氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累Cd的影响

以三种不同程度Cd污染土壤为材料,通过盆栽试验研究NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄两种氮肥对土壤Cd有效性及油菜吸收、转运Cd的影响,评价油菜对Cd的生物累积量,以期为油菜修复Cd污染土壤的优化施肥措施提供理论支撑。结果表明：施加NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄均显著降低了土壤的pH,（NH₄）₂SO₄处理土壤pH低于施加NH₄Cl处理的土壤,施肥处理下生长期非根际土pH低于根际土,成熟期非根际土pH高于根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均使土壤中有效态Cd含量增加。（NH₄）₂SO₄处理有效态Cd的浓度高于NH₄Cl处理。油菜成熟期土壤中有效态Cd的浓度低于生长期,生长期和成熟期整体表现出根际土中Cd的总量高于非根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均增加油菜各部位Cd的含量,提高油菜的富集系数和转运系数,油菜从根到叶对Cd的转运系数最高。研究表明油菜作为Cd污染土壤的修复植物有一定安全保障。     

1-site/2-pKa表面络合模型预测土壤中Cd2+的吸附及生物有效性

土壤中重金属的生物有效性与其在土壤中的吸附行为密切相关,本研究选取我国9个不同类型的非石灰性土壤,探究了Cd²⁺在土壤中的吸附过程。通过电位滴定获得土壤表面酸碱性质（pK_a1和pK_a2）,基于1-site/2-pK_a模型,使用ECOSAT和FIT拟合得到土壤与Cd²⁺的络合常数（lg K _{（SOCd⁺）}）,结果显示该模型能很好地描述Cd²⁺在土壤中的吸附过程。为了进一步探究土壤性质对Cd吸附固定的影响,通过逐步回归分析了pK_a1、pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}与土壤性质间的关系,发现土壤pH和CEC是pK_a1的主控因子,土壤pH同时也是pK_a2、lg K _{（SOCd⁺）}的主控因子。为了验证模型的可靠性,结合历史文献,基于土壤pH和CEC预测了历史文献中土壤表面酸碱性质和lg K _{（SOCd⁺）},利用得到的参数预测了Cd的吸附过程,发现预测值与实测值之间有很好的相关性,该模型能解释86%的变异。此外,利用回归模型得到的结合常数预测了历史文献中土壤溶液中的Cd含量,发现模型预测的Cd含量与蚯蚓体内Cd含量同样具有很好的相关性,能解释83%的变异。本研究基于Cd²⁺在不同性质土壤中的吸附行为,使用广义复合法建立的表面络合模型可以描述Cd²⁺在非石灰性土壤中的吸附与分配过程。     

不同形态硫对水稻吸收积累镉的影响

为探究不同形态硫素（SO₄^2-/S^2-）对水稻生物量和糙米Cd积累的影响,采用金属矿区下游Cd、As重度污染农田耕层土壤,以温室水稻盆栽试验,在施用足量CaCO₃条件下,向供试土壤中分别施加0（CK）、400 mg S·kg^-1（K₂S/K₂SO₄）并持续淹水直至收获。结果表明：与CK相比,K₂S和K₂SO₄处理显著提高水稻总生物量130.1%~186.7%,且K₂S处理增加糙米产量效果更佳。与CK相比,施加S素能显著降低糙米Cd含量,K₂S处理使糙米Cd含量降低37.5%~50.0%,K₂SO₄处理降低31.3%~45.0%。两种施S处理均使糙米Fe含量下降90%以上。K₂S和K₂SO₄处理使土壤溶液pH平均降低0.28~0.32个单位,K₂S处理可显著促进土壤Cd向铁锰氧化物结合态和有机硫化物结合态Cd转化,铁锰氧化物结合态Cd在酸化和氧化环境下相对稳定,有利于稳定土壤Cd活性;K₂S处理同时增加茎、叶的S含量,有效将Cd液泡区隔化,将Cd固定在茎、叶,从而降低糙米Cd含量。K₂SO₄处理促进土壤Cd向碳酸盐结合态和有机硫化物结合态转化,在土壤酸化和Eh回升条件下,K₂SO₄处理土壤有效态Cd显著提高。但K₂SO₄处理比K₂S处理更有利于Cd在植物体内的液泡区隔化,这可能是其能够抑制Cd从根向地上部及籽粒转运的原因。研究表明,在施用足量CaCO₃条件下,足量施用K₂S或K₂SO₄均可提高水稻生物量,并有效降低糙米Cd含量。     

