基于空间结构特征的土壤Cu、Pb来源解析—以北京市东南郊污灌区为例

【目的】 本研究旨在通过分析污染物空间结构特征解析典型污灌区土壤重金属污染成因。 【方法】 本文以北京市东南郊污灌区为例，在整个区域均匀布点，按1 km × 1 km密度采样，共采集土壤样品376个。每个样点为10 m × 10 m正方形，在四个顶点和中心点取0—20 cm表层土壤，均匀混合后用四分法从中选取1 kg土壤，作为代表该点的混合样品。Cu和Pb重金属含量采用原子吸收火焰法进行测定，利用Variowin2.0和ArcGIS10.2软件分析重金属空间结构及分布特征，解析其污染成因。 【结果】 研究区域土壤Cu和Pb空间结构均为套合结构，其块金值与基台值的比值在25%～75%之间。Cu和Pb的空间分布与河流走向密切相关，在西北–东南方向空间相关性较强，其高值区主要分布在研究区域中北部的凉水河流域、西部的永定河流域以及通州的东北部。 【结论】 污水灌溉和成土母质是研究区域土壤重金属的主要来源。由污水灌溉等小尺度因素主导的土壤Cu和Pb元素空间自相关距离分别为11.35 km和9.49 km；由成土母质等大尺度因素主导的空间自相关距离分别为26.65 km和31.70 km。通过分析不同尺度因素对区域土壤重金属含量空间分布的影响，可揭示土壤重金属污染成因，这种思路可为其他区域开展土壤重金属污染成因研究提供借鉴。      

燃煤烟气脱硫石膏农用的环境安全风险

中国从20世纪90年代后期开始利用燃煤烟气脱硫石膏改良碱化土壤。燃煤烟气脱硫石膏是来自于电厂的脱硫废渣,是对含硫燃料(主要是煤)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产物。随着中国燃煤电厂除尘、脱硫和脱硝等烟气污染控制系统的安装,在解决燃煤燃烧过程中SO2等废气减排的同时,也会产生越来越多的脱硫石膏等脱硫副产物。燃煤烟气脱硫石膏资源化利用为燃煤电厂解决越来越多的脱硫残渣处置问题而受到关注。由于燃煤烟气脱硫石膏性质和天然石膏相似,因此有研究利用燃煤烟气脱硫石膏代替天然石膏进行盐碱地改良。然而,当企业采用燃煤烟气净化技术和协同脱汞工艺,煤中有害污染物在脱硫过程中富集到烟气脱硫副产物——脱硫石膏及飞灰中,导致燃煤烟气脱硫石膏中主要有汞(Hg)、氟(F)、氯(Cl)和硒(Se)等多种污染元素的富集;脱硫飞灰中主要有砷(As)、镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)等多种污染元素的富集。研究数据显示,我国部分烟气脱硫石膏中Hg、Cd、As、Se、F和Cl等含量存在不同程度超出国家土壤环境质量标准和地下水质量标准。为保障土壤健康、食品安全和环境安全,建议应严格控制脱硫剂来源、脱硫工艺、脱硫石膏使用量,并对农田土壤环境风险进行长期监测,防止土壤中污染元素累积;未经无害化处理、有害物质超标的、存在环境安全风险的不得直接施用于农田土壤,杜绝其进入食物链而危害人类健康。     

不同玉米(Zea mays)品种对镉锌积累与转运的差异研究

选取20个玉米(Zea mays)品种作试验材料,通过田间试验研究了镉-锌(Cd-Zn)复合胁迫下玉米的生长发育及其积累和转运Cd、Zn的差异,以期筛选出Cd、Zn低积累的玉米品种。结果表明,Cd-Zn复合胁迫下,玉米的株高、叶面积、生物量、产量以及玉米根、茎叶和籽粒中Cd、Zn含量在品种间均表现出显著差异。有2个品种籽粒的Cd含量超过国家食品卫生标准(≤0.2 mg·kg-1),13个品种茎叶的Cd含量超过国家饲料卫生标准(≤0.5 mg·kg-1),所有品种籽粒和茎叶的Zn含量均符合国家食品卫生标准(≤50mg·kg-1);有7个品种的Cd富集系数1,13个品种茎叶转运系数1,所有品种籽粒转运系数均1;20个玉米品种Zn的富集系数均1,有18个品种茎叶转运系数1,6个品种籽粒转运系数1。根据玉米生物量、产量、籽粒Cd和Zn含量、富集系数、转运系数等指标进行评价,认为红单6号、红育1号、云优78、平单2号、屏单2号5个品种可作为Cd低积累玉米品种,雅玉98可作为Zn低积累玉米品种,可分别在个旧地区Cd、Zn中、轻度污染土壤上推广种植。     

