石油污染土壤的生态风险评价和生物修复 Ⅱ.石油污染土壤的理化性质和微生物生态变化研究

采用常规土壤理化分析、微生物培养法以及碳素利用法(Biolog)和发光细菌生物毒性测定等新兴微生态研究方法,研究了石油污染引起的土壤理化性质和微生物功能多样性等微生态的变化。结果表明,石油污染使土壤有机质含量增加,pH降低,而对全磷、全钾、速效钾、全氮和水解氮无显著影响。平板计数显示石油污染对土壤中的细菌总量没有显著影响,但由于石油污染物的刺激作用导致污染土壤中总烃降解菌数以及芳烃降解菌数增加了几个数量级。Biolog的研究也表明,石油污染导致土壤微生物Gini指数、McIn-tosh指数和McIntosh均匀度等多样性指数增加,说明石油污染刺激了土壤中微生物的生长,使土壤中微生物多样性增加。而生物毒性试验表明,石油污染土壤对发光细菌具有毒性,其EC50为1 950μg ml-1。     

镁对土壤某些理化性质的影响

本文研究了镁离子在土壤中的吸附特性和交换性镁对土壤某些物理性质的影响。试验结果表明:镁盐阴离子对镁离子侵入土壤吸收复合体能力的影响为:CO₃^2->SO₄^2->Cl^-。在低浓度下,Mg²+在Na⁺陪伴下较其单独存在时更易被含MgCO₃的石灰性土壤吸附。在混合盐溶液中,当盐渍度和SAR一定时,Na⁺在Na⁺-Mg²⁺体系中比在Na⁺-Ca²⁺体系中更易被土壤吸附。当ESP一定时,随着土壤吸收复合体中交换性镁百分率(EMP)的增加,分散系数逐渐增加,饱和导水率和毛管水上升高度逐渐降低,当EMP>60%时,不再发生变化。随着ESP的增加,交换性镁的不良影响逐渐变小。     

黄河三角洲生态区土壤石油污染及其与理化性质的关系

基于黄河三角洲生态区内部分油田生产区石油污染土壤的调查取样,研究了土壤的石油污染特性及其与理化性质的关系。结果表明,油田区土壤受到了不同程度的石油污染,溢油处油泥含油率最高达6230mg/kg。石油污染土壤总有机碳(TOC)含量与含油率呈正相关关系,研究区TOC为0.22%～1.14%,其中老油井含量大于新油井。但值得注意的是本次研究发现部分石油污染区域土壤的TOC反而低于未污染区,这可能与碱蓬的覆盖状况有关。石油污染对土壤的全氮含量没有显著影响,所研究的石油生产区土壤总氮含量为207.74～870.20mg/kg,未受石油污染的生态核心区该值为591.02～938.28mg/kg。土壤有机碳、全氮及C/N随土壤深度的增加皆呈下降趋势,土壤各层中有机碳和全氮含量的变化趋势基本一致,呈极显著线性相关。石油烃污染导致石油污染土壤中C、N比例严重失调,因此在进行石油污染土壤修复时需要添加相应的N营养元素来增强土壤中微生物的营养来增强土壤中微生物的活性,加快其对石油的分解。     

青海省大通县退耕还林对土壤理化性质的影响

为全面了解退耕还林对土壤理化性质的影响,在青海省大通县选取退耕年限分别为5 a以内、5～10 a、10～20 a、20 a以上的青海云杉群落及其对比的青海云杉天然次生林及耕地群落,采用标准地调查法,分层取土样,对各群落表层和中下层土壤理化性状进行对比分析,结果表明:土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、土壤团粒、大团聚体含量均表现为天然林地>退耕地>耕地,且随着退耕时间的延长,土壤孔隙状况和结构性能越来越接近于天然林地;土壤有机质、全氮、速效钾、CEC均表现为天然林地>退耕地>农耕地,而且与农耕地相比,退耕地土壤碱性有了明显的改善,且随着退耕时间的延长,越来越偏向于天然林地.     