不同遮阴处理下施肥对稻田CH4和N2O排放的影响

太阳辐射减弱是气候变化的主要特征之一。太阳辐射减弱下不同肥料种类和施用量对水稻生产、稻田甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放的影响尚不明确。通过田间模拟试验研究了不同生育期遮阴条件下施用氮磷钾复合肥和硅肥对水稻产量、稻田土壤CH₄和N₂O排放的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S₀,遮阴率为0）、水稻开花-成熟遮阴（S₁,遮阴率为64%）和分蘖-成熟遮阴（S₂,遮阴率为64%）;氮磷钾复合肥设3水平,即100 kg·hm^-2（F₁）、200 kg·hm^-2（F₂）和300 kg·hm^-2（F₃）;硅肥设3水平,即不施硅（R₀）、钢渣200 kg·hm^-2（R₁）和钢渣400 kg·hm^-2（R₂）。结果表明,遮阴明显降低水稻产量,与S₀相比,S₁和S₂分别降低了43.33%和48.51%。遮阴极显著降低CH₄累积排放量,与S₀相比,S₁和S₂分别降低了7.46%和57.71%;氮磷钾复合肥可显著提高CH₄和N₂O累积排放量,与F₁相比,F₂和F₃ CH₄累积排放量分别增加了48.34%和57.03%,N₂O累积排放量分别增加了85.81%和192.98%;施钢渣硅肥显著影响CH₄累积排放量,与R₀相比,R₁降低了20.42%,R₂增加了17.56%。所有处理CH₄增温潜势占总温室效应的比例均高于91%,稻田CH₄排放在稻田总温室效应中起主导作用。研究表明,太阳辐射减弱背景下,保证产量的同时控制氮磷钾复合肥和钢渣硅肥施用量可有效降低CH₄和N₂O综合温室效应和排放强度,最适组合为复合肥100 kg·hm^-2（F₁）和钢渣硅肥400 kg·hm^-2（R₂）。     

小麦秸秆生物质炭对碱性土壤中油菜生长和镉吸收的影响

为探讨小麦秸秆生物质炭对镉（Cd）污染碱性土壤的修复效果,采用序批式吸附试验和Cd污染土壤盆栽试验,研究了小麦秸秆生物质炭施用（1%,m/m）对碱性土壤吸附Cd的影响,以及对Cd污染土壤中油菜生长和Cd吸收的影响。结果表明：Cd在生物质炭上的吸附等温线非线性较强,生物质炭对Cd的表面吸附起主导作用,Cd在生物质炭上的分配系数（K_d）是在土壤上的1.5~3.0倍。生物质炭施用可促进土壤对低浓度Cd的吸附,0.1 mg·L^-1平衡浓度下K_d值提高了19.5%;生物质炭施用可抑制土壤对高浓度Cd的吸附,在10 mg·L^-1条件下K_d值降低了37.2%。生物质炭施用对土壤pH值影响不显著,但缓解了Cd污染对油菜生长的抑制作用,油菜生物量最高提高了45.0%,也抑制了油菜对Cd的富集,油菜富集Cd的量最高降低了40.6%;CaCl₂、Mg（NO₃）₂、NH₄OAC、HCl、DTPA和BCR1作为提取剂提取出土壤中Cd的量与油菜地上部分吸收Cd的量相关性较强（线性回归方程决定系数R²> 0.8）,而Mg（NO₃）₂萃取出土壤中Cd的量更能预测油菜地上部分吸收Cd的量。研究表明,小麦秸秆生物质炭有利于降低碱性土壤中Cd的生物有效性,但并非通过提高土壤pH值和吸附能力来实现。     

