五氯酚污染土壤的热修复初探

五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)作为农药和木材防腐剂曾在世界范围内大量应用,因其对生物体的广谱毒性和诱突变性被认为是环境中主要的持久性有机污染物(POPs)之一,对PCP在土壤、沉积物和微生物生长介质中的生态毒性和降解的研究一直是国际关注的热点。PCP是包括我国在内的许多     

五氯酚在长期定位施肥土壤中的残留动态

研究好氧和厌氧条件下五氯酚 (PCP) 在长期不施肥 (CK),施无机肥尿素 (N),施有机肥 (OM)和无机有机肥配施 (N+OM) 4 种处理土壤中的残留动态.结果表明,无论在好氧或厌氧条件下,PCP 在土壤中的消解均遵循一级动力学方程.在好氧条件下,PCP 在 CK、N、OM 和 N+OM 4 种处理土壤中半衰期分别为 26.9、27.7、21.5、20.6 天,在厌氧条件下,PCP 的半衰期分别为 30.8、32.2、27.1、25.9 天.表明无论在好氧或厌氧条件下,长期单施有机肥或无机有机肥配施显著加速 PCP 在土壤中的消解,原因可能是长期单施有机肥或无机有机肥配施能显著提高土壤有机质含量和微生物活性,加速 PCP 在土壤中的消解.好氧条件下 PCP 的消解速率显著高于厌氧条件.     

五氯酚在酸性土壤表面的吸附-解吸特征研究

本实验研究五氯酚在江西红壤和南京黄棕壤表面的吸附-解吸特征,结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附方程均能较好地描述PCP在两种土壤表面的吸附,且黄棕壤表面的最大吸附量大于红壤。用动力学方程对PCP在红壤中的吸附过程进行拟合,Elovich方程、双常数方程和一级动力学方程均得到较好的结果,其相关系数(R2)在0.96 ~ 0.99之间,达到极显著水平。Elovich方程反映出PCP在土壤表面吸附的能量非均质分布;而抛物线扩散方程不能描述PCP的吸附过程,其相关系数0.46 ~ 0.48。PCP在土壤中的解吸率与有机质含量和pH值相关,随有机质含量增加,PCP解吸率降低,即黄棕壤表土<黄棕壤底土,红壤表土<红壤底土;随模拟酸雨的pH值降低,土壤因对PCP的吸附能力增加,其解吸率降低。     

全灭菌环境下蚯蚓和堆肥对土壤五氯酚老化过程的影响

通过全灭菌环境下的土壤五氯酚（PCP）污染模拟实验,分别测定水提取态、乙醇提取态、腐殖质固定态以及蚯蚓生物累积态PCP的变化,研究添加两种不同蚯蚓品种（赤子爱胜蚓和壮尾环毛蚓）和堆肥对土壤PCP老化过程的影响。结果显示,在42d的培养期内,水提取态PCP在全灭菌土壤对照和添加灭菌堆肥的处理中随时间推移逐渐下降,存在明显的老化效应。在蚯蚓处理中,水提取态PCP呈现先下降后上升的趋势,说明蚯蚓促进土壤PCP的解吸附,这主要与蚯蚓的生物扰动作用以及调节土壤pH趋向中性的作用直接相关。培养结束时,蚯蚓能够有效促进土壤PCP向腐殖质固定态转化,并进一步促进PCP的去除,这与蚯蚓提高土壤腐殖质的含量,促进PCP的化学还原转化作用以及蚯蚓自身对PCP的消解作用有关。壮尾环毛蚓比赤子爱胜蚓更能有效促进PCP的转化与去除,这与两者的生活习性不同有关。灭菌堆肥对全灭菌土壤PCP向其他形态转化的影响不显著。     

根际修复中五氯酚耐性草种的筛选及其应用效果研究

以8种国内外应用较为广泛的草坪草种为材料,进行了根际修复中五氯酚(PCP)耐性草种的筛选及其应用效果研究,结果表明,多年生黑麦草顶峰(Pinnacle)为PCP耐性品种,在PCP污染土壤的根际修复中具有通过优化土壤环境而促进PCP在根际微域中快速降解的能力。研究结果为PCP污染土壤根际修复中目标植物的合理选取提供了科学试验依据。     

华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的县域分布特征 ——以河北省曲周县为例

土壤微生物生物量是土壤中的活性养分库,直接参与土壤碳氮磷硫等元素的形态转化与生物地球化学循环过程,是反映土壤肥力与质量的重要生物指标.基于网格法采样,运用地统计学方法分析华北平原典型农田土壤微生物生物量碳氮磷库的空间分布特征及影响因子.结果表明:河北省曲周县域农田耕层(0～30 cm)土壤微生物生物量库在空间上呈斑块状...     

