贵州覆膜烟田土壤中微塑料丰度与赋存特征研究

农田土壤微塑料(microplastics,MPs)研究处于起步阶段,地膜覆盖被认为是农田土壤中MPs的主要来源,但土壤中地膜源MPs的研究仍较少。采集贵州省主产烟区覆膜烟田土壤样品,采用浮选-静电法分离提取土壤中MPs,分析其丰度及赋存特征。结果表明:覆膜烟田土壤的MPs丰度范围在4325~7949颗∙kg^(-1),MPs粒径随着覆膜年限的增加而变小。土壤中0.25~0.85 mm粒径MPs丰度占比均较高,以覆膜时间最长的黔西县荆州村占比最高,达到98.86%。与其他研究区对比发现,贵州覆膜烟田MPs丰度相对较高,存在潜在的生态风险。研究结果将进一步丰富我国农田土壤MPs数据,可为土壤MPs的进一步研究和污染防治提供参考。

贵州省农田地膜残留现状及污染防治对策

随着地膜使用年限的不断增加,农田地膜大量残留造成的“白色污染”不但严重影响农田土壤质量和农业生产,同时也对农村生态环境安全构成巨大的威胁。本研究通过中国农村统计年鉴和调查点,分析了2001—2021年地膜使用量和覆膜面积的变化特征,2019—2022年省调查点地膜的残留现状及回收情况,并提出增强农民环保意识,建设地膜回收利用体系,强化监测评价,完善地膜残留监测网络等防治对策,研究结果为贵州省农田地膜的科学使用和回收利用提供了数据支撑,为残留污染的防控提供了参考依据,促进了农业绿色高质量发展。

喀斯特地区坡地土壤可溶性有机碳的分布特征

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机质输入、地形和土壤质量等因素影响.灌丛坡地表层土壤中DOC含量要高于草丛坡地,2个坡地表层土壤中DOC含量均随坡面向下而升高,与土壤有机碳(SOC)变化呈相反趋势.而在坡地各个地形剖面中,除灌丛坡地的坡肩和坡背2个剖面土壤中DOC含量随土层深度表现出一定的升高趋势,其他剖面中DOC含量均随土层深度增加而降低.灌丛坡地表层土壤中δ13CDOC值变化幅度明显高于草丛坡地,范围在-15.1‰～-22.1‰,与坡地植被和δ13CSOC值变化密切相关;而草丛坡地表层土壤δ13CDOC值范围在-19.98‰～-20.96‰,其变化幅度很小,与土壤δ13CSOC值变化相似,但与地表植被变化关系不明显,表明了DOC来源主要受到SOC的影响;而各个地形剖面中δ13CDOC值变化较为复杂,但灌丛坡地各剖面变化幅度明显高于草丛坡地相应剖面.剖面中有机质分解程度和输入量决定了δ13CDOC值变幅大小,因此土壤剖面中δ13CDOC值随深度变化的趋势,能够很好地反映剖面土壤中DOC迁移转化过程.

喀斯特地区坡地土壤有机碳的分布特征和δ^13C值组成差异

以喀斯特地区不同退化程度的两个典型坡地为研究对象,通过测定土壤部分属性与土壤有机碳含量的空间分布特征和δ13值,探讨土壤侵蚀和沉积过程中土壤有机碳(SOC)动态变化及影响因素。结果显示:自然坡地的表层土壤有机碳含量较高(6.3%~16.2%),δ13C值随着坡面向下逐渐降低,范围在-21.7‰^-14.3‰之间,变幅较大;撂荒坡地表层土壤有机碳含量为4.4%~7.4%,δ13C值在-21.4‰^-20.3‰之间,变幅相对较小。表明自然坡地沉积的新有机质要高于撂荒坡地,且两者δ13C值均与地表植被种类显著相关。另外,两个坡地各个地形部位的剖面土壤有机碳含量和δ13C值随深度变化,反映了植物残体的输入及在土壤中分解累积特征,有助于了解坡地土壤成土过程和受到的侵蚀程度。

植被恢复中坡地土壤颗粒有机碳分布特征和δ^13C值组成

以喀斯特地区植被恢复过程中典型坡地为研究对象,对坡地各个地形剖面土壤及土壤不同粒径组分中有机碳含量和有机质稳定碳同位素(δ13C值)组成进行了分析。结果显示:坡地土壤有机碳含量向下坡方向逐渐降低,上坡位两个剖面土壤砂粒(50～2000μm)中有机碳含量占50%以上,处于不稳定状态,易受到侵蚀作用破坏;而下坡位两个剖面中有机碳主要储存在粉粒(2～50μm)和粘粒(<2μm)土壤中,属于高度腐殖化的稳定有机碳。土壤有机质的δ13C值是评估SOC周转的一个良好指标,因粒径组成、剖面深度、植被和成土环境而不同。坡地各个土壤剖面中δ13C值的组成差异,较好地反映作物残体输入和土壤累积特征;输入土壤中的植物有机体由于分解程度不同而储存在不同粒径土壤中,因此各粒径中δ13C值对土层中有机质的储存和变化趋势具有较好的指示作用。

