减量施氮对雨养区春玉米产量和环境效应的影响

通过3年田间试验,研究了减量施氮(N)对雨养区春玉米产量、温室气体排放、土壤硝态氮(NO_3^--N)残留的影响。试验于2013年4月至2015年9月在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,半覆膜种植,设常规施氮(N200)和减量施氮(N150)2个处理,定期测定土壤矿质N和氧化亚氮(N_2O)气体含量。结果表明:虽然N150处理较N200处理施N量减少了25%,但玉米产量无显著变化(P>0.05),三年平均为13.4(N200)、13.3(N150)t·hm^(-2);N150处理N2O累积排放量较N200处理降低24.3%;N200处理0~200 cm土壤剖面NO_3^--N残留量平均为210.2 kg·hm^(-2),N150处理则低至115.1 kg·hm^(-2);N200和N150处理的生育期耗水量差异不显著(P>0.05)。在渭北雨养农业区,春玉米在常规施N的基础上减量25%,不仅能维持作物产量,还能有效降低N_2O排放和NO_3^--N的残留。

添加DCD对雨养区春玉米产量、氧化亚氮排放及硝态氮残留的影响

【目的】田间条件下氮肥中添加硝化抑制剂双氰胺(dicyandiamide,DCD)对氧化亚氮排放和硝态氮含量变化的影响尚不清楚,研究不同施氮模式对玉米产量、氧化亚氮排放以及对土壤深层硝态氮残留和氮肥农学效率等的影响,对提高氮肥利用效率、减少农业源温室气体排放具有重要意义。【方法】试验于2013年4月至2014年9月,在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站进行,供试作物为春玉米,品种为先玉335,半覆膜种植。试验设4个处理:传统施氮(Con)、减量施氮(Opt)、减量施氮+硝化抑制剂(Opt+DCD)、不施氮(N0),定期采集土样和氧化亚氮气体,利用流动分析仪和气象色谱仪测定土壤矿质氮和氧化亚氮的含量,采用SAS软件对不同处理的产量和各个指标进行方差分析。【结果】Opt和Opt+DCD在保持产量的同时,显著影响氧化亚氮排放和硝态氮残留。Opt处理的硝态氮含量峰值降低13.7%,而Opt+DCD处理降低硝态氮峰值19.0%。其次,施氮模式还影响硝态氮峰值出现的时间:Con(190.1 mg/kg)率先出现,其次是Opt(164.0 mg/kg)和Opt+DCD(132.9 mg/kg)。Opt显著降低了氧化亚氮的排放,降幅为29.4%,而在Opt基础上添加DCD可进一步降低氧化亚氮排放28.1%。在雨季,硝态氮含量和氧化亚氮排放随降雨而出现波动。尽管Opt降低了铵态氮峰值,但在Opt基础上,添加DCD提高了铵态氮峰值。4种施氮模式土壤剖面0—100 cm和100—200 cm的硝态氮残留量分别介于33.5 148.9和24.8 92.8 kg/hm2之间,平均值分别为78.5和56.4 kg/hm2。土壤剖面0—200 cm的硝态氮残留量以Con最大,为225.9 kg/hm2,与Con相比,Opt和Opt+DCD的硝态氮残留量降幅分别为48.0%59.0%、29.4%57.5%。Opt和Opt+DCD之间硝态氮残留差异不显著(P>0.05)。【结论】不同施氮模式对玉米产量、矿质氮和氧化亚氮的动态变化以及氮肥农学效率具有显著影响,但是Opt和Opt+DCD在施氮量减少20%的同时,不仅没有显著降低玉米产量,还进一步降低了土壤剖面硝态氮的残留量和农业源温室气体的排放。因此在黄土高原雨养农业区,添加DCD是一种科学有效的施肥管理方式。