生态恢复措施对土壤微生物数量特征的影响——以阜新海州露天矿排土场为例

通过对海州露天矿排土场人工林地、工程复垦地、天然草地3种修复地和荒裸地的土壤微生物数量特征进行研究,分析了土壤微生物的数量分布、垂直分布、季节间变化及其与土壤养分的相关性。结果显示,在细菌、放线菌和真菌数量上修复地显著高于荒裸地(P<0.05),修复地表现为人工林地>天然草地>工程复垦地3,种林地间为榆树和刺槐强于紫穗槐;在微生物数量在垂直分布方面,表现为根际土壤>0～10 cm土层>10～20 cm土层;在季节变化上,微生物数量的高值出现在夏季(7月)、秋季(9月),而低值则出现在春季(5月)和冬季(11月)。细菌、放线菌和真菌的数量与土壤全N、全P、全K呈显著或极显著的正相关关系,而与pH值则呈现负相关关系。荒裸地在各季节中的微生物数量均显著低于修复地(P<0.05),表明生态恢复措施有助于提高土壤微生物的数量,其中人工林地为海州露天矿排土场最佳的恢复措施。     

平原农区空心村典型土壤的重金属污染评价——以山东省禹城市为例

空心村整治是农村土地综合整治的重要内容,在以土地可持续利用为核心的目标导向下,揭示空心村内典型土壤重金属污染情况是整治工作特别是构建耕层土体的先导环节。本文以黄淮海平原农区的禹城市为例,分析典型空心村在整治时可能涉及的村内道路、晾晒场院、坑塘底泥、林地表土、院落农地、院落实土、土墙墙体等7种土壤的As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量,利用单项污染指数和综合污染指数,按照有关国家标准,评价其重金属污染程度,为空心村改造中土壤的安全、合理利用提供依据。结果表明:前述7类参试土壤中,除院落农田的污染指数为0.85(污染等级为Ⅱ,属"较清洁"土壤)外,其余6类的综合污染指数均0.7(污染等级为Ⅰ,属"清洁"土壤),可直接用于空心村整治中的耕层土体重构。本研究基于整治利用导向进行了平原农区空心村典型土壤类型划分,揭示了其重金属污染状况,对于科学开展空心村整治、建设更加安全的高标准农田具有重要参考价值。     

长江三角洲地区土壤重金属污染的空间变异特征——以江苏省太仓市为例

城市化、工业化和农业集约化的发展影响着土壤环境和健康质量。本研究以位于长江三角洲地区的江苏省太仓市为典型区，采用地统计学方法对其耕层土壤中Cd、Cr、Cu、M、Hg、Pb、Zn和As等8种重金属结构特征和空间分布格局进行了分析，并用模糊数学法综合评价了土壤重金属的污染程度，结果表明：太仓市表层土壤Zn、Cu属强变异强度，呈对数正态分布；Cd、Ni、Hg、As、Cr和Pb属中等变异强度，呈正态分布。除Cd、Cr和Pb略低于背景值外，其他重金属均高于其背景值，其中以As污染指数和超标率最高。土壤重金属复合污染严重，模糊综合评价污染结果为一级。通过半方差函数模型拟合发现Hg、Cd符合球状模型，其他重金属均符合指数模型，8种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性。采用Kriging最优内插法得到了耕层土壤重金属含量的空间分布图，发现土壤重金属含量与母质、土壤质地、有机质含量以及工业化、城市化和农业集约化程度密切相关。     

