小麦秸秆生物质炭对碱性土壤中油菜生长和镉吸收的影响

为探讨小麦秸秆生物质炭对镉（Cd）污染碱性土壤的修复效果,采用序批式吸附试验和Cd污染土壤盆栽试验,研究了小麦秸秆生物质炭施用（1%,m/m）对碱性土壤吸附Cd的影响,以及对Cd污染土壤中油菜生长和Cd吸收的影响。结果表明：Cd在生物质炭上的吸附等温线非线性较强,生物质炭对Cd的表面吸附起主导作用,Cd在生物质炭上的分配系数（K_d）是在土壤上的1.5~3.0倍。生物质炭施用可促进土壤对低浓度Cd的吸附,0.1 mg·L^-1平衡浓度下K_d值提高了19.5%;生物质炭施用可抑制土壤对高浓度Cd的吸附,在10 mg·L^-1条件下K_d值降低了37.2%。生物质炭施用对土壤pH值影响不显著,但缓解了Cd污染对油菜生长的抑制作用,油菜生物量最高提高了45.0%,也抑制了油菜对Cd的富集,油菜富集Cd的量最高降低了40.6%;CaCl₂、Mg（NO₃）₂、NH₄OAC、HCl、DTPA和BCR1作为提取剂提取出土壤中Cd的量与油菜地上部分吸收Cd的量相关性较强（线性回归方程决定系数R²> 0.8）,而Mg（NO₃）₂萃取出土壤中Cd的量更能预测油菜地上部分吸收Cd的量。研究表明,小麦秸秆生物质炭有利于降低碱性土壤中Cd的生物有效性,但并非通过提高土壤pH值和吸附能力来实现。     

不同年限设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的研究

为探讨不同种植年限和设施菜地番茄细胞壁果胶Cd累积的关系,以种植年限为2年和14年设施菜地番茄为研究对象,测定了不同种植年限下番茄茎、叶细胞壁果胶含量,并对细胞壁果胶含量、果胶甲酯酶(PME)活性与种植年限及Cd累积量之间的相关性进行了分析。结果表明,随着种植年限的增加,番茄植株各器官Cd累积量均有所增加;种植14年设施菜地番茄茎中Cd累积量比种植2年的增加了24.55%,叶片中Cd累积量增加了45.96%;种植14年设施菜地番茄茎细胞壁Cd累积量增加了61.86%,叶片细胞壁Cd累积量增加了57.46%;不同种植年限设施菜地番茄茎和叶细胞壁果胶Cd含量也存在极显著差异(P0.05)。另外,随着种植年限的增加,番茄茎、叶细胞壁果胶含量和PME活性随之升高:与种植2年相比,种植14年设施菜地番茄茎中果胶含量提高了104.51%,叶片果胶含量提高了127.45%;种植14年设施菜地番茄茎中PME活性提高了10.56%,叶片PME活性提高了9.39%。果胶含量及PME活性和细胞壁Cd累积量呈正相关。研究发现不同年限设施菜地土壤全Cd和有效Cd含量有所不同,影响着番茄不同器官果胶含量及PME活性,说明细胞壁果胶在缓解番茄Cd毒害中起着一定的作用。     

矿区土壤重金属污染修复技术研究进展

矿产资源是人类经济社会发展的重要物质基础,然而在矿产资源的开采过程中,重金属等污染物在土壤环境介质中迁移,最终对矿区生态环境和人体健康造成严重威胁。矿区地质地貌复杂、土壤理化性质变异性大、污染物迁移转化过程复杂、现有土壤污染修复不彻底等成为矿区土壤污染修复主要限制因素。本文通过分析近年来矿区土壤污染修复研究成果,系统提出了构建地形地貌修复基本理念,综述了原位提取、钝化、纳米材料、联合修复以及新理念五类矿区土壤重金属污染修复技术的研究现状和最新研究进展,归纳总结了现有技术的适用范围和优缺点,提出了矿区土壤污染修复技术的未来发展方向,旨在为矿区重金属污染土壤修复的研究与实践提供理论参考。     

