的吸附通常伴随着水基和羟基的交换。一般认为磷酸根在矿物表面主要形成双齿双核、单齿单核内圈络合物,且受pH的影响较大。pH以及磷酸根在矿物表面的吸附密度影响内圈络合物的质子化状态。在低pH、高磷浓度、较高反应温度、较长吸附时间,以及弱晶质矿物吸附等条件下矿物表面吸附的磷可在矿物表面转化形成含磷的表面沉淀,造成矿物溶解转化以及磷生物有效性的进一步降低。最后展望了磷酸盐在矿物-水界面吸附有关的研究热点和方向。     

山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征和健康风险评估

[目的] 了解山地校园不同下垫面雨水径流重金属污染特征及雨水径流中重金属元素对于人体的健康风险，为山地海绵城市建设提供径流污染控制参考和人员健康保护基础数据。[方法] 2019年7月22日在重庆交通大学针对屋顶、道路、停车场和广场4种典型的下垫面进行了雨水径流的取样监测，并统计分析场次降雨平均浓度（EMC）、电导率（EC）、钠吸附率（SAR）、危险商（HQ）和危险指数（HI）。[结果] 广场径流过程中重金属元素整体变化波动较大，道路雨水径流的重金属健康风险最大而屋顶健康风险最小；大多重金属污染物在产流后的10 min内出现了降幅，其中Fe和Mn的降幅较大，Zn的降幅中等，Cu的降幅最低；As和Cr是雨水径流中健康风险最高的重金属污染物。[结论] 山地校园重金属污染物冲刷速度较快，人流大的下垫面雨水径流中重金属元素变化波动较大，但健康风险较低；车流大的下垫面雨水径流中重金属元素波动较为稳定，但健康风险较高。     

Toxicity of cadmium and its competition with mineral nutrients for uptake by plants:A review

Cadmium(Cd)is a toxic heavy metal occurring in the environment naturally and is also generated through various anthropogenic sources and acts as a pollutant.Human health is affected by Cd pollution in farmland soils because food is the main source of Cd intake in the non-smoking population.For crops,Cd toxicity may result from a disturbance in uptake and translocation of mineral nutrients and disturbance in plant metabolism,inhibiting plant growth and development.However,plants have Cd tolerance mechanisms,including restricted Cd uptake,decreased Cd root-to-shoot translocation,enhanced antioxidant enzyme activities,and increased production of phytochelatins.Furthermore,optimal supply of mineral nutrients is one of the strategies to alleviate the damaging effects of Cd on plants and to avoid its entry into the food chain.The emerging molecular knowledge contributes to understanding Cd uptake,translocation,and remobilization in plants.In this review,Cd toxicity and tolerance mechanisms,agricultural practices to minimize Cd accumulation,Cd competition with essential elements(calcium,copper,iron,zinc,and manganese),and genes associated with Cd uptake are discussed in detail,especially regarding how these mineral nutrients and genes play a role in decreasing Cd uptake and accumulation in crop plants.