钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

城市污水处理厂污泥中重金属的健康风险识别

针对不同来源污水处理厂污泥中重金属的健康风险进行评估,具体以南昌市红谷滩、青山湖、象湖和朝阳4个主要污水处理厂污泥为例。结果表明:青山湖污水处理厂污泥中重金属暴露剂量最高,其次是象湖、朝阳和红谷滩。青山湖污水处理厂污泥中重金属Ni的暴露剂量最高,而其它3个污水处理厂污泥中,重金属Zn的暴露剂量最高。儿童通过手-口和呼吸直接摄入剂量明显高于成人,而通过皮肤接触摄入剂量低于成人,总暴露剂量高于成人。4个污水处理厂污泥中重金属对成人的非致癌风险在可接受范围之内,青山湖污水处理厂污泥中重金属存在儿童非致癌风险,其余污水处理厂污泥中重金属的儿童非致癌风险在可接受范围之内。重金属Cd的成人致癌风险低于致癌风险阈值,不存在致癌风险,儿童致癌风险均高于致癌风险阈值,存在一定的致癌风险。因而,上述4个污水处理厂污泥如未经处理则不能直接排放或进行利用,否则对儿童会引发相应的致癌和非致癌风险。建议采取有效措施进一步降低各污水处理厂污泥中重金属Cd的含量。此外,对于青山湖污水处理厂污泥而言,重金属Cu和Ni的含量也需要进一步降低。     

基于提等潜力和主导因素的耕地质量监测类型区划分及布点方法

以江西省南昌县为例,依托江西省耕地质量监测试点项目,依据耕地自然等指数提升潜力大小和对等级提升最大贡献值因子的组合类型来划分耕地质量监测类型区,并依据监测重点及监测类型区面积比例布设监测样点。实证分析表明,南昌县耕地质量等级监测共有14个组合类型,归并14个组合类型得到5个监测类型区:1个常规监测区和4个重点监测区。其中重点监测类型区包括易渍涝区、易干旱区、耕层瘠薄区和肥力缺乏区。依据监测重点和面积大小在各监测类型区内共布设监测样点70个。统计学检验结果证明,同其他常规布点方法对比,在相同监测样点情况下,依据耕地质量等级提升潜力及限制因子组合类型划分耕地质量监测类型区所布置的监测样点,监测的针对性更强,准确性更高。     

长期施肥与土壤性质对水稻土磷吸附的影响

基于长期定位试验(始于1981年),采用磷等温吸附试验方法,研究了不同施肥措施(包括无肥、单施化肥、稻草还田、沼肥)及相关土壤性质对耕层水稻土(0~15 cm)磷吸附特性的影响。结果表明,等温吸附试验中,不同施肥处理的水稻土,随着磷浓度的增加,磷的吸附量逐渐增大。对磷等温吸附曲线,用Langmuir方程拟合效果比Freundlich和Temkin方程好,各处理拟合优势度均在0.99以上。基于Langmuir方程计算,土壤磷最大吸附量(X_m)大小顺序为沼肥稻草单施化肥无肥,且沼肥处理显著高于其余3个处理(P0.05);同时,沼肥处理的磷吸附饱和度亦显著高于其它处理,但处理间土壤磷吸附常数与磷最大缓冲容量无显著差异。X_m值与土壤草酸浸提态磷(P-ox)、无定型铁(Fe-ox)、无定型铝、交换态钙、镁的含量有较高的相关性,其中与P-ox、Fe-ox的相关性最显著,相关系数分别为0.95(P0.01)、0.64(P0.05);主成分分析表明,无定型铁、铝与交换态钙、镁是引起不同施肥处理磷吸附差异的主要因素。与无肥及单施化肥相比,长期施用沼肥显著提高了土壤无定型铁、铝的含量(P0.05),从而增强了土壤磷吸附能力。     

赣南某原地浸析稀土尾矿复垦前后土壤质量变化

为探究土地复垦对原地浸析稀土尾矿0～20 cm土层土壤质量的影响,以赣州市龙南县某原地浸析离子型稀土尾矿为研究对象,从浸矿剂残留、土壤酸碱性、土壤养分和重金属污染等4个方面对比复垦前后土壤质量变化,探讨稀土尾矿土地复垦的效果与潜在问题。结果表明:复垦后土壤的浸矿剂NH_4~+含量从89.00 mg·kg~(-1)降低至8.70 mg·kg~(-1),土壤pH由4.15增加至5.16,而土壤肥力综合指数则由0.44降低至0.31。内梅罗综合指数评价结果显示,复垦前后土壤5种非稀土重金属的污染水平均为清洁水平;而地累积指数评价结果显示,复垦前后土壤稀土元素总量的污染水平分别为无污染-中度污染水平和无污染水平。研究表明,土地复垦可显著改善该矿区土壤的浸矿剂残留、土壤酸化和重金属污染问题,但土壤肥力衰退问题没有明显改善。     