定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

为定量研究生物炭对镉(Cd)的吸附作用,以灰分含量不同的小麦秸秆(W)和猪粪(P)为原材料,分别在300℃和700℃下热解制备4种生物炭(WBC300、WBC700、PBC300和PBC700),定量分析了生物炭对Cd的吸附作用。结果表明:除灰后生物炭对Cd的吸附能力显著下降38.5%～83.0%,且除灰处理对BC700影响较BC300大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd,有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd初始浓度为200 mg·L-1条件下,沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300吸附Cd的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%,PBC700分别为91.9%、5.10%和2.96%,WBC300分别为23.9%、36.2%和39.9%,WBC700分别为63.5%、21.8%和14.7%。研究表明,随着生物炭热解温度的升高,沉淀作用在生物炭吸附Cd的过程中贡献率升高,而离子交换作用和络合作用贡献率下降;无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd的主要机理。     

基于WASP模型的灞河流域氨氮水质达标管理方案研究

基于WASP(the water quality analysis simulation program)模型,采用马渡王水文站近20年(1991年—2010年)50%保证率下的日径流数据,结合流域2015年点源、非点源排污现状,建立灞河流域一维水质模拟预测模型。基于基础情景和污染负荷削减控制情景(情景B-情景C-情景D)4种方案,分析了研究河段水质达标状况。基础情景A分析表明,全流域河段达标率在枯水期为38.45%,平水期为22.35%,丰水期均不达标。情景B-C-D结果表明,削减负荷在一定程度上保障了研究河段氨氮指标达标率,模拟年3个水期河段达标率在80%左右。     

基于AnnAGNPS模型的罗李村子流域水文模拟与评价

以灞河上游罗李村子流域为研究区,基于子流域2001—2010年日尺度气象水文数据和流域地形、土壤和土地利用数据,构建了AnnAGNPS（Annualized Agricultural Non-point Source Pollution model）模型数据库,确定了最优子流域划分方案,模拟了流域年、月、日尺度径流变化。结果表明:（1）当临界源面积（CSA）取100 hm²,最小初始沟道长度（MSCL）取70 m时,模型将流域划分为1 030个分室,420个沟道,能较好地概化流域下垫面特征。（2）模型对年、月、日尺度径流模拟Ens均大于0.51,R²均大于0.55,Re小于10%,模型能够较好地反映罗李村子流域的径流过程,对流域水资源的合理利用具有指导作用。     

接种伯克氏菌D54对东南景天吸收富集Cd的影响

通过水培盆栽试验,利用非损伤微测等技术手段,研究了接种伯克氏菌D54对超积累生态型东南景天(HE)和非超积累生态型东南景天(NHE)不同组织中Cd、Zn、Fe、Mg和Mn含量、根尖Cd~(2+)动态吸收以及Cd的转移系数的影响。结果发现,HE茎、叶中Cd、Zn含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)内流速率均显著高于NHE。Cd处理显著增加了HE和NHE根、茎、叶中Fe和Zn的含量,以及茎中Mg的含量;另外,Cd处理显著降低了HE根、茎、叶中Mn的含量,但却显著增加了NHE根和茎中Mn的含量。伯克氏菌D54处理显著降低了HE和NHE茎、叶中Cd、Fe、Mg、Mn和Zn的含量,茎/根、叶/根Cd的转移系数以及根尖不同部位Cd~(2+)的内流速率。这表明HE对Cd的转移和富集能力显著高于NHE,且HE对Cd的超富集能力与根部对Cd的强吸收能力密切相关。Cd处理促进了HE和NHE对Fe、Zn和Mg的富集,抑制了HE对Mn的富集和促进了NHE对Mn的富集,可能与HE超富集Cd和Mn产生竞争有关。伯克氏菌D54能减少HE和NHE对Cd的吸收和富集,同时导致Fe、Mg、Mn和Zn的富集减少。     