磷酸氨基酸盐对Cd污染土壤的淋洗效果

为减少淋洗修复对土壤环境的影响,从12种不同磷酸氨基酸盐中筛选出了淋洗效率较高且价格低廉的最佳淋洗剂[Gly][H₂PO₄],探究了淋洗时间、淋洗剂浓度、液土比和pH对淋洗效果的影响,并对淋洗后土壤理化性质的变化进行了研究。结果表明：当淋洗剂浓度为0.3 mol·L^-1、液土比为4、淋洗时间为60 min时,淋洗剂[Gly][H₂PO₄]对Cd的去除率最高可达55.4%。淋洗后土壤有机质、总氮、总磷、速效钾含量上升,土壤脱氢酶和β-葡萄糖苷酶活性先降低后升高。在淋洗后第28 d时,两种酶的活性与原土相比,分别升高了61.3%和37.3%。在淋洗废液中添加Ca（OH）₂,当其浓度为20 g·L^-1时,废液中Cd去除率为96.57%,达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的排放要求（<0.1 mg·L^-1）。因此,[Gly][H₂PO₄]可作为环境友好型淋洗剂用于Cd污染土壤的修复。     

硫酸铁复配石灰、水泥对锑矿区周边土壤锑形态分布的影响及生态风险评价

为揭示Fe₂（SO₄）₃、石灰及水泥复配处理下锡矿山锑（Sb）污染土壤的Sb形态分布和生态风险,本研究通过室内土壤培养实验,分析了不同复配处理下土壤Sb不同形态含量和pH变化以及生态风险。结果表明：单独添加Fe₂（SO₄）₃使土壤水溶态+交换态和碳酸盐结合态Sb分别降低53%~70%和31%~70%;Fe₂（SO₄）₃+石灰处理仅使个别样点铁锰氧化物结合态、有机结合态或残渣态Sb含量显著降低。Fe₂（SO₄）₃复配水泥处理使水溶态+交换态及碳酸盐结合态Sb含量增加了52%~1 264%。单独添加Fe₂（SO₄）₃使土壤Sb生物活性降低22%~59%,Fe₂（SO₄）₃+石灰处理使Sb生物活性降低15%~51%,降低了多数样点的生态风险,而Fe₂（SO₄）₃复配水泥处理使Sb生物活性增加56%~828%,其生态风险等级上升至高或极高。相关分析表明,土壤pH变化显著影响了可利用态Sb（水溶态+交换态）及潜在可利用态Sb（碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态）含量。研究表明,本研究单独添加Fe₂（SO₄）₃具有较好的Sb固化-稳定化效果,Fe₂（SO₄）₃复配石灰通过提高土壤pH,弱化了对Sb的固化-稳定化,Fe₂（SO₄）₃复配水泥会显著提高土壤pH,增加可利用态Sb含量,使Sb迁移性、生物有效性及生态风险增加。     

铁碳复合材料活化过氧化氢吸附-氧化萘的机理

为探讨不同铁源对铁碳复合材料结构及其吸附-氧化萘污染的影响,分别以硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、纳米零价铁和纳米四氧化三铁为铁源,葡萄糖为碳源,采用水热-碳热法合成了铁碳复合材料。采用比表面积测试、红外光谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别测定材料的比表面积和孔结构、表面官能团、晶体结构和氧化还原能力,同时通过动力学实验研究不同复合材料吸附和活化过氧化氢氧化萘的效果。结果表明：Fe₂SO₄@C、FeCl₃@C和Fe（NO₃） ₃@C因较小的孔体积或较高的表面含氧官能团含量,而对萘的吸附去除率较低,且无法对萘的氧化起到活化作用。而nFe⁰@C和nFe₃O₄@C的孔体积较大,且生成结构态亚铁[Fe（Ⅱ）]和碳化三铁（Fe₃C）活性物质,可通过吸附和活化过氧化氢氧化去除萘,其中nFe₃O₄@C对萘的去除效果最好,去除率达到63.7%。研究表明,使用固态铁源制备的铁碳复合材料,具有较低的极性、较大的孔体积以及结晶较好的铁活性物质,在萘污染水体修复中具有较大应用潜力。     