县域尺度土壤重金属污染特征及源解析——以赵县为例

研究采集赵县表层土壤样品,检测其Cr、Cd、Hg、Pb、Ni、Zn、Cu和As含量,采用单因子污染指数法和内梅罗指数法对赵县土壤的重金属污染状况进行评价,引用受体模型UNMIX模型对土壤中重金属来源进行解析。结果表明:(1)土壤中Cr、Cd、Hg、Pb、Ni、Zn、Cu和As平均含量分别为69.29、0.17、0.06、22.21、27.75、71.73、34.07、8.58 mg kg~(-1);(2)单因子污染指数结果表明,Cu元素的超标率为24.10%,且有3个重度污染位点,污染程度最严重;内美罗指数结果表明赵县东北部谢庄乡和范庄镇是污染主要区域,北部前大章乡和韩村镇处于安全水平,其余地区处于警戒水平;(3)土壤中重金属污染源包括"土壤源"、"农药源"、"交通-污灌源",其中,"交通-污灌源"是赵县土壤重金属污染的主要污染源,各类重金属元素含量均较高,"农药源"对东北部地区影响较大,说明污灌、交通和大量使用农药等人为活动是造成赵县表层土壤重金属污染的主要因素。     

湿地土壤微生物碳源代谢活性对不同水分条件的动态响应 ——以鄱阳湖为例

为深入了解湿地土壤微生物群落代谢特征对不同水分条件的响应变化,本研究以鄱阳湖湿地表层土壤为研究材料,采用室内控制试验,运用Biolog技术探讨土壤微生物碳源代谢活性在不同水分条件(干燥、湿润、淹水)下连续处理132 d的变化特征。结果表明:湿润组土壤微生物代谢活性最高,其平均光密度值(AWCD)在处理的第72天分别是淹水组和干燥组的1.34倍和3.95倍;同时土壤微生物对不同碳源类型的利用能力也发生了显著的差异性变化,其中干燥组利用的主要碳源为多聚物类和碳水化合物类(占总碳源利用率的39.25%和36.53%),而淹水组对氨基酸类碳源有较高的利用能力(占总碳源利用率的36.33%)。土壤微生物碳源代谢特征在处理的第21天达到稳定状态,而土壤理化性质和土壤微生物群落结构在处理的第72天发生显著变化,同时研究发现淹水条件升高了土壤pH和铵态氮含量,降低了微生物群落多样性。由此可知,水分条件不仅会影响湿地土壤微生物总体碳源代谢活性强度,还会改变对不同碳源的相对利用能力,最终导致土壤环境发生改变。     

典型红壤区土壤pH时空变异特征——以鹰潭市余江区为例

土壤酸化一直是中国南方红壤区面临的重要生态环境问题,准确掌握土壤酸碱度的变化趋势是合理制定农业管理措施的基本前提。本文基于鹰潭市余江区2007年和2018年两时期的土壤采样数据,运用经典统计和地统计方法,对两时期的土壤pH分布特征及十多年间土壤pH的演变趋势开展研究。研究结果表明,研究区2007年和2018年土壤pH均值分别为4.74和4.96,十多年来pH呈现出上升趋势。相较于2007年,2018年不同土壤类型、土地利用方式和成土母质的土壤pH均出现不同程度的上升。其中水稻土和红壤由4.80和4.64上升至5.11和4.72,分别上升了6.46%和1.72%;水田、旱地和林地则由4.82、4.72和4.47上升为5.09、4.90和4.53,升幅分别为5.60%、3.81%和1.34%;红砂岩、河流冲积物、页岩泥岩和第四纪红色黏土四种母质上发育的土壤,其pH也均出现了不同程度的上升。从空间分布来看,两时期均表现为北部山区和南部丘陵区pH较低,中部低丘岗pH较高;2007～2018年期间,pH上升区域主要以中南部地区为主,约占余江区总面积的89%,这可能与该地区近些年酸沉降的缓解有关。...     

