不同添加剂对蔬菜重金属Pb的调控机理研究

通过野外调查与盆栽试验相结合,探讨配合施用石灰、腐殖酸和膨润土3种抑制剂对降低莴笋可食部分铅含量的最佳效果,找出最优先控制的蔬菜和最优化控制的元素.研究结果表明:配合施用腐殖酸、膨润土及石灰修复同时受Pb污染的土壤,既可保证作物不减产,又能大幅度降低蔬菜可食部分重金属的含量.石灰、膨润土按1:10配施与污染黄壤上,可使莴笋生物量增产22.8%,同时降低其可食部分Pb含量分别达到20.0%～54.0%.按1:5:5配施腐殖酸、膨润土和石灰,仍可保持蔬菜产量不减,并明显降低莴笋吸收的Pb量.铅含量分别降低了41%～48%,40%～46%.     

外源磷在三峡库区典型土壤中的活性演变及形态转化

三峡库区消落带土壤周期性淹水—出露对磷素迁移循环和水体负荷具有重要影响。以三峡库区消落带广泛分布的紫色潮土和灰棕紫泥土为对象,通过室内模拟培养实验,探讨不同饱和度外源磷在两种土壤中的活性变化与形态转化特征。结果表明:(1)外源磷进入土壤后,表征土壤磷活性的有效磷(Olsen-P)含量及磷素释放能力呈指数型衰减,可用指数方程C_t=ae~(-kt)+b拟合,拟合度均在94%左右。(2)外源磷在灰棕紫泥土中较在紫色潮土中能够保持更高的活性,同时也具有更高的渗漏淋失与释放风险。50%Q_m(最大吸附量)是两种土壤Olsen-P与磷素平衡解吸量的突变点,当磷素吸持饱和度≥50%时,土壤磷活性与渗漏淋失风险将明显增大。(3)Olsen-P与磷释放量在p0.01水平上呈显著正相关,两者可用线性方程良好拟合,因此可用Olsen-P含量表征土壤磷素释放潜势。(4)外源磷进入土壤后,主要转化为活性较高的Ca_2-P和Ca_8-P,约占施入量50%~60%;其次是Al-P和Fe-P,约占施入量的30%左右,闭蓄态磷(O-P)和Ca_(10)-P变化不明显。(5)Ca_2-P是决定Olsen-P和磷素解吸能力的主要形态,对两者均起正向直接作用。     

土壤胡敏酸对Pb的吸附特征与影响因素

采用Pb离子选择电极研究了Pb离子在胡敏酸上的吸附量和动力学特性,以及溶液pH、温度、离子强度对吸附的影响。结果表明胡敏酸对Pb离子的吸附量随着溶液pH增加而增大。当pH<4.00,符合Linear等温吸附式(r=0.9581～0.9547);当4.00≤pH≤7.00时,符合Langmuir等温吸附式(r=0.9776～0.9998)。温度降低,吸附量增加;离子强度增加,吸附量增加。胡敏酸与Pb离子作用的条件稳定常数随溶液pH增大而增加,但pH<4.00和4.00≤pH≤7.00这两个pH段增长规律明显不一致,说明在这2个pH段,存在不同的反应机制。胡敏酸结合1个Pb离子所释放的H+平均数小于1,且与溶液温度、离子强度有关。     

几种胡敏酸还原容量的表征与比较

还原容量(RC)是衡量胡敏酸(HA)还原特性的重要指标。采用饱和H2振荡法和土壤溶液法对HA分别进行化学和微生物预处理,分别以硝酸铁(Fe(NO3)3)、柠檬酸铁(FeCit)作电子受体,测定了三种HA(上海巨枫SH,天津光复TJ,缙云山JY)的本底还原容量(NRC),化学还原容量(CRC),微生物还原容量(MRC)。对不同电子受体条件下、不同初始状态和不同种类的胡敏酸的RC进行比较。结果表明:三种HA中,以缙云山土壤提取的胡敏酸RC值最高,还原容量最大,分别为20.21±0.26 mmolc mol-1 C(NRC)、26.02±1.12 mmolc mol-1 C(CRC)和29.29±1.56 mmolc mol-1 C(MRC)。两种电子受体中,采用Fe(NO3)3得到的RC明显高于在FeCit条件下。另外,溶液态HA的RC明显高于固态。由此证明胡敏酸还原容量是一个相对量;其容量大小不仅和自身结构、性质有关,也受到HA初始形态和不同电子受体的影响。对比三个还原容量指标发现CRC和MRC显著大于NRC,而CRC和MRC之间无明确大小关系,因此用CRC来表征HA被微生物还原后的还原容量(MRC)还需作进一步验证。     

铁、锰、铝氧化物固体吸附剂对胡敏酸和富里酸吸附机理研究

研究了Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对胡敏酸和富里酸的吸附机制和影响因素。结果表明:相同pH下,Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对腐殖酸的吸附量随着腐殖酸(胡敏酸HA和富里酸FA)有机碳浓度的增加而增加;不同pH下,对HA的吸附量依照pH3·0>pH5·0>pH7·0的顺序递减。相同pH下,随着HA有机碳浓度的增加,三种固体吸附剂对HA的吸附百分率减小。相同pH下,三种固体吸附剂对FA的吸附百分率呈单峰形,随着酸度的降低,峰位向添加的有机碳低浓度处迁移。吸附量用Langumuir方程拟合能得到极显著相关的方程,在相同pH下,三种固体吸附剂吸附HA的最大吸附量Smax和吸附亲和力常数K小于FA,而标准自由能变ΔGmo却略大于FA;298·2K温度下,三种固体吸附剂吸附胡敏酸和富里酸的ΔGmo<0,表明在等温等压不做非体积功情况下吸附是自发进行的反应。     

