外源砷在土壤中的老化及环境条件的影响

砷及重金属元素从环境进入土壤后,其可浸提性、可交换性、生物有效性或毒性均会随时间的延长而缓慢变化,即发生所谓的"老化"。本文对外源砷进入土壤后老化的过程、影响因素、机理等进行了较系统探讨,可为相关研究提供参考。     

不同浸提剂对几种典型土壤中重金属有效态的浸提效率研究

测定了7种浸提剂对3种类型土壤中重金属元素Cu、Pb、Cd的浸提量，分析了不同土壤类型条件下Cu、Pb、Cd元素间和不同元素下土壤间浸提率的相关性。结果表明，在7种浸提剂中，EDTA-2Na的浸提效率最高，是最适宜的浸提剂；同种土壤类型条件下，重庆紫壤、河南潮土中重金属Cu、Pb、Cd元素之间的浸提率呈现出浸提率变化相同的趋势。对于同种重金属而言，Cu、Pb在湖南红壤与重庆紫壤、重庆紫壤与河南潮土之间的浸提率呈现出浸提率变化相同的趋势。     

几种典型土壤中NPK肥料交互作用对全N的影响

采用3种典型土壤:河南封丘石灰性潮土、江苏常熟中性黄泥土及江西鹰潭红壤,研究室内纯培养过程中N素在土壤中的转化及其受PK影响的规律。全N研究结果表明:外源铵态N在土壤中极易通过挥发、硝化和反硝化等途径而减少。随培养时间的延长,土壤中全N(不包括硝态N)均呈下降趋势,其中黄泥土和潮土的降幅大于红壤。施N条件下,PK肥的施用对氮的转化也有一定的影响,施P处理的石灰性潮土中全N高于不施P处理的。     

有机物料对土壤中外源铜形态及土壤化学性质的影响

在室内培养条件下 ,运用连续提取法研究了稻草、紫云英、猪粪对红壤、潮土中外源铜的形态及土壤化学性质的影响。结果表明 ,经过1个月培养后 ,两种土壤中外源铜主要以有机结合态铜为主 ,交换态铜的消长主要取决于有机结合态铜。在潮土中添加稻草和紫云英能比在红壤中添加稻草和紫云英更有效地降低交换态铜的含量。添加3种有机物料可以提高两种土壤中活性铁、活性硅、有机碳和pH。结果也表明交换态铜与土壤活性铁、活性锰呈正相关 ,与有机碳和pH、活性硅呈负相关 ;紧有机质结合态铜与pH呈正相关。     

两种土壤中邻苯二胺对铜离子吸附-解吸平衡影响的研究

采用室内测试方法,研究了低浓度的外源铜离子在两种不同性质土壤中的吸附、解吸过程及其受邻苯二胺的影响。结果发现,外源铜离子在红壤中的吸附随pH的变化明显变化,而在黑土中的吸附则随pH变化改变较小,吸附在红壤中的铜较吸附在黑土中的铜更易于解吸。有机物邻苯二胺对铜在两种土壤中的吸附和解吸过程产生了明显影响,酸性条件下邻苯二胺的存在增加了红壤对铜的吸附量,但同时也增加了铜的解吸百分数。而邻苯二胺基本不改变铜在黑土中的表观吸附量,但显著影响铜的解吸百分数。     

几种典型土壤中氮磷钾肥料交互作用对碱解氮的影响

采用河南封丘石灰性潮土、江苏常熟中性黄泥土及江西鹰潭红壤3种典型土壤,研究室内纯培养过程中碱解氮在土壤中的转化及其受磷钾影响的规律。结果表明,外源铵态氮在土壤中极易通过挥发、硝化、固定等途径而减少。不施氮条件下,随培养时间的延长有效氮呈轻微下降趋势,且磷钾对有效氮无明显影响。施氮条件下,随培养时间的延长有效氮显著下降,磷钾对有效氮的转化也有一定的影响,施钾比不施钾降低了黄泥土中碱解氮的含量,施磷处理的石灰性潮土中碱解氮高于不施磷处理。     

外源Pb对不同水稻品种籽粒中Pb含量的基因型差异研究

采用田间小区试验方法,选用福建省大面积推广应用的7个水稻品种为试材,在外施PbCl_2不同处理条件下,研究了不同基因型的水稻稻米对蕈金属元素Pb的吸收累积差异.结果表明,在不同浓度的Pb处理下,水稻糙米中Pb含量在品种间存在显著差异,而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属Ph的敏感性不同,以此可找出适合污染地区种植的品种.     