土法炼锌导致土壤中铅分布特征和形态变化的研究

对贵州省赫章县土法炼锌区土壤中Pb分布特征和形态变化进行了研究.各炼锌点表层土壤中全铅含量71.8～37 247.4mg·kg^-1,远高于贵州省土壤背景值（29.3 mg·kg^-1）.其分布特征表现为：土壤中Pb含量总趋势随着炼锌时间增加而增加,随着距废渣堆的距离增加而降低.剖面中全铅含量分析表明Pb主要累积在土壤表层,但随着冶炼时间增加深层土壤中Pb累积程度也逐渐加大.以CaCl2和DTPA作为提取剂的简化连续提取法对土壤中Pb形态进行分析,结果显示,土壤中CaCl2和DTPA提取态Pb占全量的比例很低,平均值分别为0.3%和5%,但是其绝对含量高达6.4～1 037mg·kg^-1;并随着Pb在土壤中累积时间的加长,CaCl2和DTPA提取态Pb所占比例呈显著降低的趋势,但其绝对含量逐渐增加.

喀斯特生态系统生物地球化学过程与物质循环研究:重要性、现状与趋势

喀斯特地质与生态系统是地球表层系统中的重要组成部分,其变化将对其他地区以及整个地球系统产生影响.生物地球化学循环是全球和区域变化研究的核心内容,而生态系统的演化与系统内水分和养分的生物地球化学循环密切相关。因此,我们有必要将喀斯特生态系统纳入到更大区域或全球生态系统中进行分析研究,在充分研究认识整个喀斯特生态系统物质生物地球化学循环规律的基础上,进一步研究喀斯特生态系统的全球变化响应或影响机制,为喀斯特生态系统优化调控对策和措施提供科学基础。研究生态系统演化过程中物质的生物地球化学循环规律,是研究植物适生性、物种优化配置和适应性生态系统调控机理的关键基础。在介绍前人工作基础的同时,本文全面而概括地总结了我们近年利用元素、同位素(如δ13C、δ15N、δ34S、87Sr/86Sr)示踪和化学计量学理论和方法对喀斯特生态系统中不同界面和流域中物质的生物地球化学循环及其生态环境效应的研究成果。认识到:喀斯特流域生物地球化学循环活跃,相互耦合,并与流域生态环境变化相互制约;人类活动正干预流域物质的自然生物地球化学循环过程,并导致相应的生态和环境效应;全球变化科学深化有赖于区域生态环境变化及物质生物地球化学循环的研究。这些认识是我们将来系统深入开展喀斯特以及其他流域生态系统物质生物地球化学循环研究的重要方向。

荧光原位杂交在喀斯特山地土壤硫酸盐还原菌检测中的应用

采用荧光原位杂交(Florescence in situ Hybridization,FISH)技术分析了喀斯特山地土壤硫酸盐还原菌(SRB)的数量和空间分布状况。运用16SrRNA特异性探针,结合DAPI全细胞染色和样品稀释,FISH技术准确、高效地原位检测出土壤剖面中SRB的数量和分布状况。结果显示,在所研究的土壤剖面各层均有SRB检出,最低为(0.8±0.4)×107个/g,最高为(6.2±1.3)×107个/g,平均为(2.7±1.2)×107个/g。FISH能同时对土壤中的SRB进行定性和定量分析,是研究环境中SRB时空分布的快速有效的检测技术。

喀斯特坡地石灰土硫形态分布及其同位素组成特征

土壤中S形态及各形态硫化物的稳定S同位素组成的分布特征对于土壤S循环研究具有重要意义。利用S形态连续提取方法测定了喀斯特坡地石灰土总S、SO24--S、S0-S、FeS-S、FeS2-S和有机S含量及其δ34S值。有机S是石灰土主要的S形态,占总S的76.5%～93.6%。总S和有机S含量随土壤深度加深而降低,这与有机S矿化有关,对应有机S的δ34S值逐渐增大。总体来看,FeS2是石灰土主要的无机S形态,其次为SO24-、FeS和S0。石灰土表层以下深度FeS2-S增加与SO24-异化还原反应速率增大有关,对应SO24-和FeS2的δ34S值平行增大。深层土壤FeS2-S降低则主要与SO42-异化还原反应速率减小及无机S厌氧氧化有关。土壤各形态S含量及其δ34S值的分布特征,可以记录与深度相关的S形态转化过程。值得注意的是,受石灰土类型、植被状况及地形特征等因素的影响,喀斯特坡地石灰土中SO42-、FeS2和有机S组分容易迁移,这也是石灰土中各形态S分布变异的主要原因。