采煤塌陷对土壤理化性质影响的研究进展

煤矿开采导致地表塌陷,并改变原有土壤理化性质。为了更好地开展矿区土地复垦,进行土壤重构,必须要对塌陷区土壤理化性质进行分析研究。本文综述了塌陷对土壤理化性质的影响以及土壤理化性质空间变异的国内外研究现状,总结当前研究存在的问题,并提出以后塌陷区土壤理化性质研究方向,为塌陷区土壤理化特性变化机理揭示提供指导。     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响

通过对民勤西沙窝不同林龄人工梭梭林地土壤理化性质的测定,分析了人工梭梭林对沙地土壤理化性质的影响。结果表明,营造人工梭梭林后,土壤容重比流动沙丘容重减少3.5%～14%。在0～120cm范围内,土壤含水率显著低于流动沙丘的含水率,且林分密度与土壤含水率成负相关。土壤养分均比流动沙丘土壤养分为高。各林龄的林地含盐量及pH值比流动沙丘有所增高,土壤全盐量营林后的林地最高达0.185%,但对梭梭及其他荒漠植物的正常生长发育不构成危害。这些结果说明,在流动沙地,营造人工梭梭林既可防止风沙危害,又可改变土壤理化性质,提高土壤肥力。     

石油烃污染对陇东黄土高原土壤生物学及非生物学特性的影响

[目的]探索石油污染与土壤生物学及非生物学特性间相互关系,为陇东黄土高原地区石油污染土壤的综合治理提供基础数据和背景资料。[方法]采用常规方法测定甘肃省庆阳市5县,1区,8个采油区油污土壤化性质、酶活性和土壤微生物遗传多样性。[结果]土壤总石油烃含量(TPHs)与碱解氮、速效磷、pH值和脲酶呈负相关(p0.01),与土壤多酚氧化酶、脱氢酶和过氧化氢酶呈正相关(p0.01);样地土壤TPHs含量低的土壤微生物Shannon-Wiener指数明显高于TPHs含量高的样地;NMDS排序结果显示,石油污染对该地区土壤影响最大的因子为土壤碱解氮和速效磷,其次为TPHs,pH值、脲酶、ShannonWiener指数及过氧化氢酶。[结论]陇东地区石油烃污染对土壤环境因子的影响主要表现在包括氮、磷等营养元素的有效循环、土壤脲酶活性和微生物群落多样性,而对土壤微生物群落丰富度、均匀度和速效钾的影响未达到显著水平。     

石油污染对土壤中蚯蚓存活率的影响

蚯蚓是土壤生物区的重要组成部分 ,它们对受石油污染的土壤的反应应引起人们的注意。美国环境学家R .W .Wearver等人采用实验室实验的方法来测定土壤中原油对喜欢夜间活动的大蚯蚓和赤子爱胜蚯蚓的致死质量分数和喜欢夜间活动的大蚯蚓从污染土壤中离开的趋势。在特殊的实验里 ,用优质沙壤土作为最大原油质量分数1 5 %～ 2 5 %的载体。结果显示 ,当原油质量分数为 0 5 %时对蚯蚓存活 7d没有影响 ,当质量分数为 1 5 %时 ,生存 7d的存活率低于 4 0 %。生物修复的土壤中原油质量分数为 1 2 %时对喜欢夜间活动的大蚯蚓存活 10d没有影响。当在污染与非污染土壤中能够自由移动时 ,喜欢夜间活动的大蚯蚓的存活能力大大提高。含石油土壤中蚯蚓粪便中石油含量占总石油炔的 0 2 %。     

