Volatile Organic Contaminant Emissions from Wastewater Treatment Plants During Secondary Treatment

Volatile organic contaminant (VOC) emissions from wastewater treatment plants may occur through a variety of mechanisms which mainly include volatilization, evaporation, biodegradation, and photodecomposition. A mathematical model incorporating the significant factors affecting VOC emissions from a secondary treatment facilities has been developed and verified with the operational data from wastewater treatment plant in south Florida. The model includes mass transfer considerations for volatilization from clarifier surfaces and weirs, in addition to volatilization from aeration basins. A simple model such as this one can be a useful tool to estimate VOC emissions from municipal wastewater treatment plants and to evaluate the present and future state of compliance with applicable air quality standards.     

生物炭对有机无机污染物的修复作用与机理研究进展

生物炭作为高温热解下富碳、多孔的特殊结构和功能有机资源,在结构修复、吸附改良、水分持留、肥料缓释及土壤固碳减排等方面具有非常重要的作用。作为一种新型有机无机物的修复材料,生物炭由于其炭源材料、热解温度及速率各异而体现出系列吸附特征。综述了不同碳源材料置于各种缺氧热解制备条件下生成的各类生物炭对有机无机物料的吸附作用及其吸附解析机理,在此基础上,对生物炭吸附能力的科学表达形式及其应用前景进行了展望。     

美国俄亥俄州南部两种不同间伐强度对森林可燃物载量和碳的影响

本研究的目的是测定两种不同间伐强度下（70%和50%）,美国俄亥俄州南部橡树混交林森林可燃物（包括枯落物、木本、草本和倒木）碳储量和其燃烧后可能释放的碳量。研究结果表明枯落物和木本碳含量显著高于草本部分。在50%、70%间伐和对照中,森林枯落物分别占了总的橡树混交林可燃物碳储量的36.6%,50.9%和66.0%。粗木质残体分别占了58.4%,48.0%和32.6%。小的木本和草本在总的森林可燃物中占据很小比例。在50%、70%间伐和对照三种情况下,总的森林可燃物分别是54.07t/ha、41.98t/ha和20.73t/ha。如果对这些森林可燃物进行燃烧,50%、70%间伐和对照中,其森林可燃物将释放碳量分别为90.39t/ha、70.19t/ha和34.66t/ha。虽然它们之间没有产生显著的差异,但和对照进行比较,间伐后仍产生了较多的一、二级森林可燃物。在50%、70%间伐和对照中,分别产生了25.08t/ha、23.47t/ha和14.38t/ha一、二级的可燃物。计划用火在燃烧这些可燃物成分时,在50%、70%间伐和对照中,可能会分别释放41.93t/ha、39.24t/ha和23.55t/ha碳。此研究对使用计划用火来减少引起森林火灾的森林可燃物具有一定的意义。     

免耕对农田土壤N_2O排放影响及作用机制研究进展

免耕在促进农业可持续发展和有效分馏大气碳的同时还可影响土壤N2O排放,但迄今为止关于免耕对农田土壤N2O排放影响的研究结果却不尽一致,正效应间或负效应都存在。本文综述了免耕条件下土壤理化性状和生物性状的变化及其对N2O排放的影响,并指出实施免耕后土壤反硝化强度变化程度的不同是导致免耕对N2O排放影响效应不同的主要原因,最后提出了一些有待研究的问题。     

土壤团聚体中有机质研究进展

团聚体和有机质是保持土壤结构和肥力的基础,二者相互作用,不可分割,前者是后者存在的场所,后者是前者存在的胶结物质。在现有资料中,分别以团聚体和有机质为主要研究对象的报道较多,而团聚体中有机质性质的研究较少。本文从土壤有机质物理分组与化学分组相结合的角度,介绍国内外有关土壤团聚体中有机质的数量和特性及其对农业措施的响应方面的研究进展,内容包括团聚体分组、数量和稳定性,团聚体中的有机质的数量、未分组有机质的性质和腐殖物质组分的性质,颗粒分组中的有机质数量和性质,团聚体-密度联合分组中的有机质的数量和性质,不同土地利用方式和长期耕作施肥对团聚体中的有机质的影响等。以期推动不同粒级团聚体和不同HS组分相互作用及其对土壤固碳和肥力贡献研究工作的开展,为探索土壤有机质物理保护与化学保护之间的关系,揭示土壤固碳和培肥机理提供依据。     