夏季降水对合肥市大气污染物的影响

利用合肥市2015—2017年大气污染（PM_2.5、SO₂、NO₂、CO、O₃和PM₁₀）监测数据及气象资料,对合肥市夏季大气污染物的浓度变化特征以及降水对大气污染物的影响进行分析。结果表明：（1）2015—2017年合肥市PM_2.5、PM₁₀浓度均有所下降,气态污染物中只有NO₂浓度呈升高趋势。（2）PM_2.5和PM₁₀日变化呈双峰型,峰值分别出现在08:00—09:00和21:00—22:00,日浓度的最小值出现在午后15:00—16:00,分别为（51.01±2.72）μg·m^-3和（30.64±1.86）μg·m^-3。（3）气态污染物中O₃和SO₂日变化呈单峰型,O₃和SO₂峰值分别（129.35±12.52）μg·m^-3和（11.80±0.77）μg·m^-3。（4）降水能使大气污染物浓度特征发生明显变化：降水条件下O₃浓度波动范围减小,浓度高值时段明显缩短;NO₂和CO浓度明显降低,夜间NO₂浓度约为非降水条件下的55% ~ 60%,CO浓度下降20%;SO₂单峰型变化特征消失,小时浓度维持在9.66 μg·m^-3;降水使PM_2.5、PM₁₀浓度降低的同时改变大气中不同粒径颗粒物的质量占比,降水过程中PM_2.5/PM₁₀明显升高,降水结束后该比值迅速降低。     

土壤盐分离子对乌鲁木齐小白菜Pb含量的影响研究

为研究土壤中盐分离子对小白菜Pb含量的影响,采取正交试验L₁₆ 4⁵和盆栽试验方法,分析了5种阳离子（Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Pb²⁺）和3种阴离子（SO₄^2-、Cl^-、NO₃^-）对小白菜地上部和根系中Pb含量的影响。结果表明,试验条件下小白菜地上部Pb含量为0.215~0.930 mg·kg^-1,根系中Pb含量为1.648~24.33 mg·kg^-1,可食用部分超标率达81.3%。土壤盐分离子对小白菜地上部Pb含量影响顺序为： Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > Pb²⁺ > K⁺。根据相关性分析,土壤中Ca²⁺与小白菜地上部Pb含量呈显著负相关（r=-0.540 3,P<0.05）,Na⁺和Pb²⁺呈正相关但不显著。Mg²⁺和K⁺呈负相关,也不显著。Cl^-和NO₃^-与小白菜地上部Pb含量呈显著负相关（r=-0.540,P<0.05）,SO₄^2-呈正相关,但不显著。对小白菜根系Pb含量影响顺序为： Pb²⁺ > K⁺ > Na⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺,土壤中Pb²⁺对小白菜根系Pb的含量呈显著正相关（r=0.483,P<0.05）,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-和NO₃^-相关性不显著。乌鲁木齐土壤中固有的盐分离子对小白菜可食用部分Pb的吸收没有抑制作用。     

不同烃链长度咪唑类离子液体对玉米幼苗生长的影响

为探讨离子液体(ILs)对农业生物的毒性,以典型农作物玉米为材料,采用水培法研究三种不同烃链长度离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([C4mim]Cl)、1-己基-3-甲基咪唑氯盐([C6mim]Cl)和1-辛基-3-甲基咪唑氯盐([C8mim]Cl)在不同浓度下对幼苗的根、茎生长以及部分生理生化指标的影响。结果表明:三种离子液体对玉米幼苗根、茎干重均有显著抑制作用。由EC50值得出,抑制程度表现为[C4mim]Cl[C6mim]Cl[C8mim]Cl,且对根重的抑制大于茎重。随三种离子液体处理浓度增加,玉米幼苗根、茎抗氧化酶系(SOD、POD、CAT、APX)总体呈下降趋势,而丙二醛(MDA)含量显著升高,表明氧化胁迫可能是离子液体产生毒性的重要原因。     