不同耕作模式对稻田土壤理化性质及经济效益的影响

为研究不同耕作模式对土壤理化性状和作物经济效益的影响,对皖南地区4种典型耕作模式(单季稻种植、油稻轮作、麦稻轮作、烟稻轮作)的土壤和作物产量进行了研究。结果表明:与单季稻种植相比,轮作显著降低了土壤含水量;麦稻轮作和烟稻轮作土壤体积质量显著增加,孔隙度显著降低;麦稻轮作土壤有机质和碱解氮含量分别显著降低35.8%和47.8%;烟稻轮作土壤速效钾含量显著增加68.2%,速效磷含量提高109.5%。油稻轮作和烟稻轮作总产值比单季稻种植分别显著增加35.3%和155.5%。为解决轮作对土壤的不良影响,要注重增施有机肥和秸秆还田以改善土壤体积质量和孔隙度;麦稻轮作应重点解决土壤p H降低的问题;烟稻轮作要减少烟后晚稻的磷肥和钾肥施用量。总体而言,油稻轮作和烟稻轮作是皖南地区维护农田土壤肥力,促进农业可持续发展,实现农业增产增收的重要耕作模式。     

我国部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究

通过对大庆、胜利、江汉和江苏油田油井周边土壤以及胜利油田部分油泥的初步调查,发现在胜利、大庆油田油井周围100m范围内采集的土壤其含油量大多数高于临界值(500mg/kg);油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐产生的油泥以及隔油池的底泥也会污染土壤。土壤受石油污染后,使土壤有机C显著增加,对全N、水解N、有效P、速效K、pH等无显著影响。石油污染土壤中C、N、P比例严重失调,因此在进行石油污染土壤修复时需要补充适量N、P营养元素,以增强土壤中微生物的活性,加快石油的分解。     

脱硫副产物对改良碱化土壤的理化性质与作物生长的影响

由于脱硫副产物的主要成分为CaSO4,因此可以用来改良碱化土壤。通过盆栽试验研究了脱硫副产物对碱化土壤的改良效果,试验设8个处理,4个脱硫副产物水平(0,7 5,15,22 5t/hm2)和2个淋洗水平(750,1200m3/hm2)。研究表明:施加脱硫副产物增加了葵花的出苗率,降低了碱化土壤的碱化度(ESP)、pH、全盐量(TDS)和Na K /Ca2 Mg2 ,但过量施加脱硫副产物也会抑制作物的出苗和生长;淋洗可以提高脱硫副产物的改良效率。根据试验结果推测当ESP=63 5,pH=9 15时,获得最佳产量的脱硫副产物用量13 05t/hm2。脱硫副产物用量7 5t/hm2和淋洗水量1200m3/hm2的处理组合对碱化土壤改良效果最佳,葵花出苗率和单株产量分别达到了92 5%和36 40g。     

氟对土壤理化性质和玉米生长的影响

用盆栽试验研究了外源氟对潮土、黄棕壤pH、容重、玉米干物重和吸钾量的影响,结果表明：氟可以提高土壤pH,使土壤结块,容重增加,孔隙度减少,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土pH分别比对照增加了0.77和0.52,土壤容重分别增加了26.98%和27.72%。氟对潮土过氧化氢酶活性没有影响,加入氟600 mg/kg,氟对黄棕壤过氧化氢酶活性产生明显抑制作用;氟对黄棕壤碱性磷酸酶活性无影响,氟400 mg/kg对潮土碱性磷酸酶活性产生明显抑制。加入氟600 mg/kg,土壤中性磷酸酶活性明显降低;氟对黄棕壤酸性磷酸酶活性影响较潮土小。脲酶活性对氟最为敏感,在黄棕壤和潮土中,分别加入氟200 mg/kg和400 mg/kg,土壤脲酶活性明显降低。玉米苗期,氟浓度在400 mg/kg以上,才会对玉米苗期干物质积累产生影响,加入氟1000 mg/kg,黄棕壤和潮土玉米幼苗干物重比对照分别减少了20.1%和9.8%,氟对黄棕壤玉米苗期生长影响比潮土大;随着玉米生长,氟对玉米干物重产生明显影响的浓度越来越低,在玉米拔节期,氟浓度在200～400 mg/kg时,玉米地上和地下部干物重比对照明显减少,氟对玉米根的抑制作用超过玉米地上部。氟对玉米吸钾量影响很大,加入氟浓度高于400 mg/kg时,玉米吸钾量明显减少。加入氟1000 mg/kg,潮土玉米含钾量与对照相比减少了43.7%,黄棕壤玉米减少了41.9%。潮土玉米吸钾量与对照相比减少了59.7%,黄棕壤玉米吸钾量减少了50.9%。     