长期不同施肥下我国3种典型土壤重金属的累积特征

采用现场采样及室内分析测试方法,观测了1989年开始的红壤、黑土和灰漠土17 a不同施肥(不施肥、施用化肥、化肥与有机肥配施和单施有机肥)下重金属元素Cu、Cd、Zn、Pb和Cr含量随时间序列的变化,阐明长期施肥下3种土壤中重金属元素的累积变化过程和富集特征.结果表明,灰漠土各处理的重金属含量在17 a间持平;红壤和黑土中Zn、Pb和Cr含量17 a间没有显著变化,各个处理间也没有显著差异,但施用有机肥处理的Cu和Cd含量则显著增加,其快速增加期起始于试验开始的5～6 a后.其中红壤Cu含量在1996年之后的3 a中由41 mg·kg-1左右快速增加到64 mg·kg-1左右,之后在高浓度持平;Cd含量则在最近的10a中从0.20～0.30 mg·kg-1直线上升到1.30～1.50 mg·kg-1.黑土Cd在6 a中快速增加了2.4倍和1.4倍,2000年后在高浓度基本持平.红壤的Cu和Cd、黑土的Zn和Cd之间存在极显著正相关关系,表明其可能来源一致.长期施用有机肥是红壤和黑土中重金属显著富集的重要原因,有机肥的质量对土壤重金属的累积起重要作用.     

我国典型农田土壤中Cr(Ⅵ)的老化过程及主控因子

土壤性质对外源Cr(Ⅵ)的老化具有重要影响。我国土壤类型多样,对Cr(Ⅵ)在不同农田土壤中的老化过程及主控因子的研究尚不完善。本研究采集了我国12种性质不同的农田土壤,采用0.05 mol·L^-1 EDTA作为有效态提取剂,耦合HPLC-ICP-MS联用技术、动力学模型拟合和多元线性回归等手段,探讨了外源Cr(Ⅵ)在老化过程中有效态Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)动态变化过程及主控因子。结果表明,外源Cr(Ⅵ)添加到土壤后起初60 d,土壤中有效态Cr(Ⅵ)从6.71%~68.71%迅速下降到4.53%~45.17%,之后趋势变缓并逐渐平稳(3.25%~34.35%)。二级动力学模型可以较好地描述所有土壤中有效Cr(Ⅵ)的老化过程(R^2>0.99);土壤性质与二级动力学模型中老化速率的逐步回归分析结果表明,土壤pH是控制Cr(Ⅵ)老化速率的主控因子。基于二级动力学模型,推导得出Cr(Ⅵ)进入土壤后的近似老化平衡时间为6~158 d,其主控因子为pH和有机质。此外,Cr(Ⅵ)老化过程中,还原产生的有效态Cr(Ⅲ)在2 d到30 d呈现快速上升,到达最高值(0.27%~3.27%)后迅速下降,最后趋于稳定(0.01%~2.19%),其老化过程可能与Cr(Ⅵ)的还原与老化及Cr(Ⅲ)自身老化有关。     

玉米种子老化过程中抗氧化酶活性的变化

以玉米自交系Mo17和478种子为试材,通过(58±1)℃人工热水老化处理,进行玉米种子超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸专一性过氧化物酶(APX)活性变化的分析研究。结果显示,玉米种子老化过程中SOD活性随老化时间的延长呈现缓慢上升的趋势;CAT,POD和APX活性随着老化程度的加深而下降;2个玉米种子的SOD和POD活性数值相近,但478种子的CAT活性高于Mo17,而APX活性却低于Mo17;玉米种子老化过程中抗氧化酶活性变化达到显著差异水平。     