海南省东方市60年来降雨量及降雨侵蚀力变化趋势

[目的]分析海南省东方市降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力在不同时间尺度上的趋势变化及其相关性,为该区生态环境建设、水土流失治理及土壤侵蚀机理研究提供科学支持。[方法]根据该地区1956-2015年60a的逐日降雨量数据资料,采用变异系数、趋势系数和气候趋势率分析不同时间尺度的降雨、侵蚀性降雨和降雨侵蚀力的变化趋势。[结果](1)东方市1956—2015年60a来年均降雨量、年均侵蚀性降雨量、年均降雨侵蚀力分别为982.9±36.9mm,816.1±37.6mm和9 441.7±554.2 MJ·mm/(hm~2·h·a),变异系数分别为29.1%,35.7%,45.5%。(2)60a来降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力年际变化均呈一定的增加趋势,趋势系数分别为0.129,0.156,0.198。季、月尺度上变化差异较大,但总体变化格局相似,均呈单峰型分布。(3)降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力两两之间有极强的线性相关性,且乘幂方程较线性回归方程能更好的反映两两之间的关系。[结论]60a来降雨量、侵蚀性降雨量、降雨侵蚀力均呈现较明显的年际增加趋势,且两两之间呈幂函数关系。     

南方丘陵区耕地土壤养分空间特征及其影响因素

以江西省峡江县为研究对象,采集样点,获取土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮等土壤养分数据,借助地统计软件对土壤养分的各类因子进行空间变异性分析与空间自相关分析,探究其主要影响因子。结果表明:峡江县耕地土壤养分分布符合正态分布,碱解氮含量总体丰富,有机质与速效钾含量属于中等水平,有效磷含量偏低。有机质、有效磷均属于中等变异性,速效钾属于强烈空间变异性,碱解氮空间变异性较弱。研究区西部耕地土壤养分含量总体低于东部。研究区高程较高区域有较高的土壤养分含量,坡度、坡度变率、土壤侵蚀程度较大区域土壤养分含量较低。成土母质中砂质岩类风化物分布区土壤养分较高,酸性结晶岩类风化物分布区土壤养分含量较低。     

紫云英还田替代部分化肥对早稻产量及经济效益的影响

本文研究了紫云英还田替代部分化肥对早稻产量及其构成因素和经济效益的影响。结果表明,亩还田1 500 kg紫云英绿肥,再减少10%~20%的化肥,可以确保早稻高产,提高经济效益。     

亏水灌溉对稻米籽粒外观品质建成的影响

研究对亏水灌溉条件下稻米籽粒外观品质的变化规律进行了分析,结果表明:水稻灌浆期,水分亏缺会导致稻米籽粒ABA与ACC等化学信号含量变化,从而实现对蔗糖——淀粉代谢酶活性的调节。其中,轻度亏水造成的稻米籽粒中一定程度的ABA含量升高能够有效地增强稻米籽粒蔗糖——淀粉代谢酶的活性,从而导致稻米籽粒中灌浆速率的升高和垩白度的降低;随着亏水程度的加剧,稻米籽粒中高水平的ABA含量亦会对籽粒灌浆造成不利影响。而稻米籽粒化学信号ACC与蔗糖——淀粉代谢酶活性的关系则相对复杂,表现为ACC与ADPG焦磷酸化酶和淀粉分支酶成负相关,与淀粉合成酶成正相关。研究为利用化学信号优化稻米籽粒外观品质提供了理论指导。     

紫云英和稻草还田替代部分化肥对水稻产量和土壤理化性质的影响

【目的】研究紫云英和稻草还田替代部分化肥对水稻产量和土壤理化性质的影响,为水稻合理施肥提供科学依据。【方法】以红壤性水稻土为研究对象,以中嘉早17和五优662为早、晚季试验材料,通过田间定位试验,在等量氮磷钾养分施用条件下,研究单施NPK化肥(F)、紫云英(早稻基肥)+NPK化肥(G)、紫云英(早稻基肥)+稻草(晚稻基肥)+NPK化肥(GS)、稻草(早、晚稻基肥)+NPK化肥(S)4个处理对双季水稻产量及其构成因素,土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效硅和水溶性硅养分含量及容重、总孔隙度、pH、交换性酸、CEC、盐基饱和度的影响。【结果】4个处理早稻产量差异不显著,晚稻产量处理S、GS、G差异不显著,但均显著高于处理F,增幅为9.4%～11.8%(P0.05)。早、晚稻结实率处理S、GS、G较处理F增幅分别为5.4%～8.8%(P0.05)和7.1%～13.9%(P0.05)。土壤容重处理GS、S显著低于处理F、G,而总孔隙度则相反。土壤有机质、碱解氮、有效磷和有效硅含量处理G、GS、S较处理F增幅分别为10.5%～30.4%(P0.05)、18.0%～25.7%(P0.05)、18.0%～37.1%(P0.05)和35.8%～60.2%(P0.05),而速效钾和水溶性硅含量处理间差异不显著。土壤pH值,处理S、GS与G差异不显著,但均高于处理F,增幅分别为7.4%(P0.05)、5.4%(P0.05)和3.7%。交换性酸处理S、GS和G均显著高于处理F,增幅为51.6%～118.0%(P0.05)。CEC由大到小依次为处理S、GS、G、F,而盐基饱和度处理F显著高于处理G、GS和S,增幅为9.2%～17.0%(P0.05)。相关分析表明,土壤有机质、碱解氮和有效磷含量与有效硅含量均呈线性相关,相关系数分别为0.930 9、0.973 2~*和0.991 1~*。土壤pH、交换性酸和CEC与有效硅含量均呈显著线性相关,相关系数分别为0.994 0~*、0.950 9~*和0.989 5~*。【结论】早稻紫云英还田结合晚稻稻草还田替代部分化肥有利于改善土壤理化性质,提高水稻周年产量。