不同材料覆盖对城市裸露土壤理化性质的影响

[目的]研究不同材料覆盖城市裸露土壤的效果,为城市裸露土壤处理及生态美化提供理论指导和依据。[方法]以裸露土壤为对照,设置木片、园林废弃物、鹅卵石、陶粒、有机覆盖垫、分层覆盖(上层园林废弃物,下层园林废弃物堆肥)处理。[结果]不同材料覆盖均能影响土壤性质,但随着时间增长,效果减弱,0—10cm土层较10—20cm土层易受覆盖影响;鹅卵石、陶粒处理显著提高土壤含水量;木片、分层覆盖显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度;分层覆盖和园林废弃物覆盖显著降低土壤pH值。有机材料覆盖均能提高土壤有机质和速效养分:其中分层覆盖和园林废弃物覆盖效果较明显,分别可提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量56.63%,85.73%,85.52%和48.66%,63.11%,25%,而养分供应持续性是分层覆盖和有机覆盖垫覆盖更好。[总结]分层覆盖效果最佳,在海绵城市与绿色化城市建设中具有现实推广意义。     

PAM与天然土壤改良材料混合对部分土壤理化性质的影响

为了充分发挥高分子土壤改良剂和一些天然土壤改良材料改土培肥作用,选取了高分子土壤改良剂聚丙烯酰胺（PAM）,分别与具有改土培肥功能的天然土壤改良材料——油渣、秸秆、蛭石、草炭、页岩、风化煤按不同用量混合施入土壤,利用湿筛法、称重法、重铬酸钾容量法、离心机法,测定对土壤水稳性团聚体、孔隙度、土壤有机质、有效含水量和水分蒸发等土壤理化性质的影响。结果表明:（1）各处理与单施PAM相比,对土壤孔隙度没有明显影响,但对土壤水稳性团聚体含量均有不同程度的提高,其中PAM与0.6%秸秆处理和PAM与0.3%油渣处理对其影响最为显著,较单施PAM提高4.9%和4.6%;（2）通过天然土壤改良剂自身的有机质含量测定以及PAM分别与六种天然土壤改良材料混合施入土壤培养前后有机质含量测定,结果分析得出,随着材料施入量增加,各处理培养前后土壤有机质含量呈现递增趋势;风化煤处理对土壤有机质含量增加显著,培养后其土壤损失有机质百分比较高,幅度约50%,页岩处理培养土壤损失有机质的百分比较少,幅度约为6%;（3）通过各处理在不同水吸力下土壤持水量和蒸发观测得出,PAM与3%的风化煤处理显著提高土壤有效水含量,PAM与1%的秸秆处理和PAM与1%的油渣处理显著提高了土壤抗蒸发能力。总体上,PAM与风化煤、PAM与油渣和PAM与秸秆处理对土壤结构、土壤有机质含量、土壤水分等方面有显著改善作用。这对进一步研制具有多重功能的土壤改良剂提供参考。     

雾灵山低山区土地利用类型对土壤理化性质的影响

针对雾灵山低山区不同土地利用类型的土壤进行采样和分析,研究农田、果园、绿化林、果农间作和未利用地5种土地利用类型对土壤理化性质的影响,以期为雾灵山地区的土地合理利用和水土保持等提供科学依据.结果表明:5种土地利用类型中,绿化林的有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量均为最高,而含水量最低;果农间作的有机质、全氮、碱解氮含量最低;未利用地的含水量和容重最高,而速效磷和速效钾含量最低.不同土地利用类型土壤有机质含量随土层深度的增加而减少,而其他土壤养分含量随土层深度的增加其减少量有明显差异.同全国第二次土壤普查养分分级标准相比,各土地利用类型的土壤速效磷和速效钾含量较为丰富,全氮和有机质含量较为缺乏,其中绿化林的各养分均较为丰富.     