太白山北坡基带土壤发生特性及系统分类

根据野外调查资料和典型土壤剖面理化性质室内化验数据综合分析表明，太白山北坡基带土壤腐殖质累积较弱，淋溶作用中等，土壤溶液呈中性反应，阳离子代换能力强，盐基饱和度高；剖面分化发育好，形成具有典型硅铝特性的粘化Ｂ层，铁的游离度低而活化度高，土壤风化弱，发育程度较低。基带土壤属于系统分类中的简育干润淋溶土土类、普通简育干润淋溶土亚类。     

北京市菜地土壤和蔬菜中铜含量及其健康风险

根据蔬菜消费量和兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地和蔬菜批发市场分别采集53个菜地土壤和100种蔬菜416个样品,以研究蔬菜和土壤铜含量及其健康风险,并评价不同蔬菜品种对土壤铜的富集能力。结果表明,与北京市土壤背景值相比,北京市菜地土壤铜积累明显,其含量范围、算术均值、中值、几何均值分别为6.0￣65.2、24.5、23.2和22.7 mg.kg-1,菜地土壤铜含量均低于《土壤环境质量标准》的蔬菜地土壤质量标准;北京市蔬菜铜含量符合对数正态分布,其含量范围、算术均值和几何均值分别为0.024￣8.25、0.713和0.505 mg.kg-1鲜重;瓜果类蔬菜铜含量显著高于叶菜类和根茎类蔬菜,特菜类铜含量显著高于叶菜类蔬菜。北京市裸露地蔬菜铜含量显著高于设施栽培蔬菜,但北京市本地产蔬菜和外地产蔬菜铜含量差异不显著。铜含量与对土壤铜的富集能力以云架豆为最高,因而其抗污染能力较差,茄子、辣椒、小白菜和大葱铜含量次之,冬瓜、黄瓜、大白菜、西红柿、甘蓝、萝卜、叶甜菜和部分特菜最低。估算表明,北京市居民从蔬菜中摄入铜的量为815.6μg.人-.1d-1,目前尚无明显的健康风险。     

矿物基蚯蚓粪表面特征及其对土壤Cd钝化能力的研究

针对农田土壤镉（Cd）活性高的问题,以寻求具有良好重金属钝化特性的原位修复材料为目标,该研究以铁粉、磷矿粉和牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪为研究对象,利用系列结构表征手段对其进行基本性质表征,并进一步分析矿物基蚯蚓粪施加下土壤对Cd吸附、有效性和赋存形态的影响,最终筛选出具有良好Cd钝化效果的矿物基蚯蚓粪。结果表明,铁粉及磷矿粉的添加使矿物基蚯蚓粪中的pH值、C/N、有机质含量有所降低,但总养分含量显著增加（P＜0.05）。全自动比表面积及孔隙度、扫描电镜分析和X射线能谱分析结果表明,矿物质的添加增大了蚯蚓粪比表面积和孔容,改变了蚯蚓粪中矿物元素的占比。傅立叶变换红外光谱分析表明,矿物基蚯蚓粪中醇或羧酸类、芳香类以及多糖类物质增多,脂类和碳水化合物减少。X射线衍射分析表明,添加铁粉及磷矿粉制备出来的矿物基蚯蚓粪增加了磷酸盐、纳米零价铁等矿物组分。土壤培养和吸附解吸试验表明,施加矿物基蚯蚓粪显著提升了土壤对Cd的吸附强度,降低了对Cd的解吸率,其中以牛粪+20%铁粉+20%磷矿粉（VCFe+P）进行蚯蚓堆肥所获得的矿物基蚯蚓粪处理的土壤对Cd的吸附效果最佳,较施加纯蚯蚓粪的土壤吸附容量提升137.66%,解吸率降低7.34%～12.76%;该处理的土壤Cd钝化率高达50.02%,Tessier 形态分析结果表明,VCFe+P矿物基蚯蚓粪使交换态Cd向铁锰氧化态Cd和残渣态转化。综上,20%铁粉+20%磷矿粉+牛粪混合蚯蚓堆肥所制备的矿物基蚯蚓粪具有良好的Cd吸附表面特征和高效的Cd钝化能力,在土壤Cd污染修复方面具有较大的应用前景。     