林火对土壤有机质的影响研究综述

火干扰被认为地球化学循环和土壤碳循环的主要干扰因素,主要包括森林火灾和计划烧除。就火干扰对土壤有机质的影响进行归纳总结,火干扰对土壤有机质的影响差异很大,主要取决于火灾类型、火强度、火干扰持续时间、可燃物特性、土壤类型、土壤含水率等,高强度火灾后土壤有机质显著减少、腐殖质急剧转化成溶解性物质,火干扰土壤中各粒度级碳含量增加、游离脂肪链的长度有选择性降低、土壤芳香烃和烷基大量增加、土壤腐殖酸与富里酸中的胡敏素数量增加,更高温度下胡敏素是残留在土壤中的主要有机成分,森林可燃物不完全燃烧后经过冷凝形成黑碳;森林火灾直接杀死部分菌类,改变土壤微生物结构和营养成分,通过核磁共振光谱比较腐殖质中的有机化合物,发现火干扰土壤的腐殖质羧基缺位。根据归纳现有研究现状,并提出今后的研究重点与方向。建立火干扰后土壤有机质连续跟踪调查研究机制,土壤有机质变异数据库,加强火干扰对土壤有机质影响机理的模拟研究。     

农艺措施对土壤可溶性有机质的影响研究进展

土壤可溶性有机质(DOM)是土壤有机物中的高活性组分，在土壤养分的生物地球化学循环、重金属和有机污染物的迁移转化、土壤矿物质的活化及土壤肥力的保持等过程中发挥着重要作用。农艺措施可通过内外源同步作用显著影响土壤DOM的含量、组分及性质，本文综述了近年来相关研究中不同农艺措施下土壤DOM的变化，总结了不同耕作管理、种植制度、施肥措施以及新型土壤改良剂等对土壤DOM的影响。分析表明，免耕加秸秆覆盖方式可显著提高土壤DOM含量，与单一耕作相比轮作可提升土壤DOM含量，绿肥配施有机肥较单一化肥施用可显著改善土壤DOM的组成和结构，合理调控热解炭和水热炭等土壤调理剂的施用时间、施用量、C/N等性质可优化土壤DOM结构和性能。本综述分析了农艺措施对土壤DOM的影响效果及作用途径，指出了当前的研究热点和难点，并对未来研究方向进行了展望，可为今后合理的农艺措施管理和土壤健康调控提供科学指导。     

土壤中有机碘的转化、挥发及其影响因素研究进展

土壤中有机碘的形成、转化及挥发对自然界中碘的迁移转化、生态安全、人体健康具有重要意义。本文基于前人对土壤中碘的相关研究,介绍了土壤中碘的形态和含量,重点对碘与有机质结合生成有机碘的反应机理、土壤中碘有机化的影响因素和土壤中有机碘的挥发进行了阐述。土壤中IO₃^–、I^–发生氧化还原反应,形成中间体物质HIO、I₂,中间体通过化学转化和生物转化两种途径生成有机碘。土壤pH、氧化还原电位、有机质含量、酶活性、Fe/Mn氧化物及其氢氧化物浓度影响有机碘的形成和转化。有机碘的挥发在微生物和高等植物中主要通过在体内生成挥发性甲基碘的过程实现。     