黄河源区玛多县湿地生态健康评价

玛多县作为"母亲河"黄河的发源地,其健康状况直接影响全国范围内生态系统的正常运作,近年来,出现大量生态问题,如水土流失。以黄河源区玛多县为研究对象,获取1988年与2013年LANDSAT遥感影像,运用景观格局理论,基于ENVI、Arc GIS和FRAGSTATS等软件完成NDVI提取,湿地类型分类,景观格局指数计算等操作,最后,构建活力-组织力-弹力-生态系统服务功能组成的评价指标体系,采用层次分析法对各指标进行权重赋值,计算1988年与2013年景观生态健康值,并进行分析。结果表明:(1)玛多县2013年健康值为0.53,低于1988年健康值,处于亚健康状态;(2)玛多县2013年活力指标大幅度下降,植被覆盖度减少,多样性降低,使得玛多县生态系统的物质基础薄弱,影响其生态健康;(3)玛多县景观组织破碎化严重,AI与CI发生不同程度降低,影响生态系统物质交换和能量循环;(4)玛多县近年来湿地萎缩明显,蓄水总量降低,加之黄河出现断流,亟需采取措施进行改善。     

西安市郊不同年限设施菜地土壤Cd和Pb形态分析与污染评价

为探究不同种植年限设施菜地土壤重金属的形态与污染程度变化,以西安市郊不同年限设施菜地土壤为研究对象,通过测定不同年限土壤理化性质和重金属含量,利用BCR连续提取法研究土壤中Cd和Pb的不同形态,分析土壤中Cd和Pb不同赋存形态与土壤理化性质之间的关系,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对设施菜地重金属污染进行风险评价。结果表明:随着种植年限增加,西安市设施菜地土壤呈酸化趋势,且速效养分含量升高;不同年限设施菜地土壤重金属Cd和Pb的总量分别为0.28~1.51 mg·kg~(-1)和0.14~0.5 mg·kg~(-1),Cd有效态含量介于0.14~0.5 mg·kg~(-1),均超过其地方土壤背景值,大棚使用年限为11~15、16~20、21~25 a中Cd总量分别为0.615、1.465、1.515 mg·kg~(-1),在21~25 a中Cd有效态含量为0.5 mg·kg~(-1),均超出标准限值;弱酸态和还原态是大棚土壤中Cd的主要存在形态,而Pb主要存在形态为残渣态。其中土壤中Cd的有效态、Pb的还原态和残渣态与土壤N、P含量显著相关(P0.05),Pb的还原态与K含量相关。随着年限增长,设施菜地土壤中Cd的地积累指数增加,污染程度达到中度污染。研究区21~25 a设施菜地为中等生态风险,Cd生态风险系数对潜在风险指数的贡献高达94.36%,重金属Cd和Pb存在一定的累积叠加污染风险。高年限设施菜地土壤Cd的潜在生态风险系数大于Pb。     

外源水杨酸缓解镉对番茄毒害作用的研究

为了研究外源水杨酸(SA)对番茄镉(Cd)抗性的影响,在温室水培条件下,测定了SA预处理对Cd胁迫下番茄生长、Cd积累、根系活性氧和抗氧化酶系统的影响。结果表明,随着Cd胁迫浓度升高,番茄生长受到的抑制作用也加剧。用100μmol·L~(-1)的SA预处理可显著缓解Cd对番茄的毒害作用。在5 mg·L~(-1)Cd处理下,加SA预处理组的株高和根长相比无SA处理组分别增加了10.2%和14.2%,根、茎和叶的干质量分别增加了40%、27.2%和24%(P0.05)。同时,SA处理也显著降低了Cd胁迫下丙二醛(MDA)的含量并提高了抗氧化酶的活性。此外,SA预处理后,番茄地上部Cd积累降低了24.4%～58.3%,根部Cd积累降低了50.5%～75.5%(P0.05)。研究表明,100μmol·L~(-1)SA预处理可以显著缓解Cd胁迫对番茄的生长毒害作用,并降低植株Cd积累。