咪唑离子液体在砂土中的吸附与运移

研究了三种咪唑离子液体([C_2MIM][PF_6],[C_4MIM][PF_6]和[C_4MIM][BF_4])在砂土环境中的静态吸附与动态运移规律,讨论了离子液体阴/阳离子结构变化对其吸附/运移行为的影响。结果表明:三种离子液体的砂土吸附系数(Kd)介于4.3~7.7 L·kg~(-1)之间,整体吸附量偏低,暗示其环境迁移能力强。在静态吸附中,随着阳离子碳链长度从C2增加到C4,离子液体的吸附能力得到提升,迁移能力随之下降,相比而言,阴离子(PF_6~-和BF_4~-)的改变对Kd几乎没有影响;然而在动态柱实验中,阴离子变化能影响阻滞系数R值的大小,这得益于离子液体在土柱中经历反复的吸附-脱附过程,从而使阴离子之间的差异得以放大。首次采用CXTFIT软件对离子液体的运移进行数值模拟发现,其观察值和模拟值高度吻合,表明非平衡模型适合定量描述和预测离子液体在环境中的运移规律。     

响应面优化超声波辅助[Bmim]Cl-K2HPO4双水相提取黄秋葵多糖

  目的  探讨超声波辅助[Bmim]Cl-K₂HPO₄提取黄秋葵多糖的最佳工艺。  方法  采用浊点滴定法，比较[Bmim]Cl-(NH₄)₂SO₄、[Bmim]Cl-Na₂HPO₄、[Bmim]Cl-Na₂CO₃和[Bmim]Cl-K₂HPO₄等4种双水相体系的分相能力与萃取能力，确定[Bmim]Cl-K₂HPO₄为最佳双水相体系。以黄秋葵Abelmoschus esculentus为原料，采用超声波辅助[Bmim]Cl- K₂HPO₄提取黄秋葵多糖，探讨K₂HPO₄质量分数、提取时间、提取温度、液固比、[Bmim]Cl质量分数等5个单因素对提取率的影响。在各单因素试验最佳条件的基础上，进行响应面Box-Behnken设计，优化黄秋葵多糖提取工艺。  结果  各因素对提取率影响大小依次为液固比、[Bmim]Cl质量分数、提取温度、提取时间、K₂HPO₄质量分数；最佳工艺条件为5 mL质量分数71.94%的离子液体[Bmim]Cl，5 mL质量分数22.31%的K₂HPO₄双水相体系中，提取时间29.36 min，提取温度55.69 ℃，液固比25.00 mL·g?1，黄秋葵多糖提取率为29.12%。验证平均值为31.22%，相对标准偏差为3.70%。  结论  超声波辅助[Bmim]Cl-K₂HPO₄提取工艺具有提取率高、时间短、离子液体可回收等优点，可用于工业化生产。图8表3参24     

全氟烷基酸类在土壤中的吸附解吸及淋溶行为研究

为探讨不同碳链长度全氟烷基酸(perfluoroalkyl acids,PFAAs)在土壤中的吸附解吸及淋溶行为,分别利用批量平衡法和土柱实验方法研究了8种PFAAs在潮土和黑土的吸附解吸及淋溶特性。结果表明,PFAAs在土壤中的吸附和解吸在24 h内均能达到平衡,解吸存在迟滞性,PFAAs在土壤中的吸附和解吸等温线符合Freundlich模型(R20.900),Kf在1.44~282之间;潮土对PFAAs的吸附能力强于黑土,土壤对全氟烷基磺酸的吸附能力优于全氟烷基羧酸,且碳链越长,越容易被吸附;土壤有机质含量、粒径分布及溶解性有机质共同影响土壤对PFAAs吸附能力。土柱实验表明,超过97%的短链PFAAs可被淋出;随着碳链延长,土壤对PFAAs截留能力增加,淋出时间延长,累积淋出率降低;PFAAs在潮土和黑土土柱中的淋溶行为具有明显的差异,黑土土柱淋出液中PFAAs浓度变化小于潮土土柱;溶解性有机质能够改变PFAAs的相对淋溶曲线的形状,对短链PFAAs的淋溶具有促进作用,同时抑制了全氟辛烷羧酸和全氟己烷磺酸在土层中的向下迁移。研究表明,目前广泛采纳的短链替代品在土壤中有较强的移动性,对地下水具有潜在的风险。     