江西省典型水稻土对铅的吸附解吸特性研究和环境风险评估

【目的】研究江西省典型水稻土对铅的吸附解吸特性.【方法】以江西省2种典型水稻土(潜育型、潴育型)为试材,采用振荡平衡法研究铅在水稻土中的吸附-解吸特性,并利用保留因子对铅在水稻土中的环境风险进行评估.【结果】潴育型水稻土的吸附能力较强,明显大于潜育型水稻土,但潴育型水稻土的解吸能力小于潜育型水稻土,各初始浓度下,潜育型水稻土的解吸率为4.88%~28.81%,而潴育型水稻土解吸率为4.90%~20.56%;2种水稻土对铅的吸附用Freundlich方程拟合效果相对较好;铅的环境风险随铅含量的升高先减小后增大,且潜育型水稻土大于潴育型水稻土.【结论】研究表明与潴育型水稻土相比,潜育型水稻土更容易受铅的污染.     

红壤和潮土添加不同生物质炭后等温吸附磷酸盐的变化

为了解不同生物质炭对土壤等温吸附磷酸盐的影响,选取桃木、花生壳和玉米秸秆,在300和500℃下通过慢速热裂解制备生物质炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%质量比加入到红壤和潮土中,经过4次干湿交替平衡后,加入系列磷酸盐溶液,测定其等温吸附特征。结果表明:1)所有土壤磷酸盐等温吸附行为均可用Langmuir方程进行拟合,添加活性炭均降低了红壤和潮土的等温吸附参数,而添加生物质炭显著地提高了红壤磷酸盐最大吸附量(q_m),q_m值平均提高了11%;但潮土的q_m值显著降低,平均降低了30%,而K_L(Langmuir等温吸附常数)和最大缓冲容量(MBC)平均分别提高了179%和69%。这说明生物质炭对磷酸盐等温吸附的影响不仅取决于土壤属性,而且与生物质炭特性及其用量也存在一定的联系,q_m值与K_L及MBC值之间的关系就反映出这种复杂性,相关的机理还有待进一步研究。     

红壤性水稻土稀土组分与土壤特性物质的关系

测定了具有代表性的 3种水育型 4种母质发育的红壤性水稻土及起源土壤的稀土体系 [稀土元素总丰度 (∑ REE)、轻稀土丰度 (∑ LREE)、重稀土丰度 (∑HREE) ]、土壤颗粒组成、有机质体系、铁氧化物体系主要组分和土壤 p H值 ,并分析了 REE体系与这些土壤特性物质的相关性 .结果表明 :(1 )土壤 ∑REE和 ∑LREE均与土壤砂粒含量呈显著负相关 ,与粘粒含量呈显著正相关 ;∑LREE对 ∑REE消长变异的影响大于∑ HREE.(2 )土壤∑ REE和 ∑LREE均与土壤腐殖质及富里酸含量呈显著正相关 ,与胡敏酸含量相关性不显著 .(3 )土壤∑ REE与土壤全铁 (Fet)呈极显著正相关 ,∑REE及 ∑LREE均与晶质铁 (Fec)相关性强 .(4 )土壤酸度对∑ REE、∑ LREE、∑ HREE的影响不显著     

铅在不同污染级土壤中的环境风险

根据EuropeanCommunitiesBureauofReference提出的BCR法加以改进,对不同铅污染程度土壤中Pb的有效态和4种化学形态含量进行分析,比较红壤和水稻土两种土壤类型之间有效态及分级中存在的差异;利用污染因子风险评价法(Cf)和风险评价代码法(RAC)评估土壤污染的环境风险。结果表明,红壤和水稻土中铅的有效态含量均随着污染程度加深而显著提高,但在污染为重度时其占总量的比例较之低度污染分别下降了18.7%和23.0%。对土壤进行BCR分级后,不同形态含量随污染程度的加深而有所增加,在比例上呈现可还原态残渣态可氧化态酸可提取态,在重度级污染时,残渣态所占比例大幅提高,生物有效性降低。Cf值和RAC环境风险评估中,低、中、重度铅污染土壤均为轻度和中度风险,特别是重度污染红壤与水稻土Cf、RAC环境风险均为轻度。另外,pH值影响重金属形态的分布,pH值降低,生物有效性提高。     