典型相关分析在湿地土壤特征研究中的应用——以黄河三角洲冲积平原湿地土壤为例

 为了更好地评价和管理湿地,对黄河三角洲冲积平原湿地土壤养分特征和酶活性进行研究,同时运用典型相关分析法研究土壤养分和土壤酶2组变量的关系。结果表明,随着远离海岸线的方向,土壤有机质及各养分表现出有规律的变化,土壤脲酶、过氧化氢酶活性沿湿地演替的方向活性升高,过氧化物酶活性降低。运用"土壤综合养分因子"和"土壤综合酶因子",结合典型变量排序图对湿地土壤性质进行分析评价,得出:极大典型相关变量系数为0.9988,特征值占总特征值的99.36%,达极显著水平;极大典型相关变量的"土壤综合养分因子"和"土壤综合酶因子"的典型变量排序图显示很好的线性特征,可以作为冲积平原湿地土壤酶活性和土壤养分的指示因子。     

星载高分五号高光谱耕地主要土壤类型土壤有机质含量 估测——以黑龙江省建三江农垦区为例

为了评价国产星载高分五号(GF-5)高光谱影像估测土壤有机质(SOM)含量的潜力,以及不同土壤类型对SOM含量光谱估测精度的影响,本研究以黑龙江省建三江农垦区为研究对象,获取了覆盖研究区域的GF-5高光谱影像和188个土壤样本。对提取的样点GF-5光谱反射率数据进行了反射率倒数、对数、一阶微分等9种光谱数学变换,并采用相关系数法确定了SOM含量的光谱敏感波段。采用偏最小二乘回归(PLSR)线性统计建模方法,对研究区域全部土壤类型以及草甸土、沼泽土、黑土等主要土壤类型,分别构建了光谱全波段和敏感波段的SOM含量估测模型,并进行了精度评价。结果表明,基于GF-5光谱数据的研究区域全部土壤类型的SOM含量估测精度不理想,最优模型精度决定系数(R2)为0.265,均方根误差(RMSE)为4.647%,相对分析误差(RPD)为1.135;不同类型土壤在SOM含量光谱估测精度差异较大,草甸土和沼泽土的SOM含量估测精度不高,但黑土的SOM含量估测精度较高,其中全波段光谱反射率对数一阶微分(LnR)′的SOM含量估测精度最高,R~2=0.729,RMSE=1.065%,RPD=1.850,SOM含量估测模型可用。按照不同土壤类型构建SOM含量估测模型可以进一步挖掘GF-5高光谱遥感估测SOM含量的潜力。     

典型工业城市土壤黑碳含量、分布特征及来源分析——以黄石市为例

以黄石市3种不同类型土壤(红壤土、潮土、水稻土)为研究对象,采用热光反射法测定土壤中黑碳、焦炭和烟炱含量,研究有机碳、黑碳、焦炭和烟炱的空间分布特征,同时分析黑碳、焦炭、烟炱与有机碳之间的相互关系及黑碳的可能来源。结果表明:黄石市表层土壤中黑碳含量的变化范围为0.01~5.79 g/kg,平均值为1.06 g/kg。其中水稻土黑碳含量最高,潮土次之,红壤最低。黑碳在有机碳中所占比例的变化范围为0.53%~89.54%,平均值为25.29%,说明黑碳对土壤有机碳库有较大的贡献。不同土壤类型黑碳/总有机碳(BC/TOC)比值存在较大的差异,红壤BC/TOC平均值最大(36.70%),其次为水稻土(25.25%),潮土最低(18.25%),这可能与土壤质地有关。黑碳、焦炭与烟炱含量和BC/TOC比值的空间变异性与区域的产业结构及工业布局有关。黑碳、焦炭与烟炱含量之间呈显著正相关,说明它们可能有共同的来源。焦炭/烟炱比值(char/soot)分析结果表明土壤中的黑碳受人为源的影响很大,主要来源于化石燃料燃烧(工业燃煤及机动车尾气排放)。     