河西走廊沙生灌木林对风沙土理化性质的影响

在河西走廊的风沙土区域,研究了梭梭、沙拐枣、花棒3种沙生灌木林对风沙土理化性质的影响.结果表明,不同沙生灌木林的风沙土孔隙度、团粒结构、蓄水量、有机质、碱效N、速效P、速效K、土壤阳离子交换量(CEC)、枯落物积累厚度、枯落物积累干质量、持水量、最大持水率由大到小的变化顺序为:梭梭＞沙拐枣＞花棒＞沙滩(CK);风沙土容重、pH值、CaCO3、全盐由大到小的变化顺序为:沙滩(CK)＞花棒＞沙拐枣＞梭梭.梭梭灌木林密度较大,枯落物积累量亦大,对风沙土水土保持和涵养水源有重要作用.     

不同干扰对黄土区典型草原土壤理化性质的影响

以黄土区云雾山典型草原为研究对象,分析4种干扰方式(封育、封育+施肥、封育+火烧和放牧)对土壤理化性质的影响。结果表明:(1)在0-50cm土层,封育、封育+施肥、封育+火烧地的土壤容重随土层深度的增加而增加,放牧地的土壤容重随土层深度的增加而减少。其中,在0-20cm土层,放牧显著高于其他3种干扰方式,封育+施肥显著低于其他3种干扰方式;(2)在0-50cm土层,4种干扰方式的土壤含水量随土层深度的增加而增加,依次为封育+火烧>封育+施肥>封育>放牧;(3)在0-50cm土层,4种干扰方式的土壤有机质、全氮和速效钾含量随土层深度的增加而减少;火烧地的全磷含量随土层深度增加而减少,其他3种干扰方式的全磷含量呈现先增加后减少的趋势。在0-30cm土层,4种干扰方式土壤养分(有机质、全氮、全磷和速效钾)含量为封育+施肥>封育+火烧>封育>放牧,且放牧会导致0-10cm所有养分含量显著降低(P<0.01)。(4)4种干扰方式,有机质与全氮、全磷和速效钾呈极显著的正相关关系(P<0.01)。     

冻融对河北省深州市盐碱地土壤理化性质的影响

随着全球气候变暖,冻融对土壤性质的影响日益受到重视。以河北省深州市盐碱土为研究对象,通过分析土壤含水率、全持水量、容重、饱和导水率、电导率、pH和有机质的变化,探讨冻融对0—20cm深度盐碱地土壤理化性质的影响。结果表明:0—20cm土层深度,冻融增加土壤的含水率,而对全持水量的影响较小;0—10cm土层深度,冻融增加了土壤容重与pH,降低了土壤的电导率和渗透性,该层土壤水盐运移呈特殊规律,土壤含水率与电导率呈相反变化趋势;对于10—20cm土层深度,冻融增加了土壤的渗透性和有机质的含量。在相关性分析中,0—20cm土层深度土壤容重与全持水量呈极显著负相关(P0.01),与含水率呈显著负相关(P0.05),其有机质含量和导水率与其他性质无显著相关;0—10cm土层深度土壤pH与容重和含水率呈极显著相关,与全持水量呈显著相关;10—20cm土层深度土壤电导率与容重呈显著负相关,与全持水量呈显著正相关。研究结果为冻融对盐碱土影响的研究及盐碱土的改良提供科学依据。