青菜对三种土壤中典型抗生素的累积规律研究

为探究青菜对不同类型土壤中不同种类抗生素的吸收和累积特性,通过盆栽实验,观察了三类土壤（黄褐土、砂姜黑土、红壤）中磺胺二甲嘧啶（SM2）、磺胺甲噁唑（SMZ）、四环素（TC）、土霉素（OTC）4种典型抗生素在青菜中的累积规律。结果表明：青菜累积三类土壤中4种抗生素的含量均在第10天达到最高后逐渐下降;青菜中抗生素的含量随着土壤中抗生素初始含量（0.1~25.0 mg·kg^-1）的增大而增大,抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜中累积的抗生素含量显著高于其他低浓度处理组（P<0.05）;土壤中抗生素初始含量为25.0 mg·kg^-1时,青菜从不同类型土壤中吸收同种抗生素的含量差异较大,排序为红壤（SM₂ 14 993.6μg·kg^-1、SMZ 12 199.2 μg·kg^-1、TC 646.1 μg·kg^-1、OTC 967.6 μg·kg^-1）>黄褐土（SM₂ 12 598.1 μg·kg^-1、SMZ 11 678.5 μg·kg^-1、TC463.5 μg·kg^-1、OTC 663.8 μg·kg^-1）>砂姜黑土（SM₂ 9 510.4 μg·kg^-1、SMZ 3 666.9 μg·kg^-1、TC 58.8 μg·kg^-1、OTC 90.5 μg·kg^-1）,土壤pH和有机质含量是影响青菜从土壤中累积抗生素的重要因素;在同类土壤中,青菜对不同抗生素的累积顺序为SM₂>SMZ>OTC>TC,导致青菜对不同抗生素累积差异的原因,除了土壤对四环素类抗生素（TCs）的吸附能力强于磺胺类抗生素（SAs）外,还与不同抗生素的理化性质（分子结构、形态）有关。青菜能吸收土壤中的抗生素,在移栽后第10天青菜中抗生素的含量最高,青菜易从酸性土壤（红壤）中吸收抗生素,中性土壤（黄褐土）次之,碱性土壤（砂姜黑土）最低,且青菜对SAs的累积能力强于TCs,土壤中抗生素的初始含量越高,青菜中抗生素的含量也越高。     

黑龙江省黑土、草甸土耕地土壤与荒地土壤水分入渗试验研究

采用双环法对黑龙江省的黑土和草甸土两种土壤,分耕地和荒地两种利用类型进行试验研究。相关分析结果显示,土壤稳定入渗速率与非毛管孔隙度、土壤容重都表现出极显著的相关性,与初始含水量表现出显著相关性。稳定入渗速率与土壤容重呈负相关,与非毛管孔隙度和土壤初始含水量呈正相关。选择初始入渗速率、稳定入渗速率、达到稳定入渗所用时间和至稳渗的入渗量四项指标进行灰色关联评价。结果表明,两种土壤在0~20 cm层荒地的入渗性能明显优于耕地,而在20～40 cm层黑土耕地的相对入渗性能有所好转,但总体上看,荒地仍然优于耕地。40~60 cm层耕地和荒地间并无明显差异。由此可见长年耕作对耕层土壤的水分参数造成了不良影响。     

生物炭对铅矿区污染土壤修复效果的稳定性研究

为探究生物炭钝化修复铅矿区污染土壤的稳定性以及对土壤质量的影响,采集了山西省某铅矿区表层土壤,将500℃下制备的麦秆生物炭和玉米秆生物炭按照0 （对照）和5%质量比分别添加到污染土壤中进行30 d恒温恒湿、30轮（历时30 d）干湿交替和冻融循环3种老化试验。结果表明： 3种老化条件下,玉米秆生物炭对土壤中Pb的钝化效果均好于麦秆生物炭,与各自对照相比,添加玉米秆生物炭处理Pb的有效态含量分别下降了47.4%、16.1%和45.0%。3种老化条件下,玉米秆生物炭未对基于蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性的土壤酶综合活性指标产生负面影响。因此,玉米秆生物炭比麦秆生物炭具有更高的用于原位修复铅矿区污染土壤的潜力。     