近25年来典型红壤区土壤pH变化特征——以江西省余江县为例

近些年中国南方红壤区土壤酸化问题的受关注程度有所下降,但酸化一直是红壤生态系统面临的主要问题之一,查明土壤pH时空演变特征对该地区制定合理高效的农业和环境管理措施具有重要意义。基于江西省余江县1982年和2007年的土壤采样数据,分析了全县两个采样时期的土壤pH空间分布格局及近25年来的演变趋势。结果表明,余江县土壤pH已由1982年的5.66,降至2007年的4.74。从土壤类型来看,潮土的pH下降幅度最大,达到1.02,水稻土和红壤的下降幅度较为接近,分别为0.89和0.88;从土地利用方式来看,林地和水田pH降幅分别为1.00和0.92,旱地降幅为0.82。从全县范围来看,绝大部分地区土壤pH出现大幅下降,中北部和西南部的部分地区下降幅度较突出;相对于1982年,2007年土壤pH降幅分别以0.8～1.2和0.4～0.8区间为主,分别占全县面积的73.82%和15.46%;全县土壤1982年以微酸等级为主,而2007年除全县近13.0%的区域土壤已成为强酸土壤外,其余大部分地区土壤也已接近强酸等级。可见,自全国第二次土壤普查以来近25年间,余江全县及各土壤类型和土地利用方式的土壤pH大幅下降,土壤酸化形势严峻,亟需采取相应措施加以应对。     

猕猴桃产区土壤重金属分布特征及生态环境污染风险评价——以西安市周至县为例

通过对西安市周至猕猴桃产区土壤重金属元素的空间分布特征及生态风险进行分析,结合该地区人们的活动、周围环境影响和土壤背景,深入了解土壤环境质量状况,为产区土壤重金属防控提供理论依据,为猕猴桃高质量发展提供基础保障。在周至县猕猴桃主产区16个乡镇街办,采用梅花五点法采集192个土壤样品,测定土壤严格控制的5种重金属含量(Pb、Cd、Hg、As、Cr),并测定土壤pH值。应用地积累指数、潜在生态风险指数、健康风险指数法结合地统计法和地理信息系统(GIS)对5种重金属指标和pH进行了评价分析。周至猕猴桃产区土壤重金属Pb、Cd、Hg、As和Cr平均含量未超过GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准》和HJ 332-2006《食用农产品产地环境质量评价标准》规定的限值,总体处于清洁水平。周至猕猴桃产区土壤重金属潜在生态风险低,且没有显著的人体健康风险。     

典型山区流域面源污染模型研究——以曹家路流域为例

针对曹家路流域的特点,构建了适应典型山区流域面源污染模式的山区面源污染模型。结合一场实际暴雨的产流、产污过程监测数据,对该模型进行了可靠性验证,结果显示模型可以较好地模拟曹家路流域面源污染相关水质因子的浓度变化。最后对模型提出了完善建议及未来的研究方向。     

汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征——以北川县苏保河、魏家沟流域为例

为了解汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征及其与灾害受损程度间的关系,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了北川县苏保河与魏家沟流域4种植被类型(未受损林地、受损林地、灾后恢复草地和灾后裸地)土壤种子库的物种组成、种子密度、多样性及其与地上植物群落的关系。结果表明:4种植被类型样地中,土壤种子库密度为212.5~1 758.3个·m-2,每样带(200 m2)平均物种数为4.3~14.7个。4种植被类型土壤种子库的组成物种多为多年生或一年生草本植物,土壤种子库与相应地上植被的物种数仅受损林地与灾后恢复草地中呈显著相关;物种组成的Sorensen相似指数除裸地低于0.250外,其余均高于0.250。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复,需要考虑次生灾害对植被的持续破坏可能性,采用工程措施及人为引种的方式增加成活率和延续性。     

不同土壤类型有效微量元素的空间特征——以张掖市临泽县为例

以临泽县土壤(0—20cm)中有效Mn,Zn,Fe,Cu,B微量元素为研究对象,运用GIS和地统计学相结合的方法研究了不同土壤类型有效微量元素的空间分布特征,绘制了空间分布图,最后根据甘肃省耕层土壤养分分级标准对临泽县有效土壤微量元素进行综合评价。结果表明:盐渍土、灰棕漠土、流动风沙土普遍缺有效微量元素,泥炭沼泽土、灌耕厚立土、草甸盐土中的有效微量元素含量相对较高;临泽县土壤中有效微量元素含量整体上处于中等水平,为了当地农业生产的需要,可以提高微肥用量和改善微肥的施用措施来增加土壤中微量元素含量。