土壤中微塑料迁移及其对有机污染物的影响研究进展

塑料的广泛使用所引发的全球性环境问题不容小觑。陆地生态系统作为微塑料的主要汇集地,是污染控制的关键。本文针对土壤环境中微塑料及其对共存有机污染物迁移的影响进行综述。土壤微塑料赋存研究发现全球土壤,尤其我国农田土壤存在不同程度的微塑料污染。微塑料的赋存,在一定程度上影响土壤理化性质及陆地生态系统的微生物群落特征。环境因素、土壤理化特征、微塑料自身特性以及生物作用等不同程度地影响微塑料在土壤环境中的迁移。微塑料可通过疏水作用、静电力、π-π键等与土壤中的共存有机污染物发生相互作用,进而影响两者在土壤环境中的迁移、共迁移、环境归趋及环境毒性。未来针对土壤中微塑料的研究方向应更多关注土壤中微塑料的精准检测与标准化、土壤中微塑料迁移模型研究、微塑料老化对其环境行为的影响研究以及微塑料与共存污染物相互作用的影响研究。     

水肥减量对设施芹菜地N2O排放的影响

为明确减量灌溉和施肥对设施菜地N₂O排放的影响,提出有效的N2O减排措施,本研究采用静态箱法,对北京郊区设施芹菜在灌溉和有机肥（沼渣）减量处理下的N₂O排放进行全生长季监测,分析灌溉和有机肥减量对土壤充水孔隙度（WFPS）、NO₃--N和NH₄+-N含量及土壤N2O排放的影响。试验为2个灌溉量和3个有机肥施用量的裂区双因素设计,具体为：常规灌溉量（H处理）下的常规施肥(HN)、减量1/3施肥(HN₃)和不施肥 (HN0),以及减量20%灌溉（L处理）下的常规施肥(LN)、减量1/3施肥(LN3)和不施肥 (LN0)共6个处理。结果表明,L处理在保证芹菜产量的前提下,对土壤充水孔隙度及无机氮含量无显著影响,但N₂O排放总量较H处理减少32.23%,达极显著水平（P＜0.01）。与常规施肥处理相比,减量1/3施肥和不施肥处理的土壤NO₃--N含量分别降低43.96%和76.42%,均达极显著水平（P＜0.01）,不同施肥量处理间土壤NH₄+-N含量无显著差异;芹菜产量随施氮量增加而增加,但减量1/3施肥和常规施肥处理对芹菜产量影响无显著差异,芹菜全生长季的土壤累积N₂O排放总量显著减少62.04%（P＜0.01）。本试验条件下,减量20%灌溉（L处理）和减量1/3施肥（N3处理）均能保证芹菜产量,显著降低芹菜地N2O排放通量,减少生产成本投入。     

土壤吸附可溶性有机碳研究进展

可溶性有机碳(DOC)是土壤有机碳(SOC)中最活跃的部分,虽然所占土壤总有机碳比例仅为0.04%~0.22%,但土壤对于DOC的吸附却被认为是深层土壤固定有机碳的主要过程。由此可见,土壤对DOC的吸附行为对于全球碳循环的研究有着深远的意义。文章以土壤对DOC的吸附行为为主体,综述了土壤对DOC的吸附特征,在此基础上总结出其吸附机理,并提出了目前研究的不足之处及对未来研究方向的展望,旨在为深入了解DOC在土壤环境中的迁移转化行为提供依据。     

沙漠化土壤有机碳研究进展

阐释沙漠化现状及沙漠化土壤有机碳特别是与粉粘土结合有机碳的变化;分析土壤有机碳损失的主要因素为风蚀、土地利用方式和气候因子;基于以上分析提出以改变管理方式为主,结合创新技术,并辅以政策导向的固碳措施;针对研究现状存在的不足,对今后的研究提出展望。     

不同环境胁迫对根系分泌有机酸的影响研究进展

综述了根系分泌有机酸种类、组成含量、来源、分析检测方法、影响因素及其作用。根系分泌有机酸是植物应对环境胁迫的一种适应性响应机制,在许多环境胁迫下诸如养分胁迫、水分胁迫和重金属胁迫条件下,植物通过根系释放有机酸到根际土壤中,不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性,还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程。通过深入研究不同环境胁迫对根系分泌有机酸的影响及机制,有助于更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制。     