施用生物炭对2种典型土壤养分有效性及肥力特征的影响

为探究我国酸、碱2种典型土壤养分有效性和肥力特征对生物炭（BC）的响应,以新疆盐渍灰漠土和湖北酸性红壤为供试土壤,设置4个生物炭（玉米秸秆原料）水平：C0（0%）、C0.5（0.5%）、C1（1%）和C2（2%）,进行为期60 d包括4个动态取样时期（1 d、10 d、30 d、60 d）的土壤培养试验。测定土壤基本理化性质、盐分、养分含量和土壤胞外酶活性,考察酸、碱2种土壤养分有效性及肥力特征对不同生物炭施用水平的响应。结果显示,施用生物炭能够改善2种土壤的理化性质,并提高土壤养分含量。施用2%生物炭使酸性红壤pH显著提高0.14个单位,使盐渍土pH显著降低0.18个单位;与C0相比,施用2%生物炭后导致酸性红壤和盐渍土的有机质和速效钾含量分别显著提高71.25%、59.65%和142.31%、36.85%。与C0相比,施用2%生物炭,酸性红壤水溶性钾含量在培养10 d时增幅最大,为238.10%,盐渍土在培养1 d时增幅最大,为47.50%;同时,红壤交换性钾含量在培养60 d时增幅最大,为127.88%,盐渍土在培养1 d时增幅最大,为31.58%。在培养60 d时,施用2%生物炭使盐渍土的非交换性钾含量降低7.62%。施用生物炭显著增加红壤的水溶性镁含量和钾钠比（K⁺/Na⁺）。在盐渍土中,还显著降低钠吸附比（SAR）和水溶性钠含量,施用0.5%的生物炭显著提高水溶性钙及水溶性镁含量,相对C0处理分别增加4.90%和2.80%。另外,施用生物炭导致2种典型土壤胞外酶活性均有所降低,通过冗余分析发现土壤胞外酶与速效钾、水溶性钾及SAR呈正相关关系且相关性较强。结果表明,施用生物炭可以提高2种典型土壤养分有效性,速效钾和水溶性钾为土壤肥力的关键驱动因子;通过生物炭的强吸附以及盐分离子间的置换作用,减少Na⁺的盐碱胁迫效应,对提高2种典型土壤的肥力特征有着积极效应。     

杭州城市土壤铅的化学形态和可溶性研究

杭州城市土壤总铅含量在空间上有很大的变异,在3.61与1044 mg/kg之间.土壤总铅平均含量:商业区(728 mg/kg)＞工业区(105 mg/kg)、风景区(100mg/kg)＞居民区(37.0 mg/kg)＞农业区(23.6 mg/kg);城市土壤中铅的积累主要与机动车尾气排放有关.土壤Pb主要以氧化物结合态、有机质结合态及残余态为主,酸可溶性铅的比例较低;土壤水可溶性铅的含量在258μg/kg以下.在pH4～8的范围内,土壤铅的溶解度很低,铅溶出量占总铅的0.21%以下.因此目前杭州市土壤铅的环境风险较小.     

有机酸对As(Ⅴ)在土壤中老化的影响

为了明确不同类型有机酸对土壤中砷释放及迁移转化等行为的影响,应用模拟试验方法,研究了添加乙酸、草酸、柠檬酸和腐植酸对砷在第四纪红壤中老化的影响。研究结果表明,在温度为25℃、湿度为最大田间持水量70%条件下,有机酸类型对砷在第四纪红壤中老化过程的影响不显著,但有机酸添加量对培养期间土壤有效态和结合态砷的含量具有显著影响。当乙酸的添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)在土壤中的老化均有抑制作用;添加量达到200 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用。而草酸和柠檬酸的添加量为50 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用;添加量为100、200 mg·kg~(-1)时均抑制As(Ⅴ)的老化。腐植酸对外源砷在土壤中的老化具有抑制作用,且其对砷老化的影响远大于其他类型有机酸。当添加量在50~200 mg·kg~(-1)时,乙酸和草酸对土壤中专性吸附态砷含量有显著影响;添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,柠檬酸和腐植酸对弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷均有显著影响;添加量为200 mg·kg~(-1)时,乙酸、柠檬酸和腐植酸对结晶水合铁铝氧化物态砷影响显著。综上,在本试验条件下,As(Ⅴ)在第四纪红壤上老化不受有机酸类型的影响,而受有机酸添加量的影响。