喀斯特地区风化与成土过程特征:黄壤和石灰土剖面Sr同位素地球化学研究

西南喀斯特山地土壤(主要有黄壤和石灰土)的母质来源和形成过程至今存在较多争议。本研究选择黔中地区喀斯特典型的黄壤和石灰土土壤剖面作为研究对象,以Sr同位素为主要研究手段探讨了喀斯特地区风化成土过程特征,不同土壤母质来源及不同类型土壤的相互成因关系。研究发现:石灰土与砂岩黄壤具有明显不同的Zr/Nb和Th/Nb比值;石灰土较砂岩黄壤具有高的Rb/Sr和^(87)Sr/^(86)Sr比值;石灰土和砂岩黄壤的Rb/Sr与^(87)Sr/^(86)Sr相关关系不同。这些事实说明这两种类型土壤的成土母质来源不同,黔中高原广泛分布的红色风化壳来源物质可能与这两种土壤的成土母质有一定关系。另外,土壤剖面Sr同位素比值,Rb/Sr含量比值变化说明,喀斯特山地土壤主要通过风化-搬运-堆积-再风化过程形成。

贵阳市城市污泥特性及其热解制肥的可行性

测定了贵阳市城区4座主要污水处理厂脱水污泥的重金属质量分数和养分含量,结合国内外污泥热解技术现状,探讨城市污泥热解制备生物炭肥料的可行性。结果表明,贵阳市城市污泥具有高有机质、高氮、高磷的特点,其中8种重金属锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)含量均低于CJ/T 309—20090《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》中B级标准限值,能满足土地利用的要求;采用低温慢速热解方式对污泥进行处理制备生物炭,能够有效利用污泥中的营养成分和抑制污染物质的扩散,是实现城市污泥资源化利用的有效途径。

不同气候带花岗岩风化过程中稀土元素的地球化学行为

本研究选择中国东部主要的花岗岩分布区中位于中温带、暖温带和热带的8个花岗岩风化壳作为研究对象,对比研究了不同气候环境下花岗岩风化过程中稀土元素(REE)的分布规律及其演化特征。结果表明,各气候带的花岗岩风化壳的REE分布具有一定的共性规律,风化产物的REE总量相对基岩都有不同程度的富集,且都表现出轻稀土(LREE)相对重稀土(HREE)富集以及一定程度的Eu负异常。由于REE的迁移和淋滤,导致其在风化壳内的再分配。通常REE在半风化层富集,p H值和粘土矿物含量等内因变化是导致这一现象的主要因素。对于少数表层REE富集的现象,如SD-DG、HN-3剖面,气候环境与地质条件等外因则是这一现象的主导因素。受海洋性气候影响显著的风化壳(QHD-1,HN-3),以基岩为标准,容易发生HREE富集的轻、重稀土分异的现象。大部分花岗岩风化壳中,Ce通常在剖面上部出现正异常,而在下部出现与之互补的Ce负异常。

“双碳”目标融入《固体废弃物处理与资源化》课程的教学改革

“双碳”目标给环境工程类学科的发展和人才培养提出了更高的要求。《固体废弃物处理与资源化》是环境类学科的核心课程,需要在课程教学中体现“固体废弃物处理和处置”与“双碳”目标的深度融合。本文提出要密切关注国家“双碳”战略目标对固废产业发展带来新机遇,紧跟国家发展和政策的变化。重视教学方法的改革、课程内容的创新和产学研融合,为提升教学效果,培养更为优秀的“双碳”素养的专业人才。

生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。

农田土壤中微塑料污染状况与生态环境效应研究进展

微塑料是一种性质稳定、分布范围广、易扩散迁移的新型污染物,近年来受到国内外学者广泛关注。本文对农田土壤中微塑料污染现状、检测方法和生态环境效应进行梳理和总结,明确了当前农田土壤中微塑料的来源及其不同检测方法的局限性和优势,并提出目前研究存在的不足和如何管控农田土壤微塑料污染的建议。文章重点分析了农田土壤微塑料的来源主要包括地膜的使用、灌溉活动、污泥及肥料的施入和大气沉降等途径,而且受耕作方式和气候条件的影响,西南和华中地区地膜源微塑料含量要高于西北地区;其次,土壤中微塑料的分离、纯化、鉴定方法种类繁多,具有各自的局限和优势,其中显微-光谱联用法可获得微塑料浓度、种类、形貌等信息,应用最为广泛;当前研究热点主要集中在微塑料的生物毒性、对土壤结构和功能的影响,以及微塑料迁移转化过程的研究。本文系统综述了农田土壤微塑料的研究现状和存在的问题并提出了展望,为建立土壤微塑料污染监管和潜在生态风险的防范提供理论依据和科学指导。