腐殖酸-金属离子反应动力学特征与稳态指标的探讨

采用经改良的电位滴定法研究了腐殖酸与质子和钙离子反应的动力学特征 ,在恒温和连续通氩气保持严格无氧条件下 ,用标准酸将腐殖酸从中性滴定至pH2 6左右 ,在每一滴定点的反应动力学可分为快反应和慢反应两个阶段。各阶段体系的氧化还原电位 (ER)和玻璃电极电位 (EG)的变化可用松弛动力学方程Y =Y0 EXP(-t/τ)描述。在一定条件下 ,在慢反应阶段可观察到明显的震荡反应 ,表明腐殖酸体系为非平衡体系。腐殖酸与钙离子的反应是受扩散控制的慢反应过程。反应达到稳态后 ,ER 和EG 呈线形依托关系 ,其斜率ΔER/ΔpH(4 5 3± 1mV/pH)随腐殖酸和支持电解质不同变异甚小 ,可作为腐殖酸—金属离子反应的稳态指标。据此研究了腐殖酸的质子反应特征 ,获得了重现性很好的试验结果。表明供试腐殖酸存在HA、H2 A、H3A和HA2 四种类型配位基团 ,其表观解离常数 (pK)分别为 5 79～ 5 82、3 77～3 84、1 64～ 1 71和 2 75～ 2 79。     

无公害蔬菜无土栽培基质理化特性研究

以煤渣、珍珠岩和菌渣为供试材料,将其配制成复合基质,以莴笋为供试蔬菜,研究了各复配基质的理化特性、重金属含量、营养元素的变化及其对莴笋品质的影响.结果表明:有机-无机基质 J3(煤渣:珍珠岩:菌渣＝1:1:4)的各项指标都优于其它几种基质,栽培出的蔬菜 NO-3,重金属含量低,栽培后基质营养元素含量仍很高,可作为多茬栽培的基质,是较为理想的无土栽培基质.     

城市生态与绿地规划专题研究

绿地是城市生态系统的重要组成部分。随着城市化进程的加快，城市生态系统结构和整体功能受到了影响。从系统论和生态学方面，对城市生态进行系统化分析，指出绿地子系统的恢复功能，并依据规划原则，探讨了未来绿地规划的发展方向。     

三峡库区消落带沉积物与土壤磷形态及分配特征研究

应用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT)对三峡库区典型消落带表层新生沉积物及土壤中形态磷进行分级测定,并探讨形态磷之间及其与有效磷和样品理化性质(有机质和铁)之间的相关性。结果表明:消落带沉积物及土壤中总磷(TP)含量分别在435.1~970.0,152.8~1 022.7mg/kg之间,均值分别为(713.6±124.3),(547.5±169.7)mg/kg,沉积物中TP含量远高于土壤,显示了新生沉积物吸附磷的能力高于土壤。无机磷(IP)是沉积物及土壤中磷的主要形态,分别占TP的78.2%,74.2%;有机磷(OP)只占较小的比例。沉积物及土壤中钙磷(Ca—P)是IP的主要赋存形态,Ca—P/IP均值为73.6%,74.1%,而铁/铝磷(Fe/Al—P)占IP比重仅为26.4%,25.9%。沉积物及土壤中有效磷(Olsen—P)含量分别在4.43~45.50,2.88~41.84mg/kg之间,其中分别有29.6%,11.1%的样品超过土壤磷素淋失的Olsen—P临界突变点(25mg/kg)。回归分析表明,沉积物中Fe/Al—P和OP是Olsen—P的主要贡献者,而Ca—P对Olsen—P的贡献很小;土壤中仅Fe/Al—P对Olsen—P有较大贡献。相关分析表明,有机质与OP呈极显著正相关,说明有机质的输入可促进OP的累积;TP、Fe/Al—P、Ca—P与无定形态铁(Fe_o—Fe_p)、有机络合态铁(Fe_p)呈显著正相关,表明Fe_o—Fe_p和Fe_p可促进沉积物及土壤的固磷作用。     

土壤改良剂聚丙烯酰胺对紫色土物理性质及其空间变异的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种良好的土壤改良剂.对土壤结构的改善及其土壤对水分和养分的保持发挥了巨大作用,为了研究PAM对紫色土物理性质及其空间变异的影响.进行了野外径流小区试验.试验采用PAM的4种施用模式,包括A模式(浓度为30 g/m~3PAM液施)、B模式(浓度为60 g/m~3PAM液施)、C模式(浓度为30g/m~3PAM液施结合添加剂)、D模式(浓度为60 g/m~3PAM液施结合添加剂),并对紫色土坡面及其不同坡位的土壤水稳性团聚体、机械组成、容重、初始含水率以及土壤渗透率进行了测定.结果表明,C模式对促进>0.25mm水稳性土壤团聚体形成最明显,增大了23.87%,而相同模式下的不同坡位>0.25 mm水稳性团聚体含量的增量排序均为:上坡>中坡>下坡;4种模式在坡面及其不同坡位都促进了土壤中砂粒、粘粒的增加和粉粒和土壤容重的减少,其促进作用为:C模式>B模式>A模式>D模式;在坡面位置C模式分别提高初渗速率和稳渗速率1.790 mm/min和0.701 mm/min,同一模式下,土壤稳渗率的增量表现为:上坡>中坡>下坡.因此适当浓度的PAM结合添加剂的方式对紫色土物理性质的改良效果最好.