Low-Molecular-Weight Organic Acids in Soils: Sources,Composition, Concentrations,and Functions: A Review

Eurasian Soil Science - The main sources of the low-molecular-weight aliphatic and aromatic organic acids (LMWOAs) in soils are plant residues, root exudates, and microbial metabolites. In the...     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

Problems and Limitations of the Dichromatometric Method for Measuring Soil Organic Matter Content: A Review

Eurasian Soil Science - The content of soil organic matter (SOM) is a fundamental characteristic of the humus status of soils. The dichromatometric method based on a significant variety of...     

土壤团聚体与有机碳稳定机制的研究进展

土壤不同稳定机制(物理、化学、生物)的有机碳是土壤中主要的物质基础,在土壤的各方面特性中都发挥着巨大的作用。土壤固定外源碳的能力与土壤中团聚体的组成息息相关。团聚体的评价指标很多,但其中应用最广泛的是:水稳性团聚体的数量、平均重量直径(MWD)、平均重量直径变化值和分形维数(fractal dimension,D)。相比土壤总有机碳(SOC),土壤物理、化学、生化的不同稳定机制团聚体有机碳在外界条件变化时,能够更好更快的反映土壤质量的变化。本文重点阐述了目前土壤团聚体形成与稳定机制以及不同稳定机制下的有机碳分离技术研究进展,并提出未来土壤团聚体与有机碳方面的研究重点。     

A New Approach for Minimizing Ammonia Emissions from Poultry Houses

The paper describes a novel approach to reduce ammonia emissions from Concentrated Animal and Feeding Operations (CAFO) in general, and from poultry houses in particular. The approach is based on installing a dedicated air capturing system on the feeding infrastructure that draws air from close to the litter. Air at these locations has NH_3(g) concentrations an order of magnitude higher than at the vents of the ventilation system. Moreover, while the dedicated waste air drawing system can work continuously, the operation of the ventilation system is intermittent and directed towards maintaining the birds climatically-comfort. The NH_3(g) rich waste air is conveyed to an acidic (0?<?pH?<?~5) bubble column reactor in which ammonia is converted to ${\text{NH}}_4^ + $ . The reactor operates in a batch mode, starting at pH?0 (1?N HCl solution) and is switched to a new acidic absorption solution just before NH_3(g) breakthrough occurs, at around pH 5. Experiments with a wide range of NH_3(g) concentrations showed that the absorption efficiency is practically 100% throughout the process as long as the face velocity is below 4 cm/s. The advantages of the method include high absorption efficiency, lower NH_3(g) concentrations in the vicinity of the birds, generation of a valuable product (a high concentration ammonia solution) and the separation between the ventilation and ammonia treatment systems. A small scale pilot operation conducted for 5 weeks in a broiler house showed the approach to be technically feasible. A larger scale pilot study is required for fine-tuned cost estimation.     

植物残体向土壤有机质转化过程及其稳定机制的研究进展

土壤有机质的数量和质量不仅是衡量土壤肥力状况的核心要素,其形成、转化及稳定过程还与全球气候变化密切相关。植物残体是土壤有机质的初始来源,但由于其腐解过程的复杂、多变性以及土壤有机质、微生物的高度异质性,植物残体向土壤有机质的转化和稳定机理尚不十分明确。本文介绍并讨论了近年来关于植物残体向土壤有机质转化相关研究的新发现,探讨了微生物源和植物源有机质对土壤有机质的贡献,概述了土壤有机质形成的微生物驱动机制,并综述了植物残体输入后土壤有机质稳定性的相关研究,最后对该研究领域未来的发展进行展望,以期能够为科学地提高土壤的固碳能力提供参考。