青海沙珠玉高寒区风沙土基本性状的研究

对青海省沙珠玉高寒区的流动风沙土、半固定风沙土、固定风沙土和地带性土壤淡粟钙土等８个典型剖面进行研究，结果发现：该区风沙土的基本性状，其砂粒含量和粘粒含量分别在８０％以上和１４％以下，有质机含量低于３．５５１ｇ·ｋｇ－１，全氮、磷和钾含量分别低于０．２２５，０．９１７和１８．２３６ｇ·ｋｇ－１，阳离子交换量低于２．６３ｍｏｌ·ｋｇ－１，全盐量和碳酸钙含量分别在０．５０７和６３．０７ｇ·ｋｇ－１以下。随着风沙土由流动向固定方向发展，理化特性显著改善，肥力不断提高。     

北京市菜地土壤和蔬菜铅含量及其健康风险评估

【目的】研究北京市菜地土壤和蔬菜铅含量及其健康风险，筛选出抗铅污染能力强的蔬菜品种，为北京市蔬菜食用安全性评估和种植结构优化提供参考依据。【方法】根据各品种蔬菜消费量优先和兼顾品种多样性的原则采集蔬菜样品，计算北京市居民蔬菜铅平均摄入量及其健康风险，利用蔬菜铅富集系数筛选抗铅污染品种。【结果】北京市菜地土壤铅含量范围、算术均值和几何均值分别为13.2～78.8、30.3和28.7 mg·kg-1，蔬菜铅含量范围、中值、算术均值和Box-Cox均值分别为0.1～654.5、51.3、80.9和48.7 μg·kg-1FW，基于《食品中铅限量卫生标准》的综合超标率为9.2%；北京市本地产和裸露地蔬菜铅浓度分别显著高于市售外地产蔬菜和设施栽培蔬菜；叶甜菜抗铅污染能力最强，其次是黄瓜、冬瓜、大白菜、茄子、大葱、西红柿和甘蓝，而云架豆、萝卜、辣椒和小白菜抗铅污染能力最差；北京市成人和儿童蔬菜铅人均每天的摄入量为16.6和13.6 μg。【结论】北京市菜地土壤铅积累明显，蔬菜铅对北京市居民（尤其是儿童）的健康存在较大威胁。     

猪粪好氧堆肥过程中氧气的剖面分布特征

采用堆肥氧气专用监测探头，研究了猪粪快速好氧堆肥过程中氧气的剖面分布特征。结果表明，在不同堆肥阶段，通风充氧后堆体各深度氧气浓度都可以恢复到17％以上，下部氧气恢复时间较上部短，恢复后，氧气浓度较上部高。停止通风后，上部氧气浓度的减小速度比中、下部快，减小后氧气浓度较下部低，随着深度的增加，停止通风后氧气浓度的减少趋势逐渐变缓。随着堆肥的进行，各部位通风前的氧气浓度值逐渐升高，高温中期以后，中、下部通风前的氧气浓度可以达到10％以上，氧气浓度的减小趋势也逐渐减缓。     

汉中盆地土壤分类研究

应用系统分类体系和数值分类方法对汉中盆地土壤进行研究表明，发育在不同母质和海拔高度的土壤，剖面形态、发生特性和成土过程均存在明显差异，应在土类以上的等级上区分开来：其中发育在粘黄土母质上的土壤为淋溶土纲、铁质湿润淋溶土土类；发育在基岩风化物母质上的土壤为富铁土纲、粘化湿润富铁土土类；分布在中山区暖温带湿润地区的土壤为淋溶土纲、简育湿润淋溶土土类。