乌江河流-水库体系浮游植物功能群演替及其环境影响因子辨识

筑坝拦截阻断了河流连续体,改变了河流原始自然的生态系统。为了解河流筑坝对浮游植物功能群的影响,按季度对乌江流域支流猫跳河和三岔河的水库及入库河流进行调查,分析了浮游植物功能群及其相关环境因子。结果表明,河流出现频率大于20%的浮游植物功能群有6种,主要优势功能群均为B\MP;而不同水库中功能群组成各不相同,且出现频率大于20%的浮游植物功能群有11种,其中红枫湖水库以功能群S1\D为绝对优势功能群,平寨水库优势功能群为B\C,而普定水库和引子渡水库的优势功能群均为B\D\P成影响并不显著,而库区浮游植物功能群动态变化主要受温度以及溶解无机碳(DIC)、NO3^-、PO4^3-等环境因子的影响,红枫湖水库优势功能群丰度与NO3^-显著正相关,而三岔河流域的3座梯级水库优势功能群丰度均与DIC和PO4^3-显著正相关。

贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤水溶性氮素组成及分布特征

选择贵州喀斯特山地农业系统不同种植区休耕地土壤作为研究对象,对其水溶性氮素组成及分布特征进行了研究。结果表明:休耕地土壤SON含量范围为4. 11～14. 34 mg/kg,平均含量为8. 62 mg/kg。不同种植区休耕地土壤SON含量存在较大差异,但差异不显著(p>0. 05),SON占TSN的比例差异极显著(p<0. 01),传统农业种植区SON的变异较大,其它种植区的较小。水溶性氮素组成以SON和NH_4^+-N为主,不同种植区的NH_4^+-N、NO_3^--N占SIN的比例差异不显著(p>0. 05),而两者占TSN及SIN占TSN的比例差异极显著(p<0. 01)。传统农业种植区表层和深层土壤SIN的含量都要比其它种植区高,SON则相反,说明不同类型的农业对土壤氮的影响不同。不同种植区表层土NH_4^+-N、NO_3^--N、TSN、SON含量差异极显著(p<0. 01)。除了打通种植区,其它种植区NH_4^+-N含量随着土层的增加总体上表现出下降的规律。除了大冲种植区在0～30 cm深度先增加后降低的规律外,其它种植区NO_3^--N含量自土壤表层到30 cm深度,随着土层的增加而增加,自30 cm深度往下,随着土层的增加而下降。TSN和SON中,除了青岩种植区随着土壤表层到20 cm深度处降低外,其它种植区随着土壤表层到20 cm深度处先增加,然后从20 cm深度往下随着土层的增加再降低。SON容易向下淋失,不易在土层深部发生积累,造成氮素的流失和带来环境污染风险,应引起重视。

三岔河梯级水库生源要素的时空变化特征

氮磷硅等生源要素是影响水体初级生产力、水生态系统结构与功能的重要因素。为了解梯级水库-河流体系营养盐的时空变化特征,对三岔河梯级水库(平寨水库、普定水库、引子渡水库)及入库河流进行了季度调查,分析了其氮、磷、硅营养盐浓度及其相关环境因子。结果显示,溶解硅(DSi)、总溶解氮(TDN)、PO4^3-浓度分别为049~381、212~498、064~761×10^-2mg/L,平均值分别为199、325、003 mg/L。TDN和PO4^3-浓度季节性变化较为明显,但空间变化较小;DSi的时空变化均较为显著。TDN浓度夏季较高,而PO4^3-浓度春、冬季较高。TDN与叶绿素显著正相关,而PO4^3-与温度显著负相关,表明两者的影响因素不同。DSi浓度水平沿程依次降低,主要受生物作用控制。DSi浓度随水体深度增加而增加,秋季尤为显著;而TDN和PO43-在剖面上的变化因季节和水库的不同而不同。

四氯化硅的制备工艺综述

对SiCl4的传统工业生产方法(如工业硅氯化法、硅铁氯化法等)和新发展的制备方法(如硅藻土氯化法、工农业副产物制备SiCl4)进行了分析比较研究,展望了SiCl4制备工艺及应用的发展方向,指出利用硅藻土以及多晶硅副产物制备SiCl4的途径前景广阔,而SiCl4分离提纯技术是解决副产SiCl4出路的关键。

钛渣熔炼及氯化工艺中废物的综合利用

对钛渣熔炼及氯化两个工序排放的主要废物开展了综合利用的相关研究工作。钛渣熔炼过程中产生烟尘、过细钛渣、钛铁渣3种废料,沸腾氯化过程中产生氯化炉渣、收尘渣、泥浆、副产稀盐酸4种废料,企业都是采用碱中和处理后直接排放。全面分析了以上几种废物的产生过程及其物化特性,并根据废物特点提出了相应的综合利用方案,为实现钛工业无废少废清洁生产提供理论及技术参考。