增氮对青藏高原东缘高寒草甸土壤甲烷吸收的早期影响

研究大气氮沉降对青藏高原高寒草甸土壤CH₄吸收的影响,对于揭示氮素调节土壤CH₄吸收的机制和评价氮沉降增加背景下大气CH₄收支平衡至关重要。通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,测定土壤CH₄净交换通量和相关土壤理化性质,分析高寒草甸土壤CH₄通量变化特征及其主要驱动因子。研究结果表明:自然状态下高寒草甸土壤是大气CH₄汇,CH₄平均吸收量为(35.40±1.92)μg·m^-2·h^-1。土壤CH₄吸收主要受水分驱动,其次为土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N含量。NH₄⁺-N抑制CH₄吸收,NO₃^--N促进CH₄吸收;不同剂量氮素输入对土壤CH₄吸收影响也不尽相同,低氮处理促进土壤CH₄吸收,而中氮和高氮处理抑制土壤CH₄吸收。结果显示青藏高原高寒草甸土壤是重要的大气CH₄汇,在未来大气氮沉降加倍的情景下CH₄汇功能增强,但当氮沉降量增加两倍以上时CH₄汇功能将会减弱。     

不同类型离子对铅在(土娄)土微团聚体中吸附解吸的影响

采用等温平衡吸附法研究((土娄))土不同粒径微团聚体在Na+和Ca2+作为共存离子条件下对Pb2+的吸附和解吸特点。结果表明,Freundlich方程能够较好地拟合不同共存离子条件下各粒径微团聚体对Pb2+的吸附特征,Na+作为共存离子的环境下,更有助于(土娄)土微团聚体对铅的吸附,并且最大吸附量随比表面积、CEC及有机质含量增加而增大,而在共存离子为Ca2+的情况下无此现象。在中偏碱的土壤环境下,Ca(NO3)2作为解吸液比NaNO3更能大量地解吸(土娄)土微团聚体中吸附的Pb2+。随着Pb2+吸附量的增加,以NaNO3为解吸液的微团聚体对Pb2+的解吸率不断下降,但以Ca(NO3)2为解吸液时解吸率不断上升。所以土壤环境中,共存离子为Ca2+时,(土娄)土微团聚体对Pb2+的吸附率低,解吸率却高;共存离子为Na+时,对Pb2+的吸附率高,解吸率却低。     

两种离子液体对Cd2+在四种土壤上吸附的影响

研究了2,3-吡啶二羧酸和咪唑-4,5-二羧酸两种离子液体阳离子部分对Cd~(2+)在四种不同性质土壤上吸附的影响。结果表明,离子液体的存在显著影响了Cd~(2+)在土壤中的吸附,与对照相比,添加1 mmol·L-12,3-吡啶二羧酸使得Cd~(2+)在武进漂洗型水稻土、吴县潴育型水稻土、南京黄褐土和宜兴棕红壤四种土壤上的最大吸附量分别降低209、834、667、509 mg·kg~(-1),而添加1 mmol·L~(-1)咪唑-4,5-二羧酸使Cd~(2+)最大吸附量分别降低226、54、124、81 mg·kg~(-1),2,3-吡啶二羧酸对Cd~(2+)在供试土壤上吸附量的影响显著大于咪唑-4,5-二羧酸。基于离子选择电极分析了平衡液中自由态Cd~(2+)含量,发现两种离子液体都能与Cd~(2+)络合,从而降低平衡液中Cd~(2+)含量,其中2,3-吡啶二羧酸与Cd~(2+)的络合能力大于咪唑-4,5-二羧酸。两种离子液体进入环境,会使Cd~(2+)在土壤上的吸附量减少,从而增加Cd~(2+)的移动性和环境风险。