原位固氮剂在污泥堆肥过程中保氮机制

高温好氧堆肥技术虽然可有效处理有机固体废物,但常常会释放大量的氨气和造成氮素损失。本文以硫酸镁、磷酸二氢钾、硫酸镁+磷酸二氢钾(分别记为MgSO4、KP和KPM处理组)为原位固氮剂,污泥和木屑为原料,进行高温好氧堆肥试验,研究以上原位固氮剂对污泥堆肥过程中的氨气挥发和氮素损失的影响。结果表明,硫酸镁(MgSO4)对物料pH有显著的降低效应,添加硫酸镁使堆体高温期pH降低至8.17,低于硫酸镁+磷酸二氢钾(KPM)组(8.55)和对照(CK)组(8.90)。与CK相比,MgSO4和KPM的NH3累积释放量分别降低了34%和28%,反而KP组增加了35%。对比不同条件下XRD图谱可知,MgSO4的固氮效应并不是由于MgNH4PO4·6H2O的生成,而是由于其对pH的降低效应造成的。堆肥结束后,除了KP组,各处理条件下的种子发芽率值(germination index,GI)均不会对后续使用带来不利影响。

基于Meta分析的蚯蚓堆肥对堆肥质量和重金属的影响效应

为了综合评估蚯蚓堆肥在不同控制条件下堆肥质量和重金属的转化规律,综述了109篇文献,通过Meta分析定量探讨了蚯蚓种类、预堆肥时间、通风方式、初始C/N、初始pH和初始含水率对提高蚯蚓堆肥质量和降低重金属毒性方面的影响.结果表明,以上6分组因子均显著影响堆肥的质量和重金属毒性.经过蚯蚓堆肥后,以下营养指标含量显著增加:NO_(3)^(-)−N(116.2%)、TN(29.1%)、TP(31.2%)和TK(15.0%);而NH_(4)^(+)-N含量(−14.8%)和C/N(−36.3%)显著降低;同时也显著降低了最终堆肥中Cu和Cr总量及其生物有效性.综合考虑不同分组因子对堆肥质量和重金属影响的显著程度,若堆肥以促进腐熟和富集营养元素为目的,则建议堆体物料的初始含水率调节为70%~80%、C/N为30~85和pH为6~7,并进行0~15 d的预堆肥,通风方式采用自然放置方法;若以削弱物料中重金属危害为主要目的,则建议调节物料初始含水率为50%~60%、C/N小于30和pH为7~8,不进行预堆肥,定时翻堆,引用Eudrilus eugeniae种类进行蚯蚓堆肥.

猪粪秸秆高温堆肥过程中碳氮转化特征与堆肥周期探讨

将猪粪与秸秆以7:1(质量比,以鲜重计)的比例,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行高温堆肥试验,研究了堆肥过程中碳氮转化特征及其腐熟时间.同时,在堆制的23d中,根据堆温变化采样6次,分析了堆肥样品中各种氮素和碳素含量及其它性质的变化情况.结果表明:堆肥结束时,硝态氮含量增加了103.0%,铵态氮、有机氮、总氮含量分别降低了74.1%、4.0%、14.4%,氮素损失量为40.2%,0～4d的损失量占总损失量的49%;腐殖质增加了2.4%,水溶性碳和有机碳含量分别降低了35.5%和10.0%,碳素损失量为38.2%,13～17d的损失量占总损失量的38.5%.至堆肥结束,种子发芽指数(GI)、NH4+-N/TN分别为87.1%、5.10%,腐殖化度(HR)基本稳定,堆温也趋于稳定,初步确定一次发酵周期为23d.为了更好地保存养分,建议在堆肥的稳定期仍应进行合理的通风和翻堆.

施氮对黄土旱塬区春玉米土壤呼吸和温度敏感性的影响

了解施氮对土壤呼吸和温度敏感性的影响,是研究农田土壤呼吸变化的重要环节,对预测农田土壤呼吸变化具有重要意义.基于中国科学院长武黄土高原农业生态试验站的氮肥管理试验,于2013年4月至2014年9月利用LI-8100系统(LICOR,Lincoln,NE,USA)监测施氮和不施氮条件下旱地春玉米生长季土壤呼吸、温度、水分以及根系生物量的变化,研究施氮条件下生物与非生物因素对土壤呼吸速率和温度敏感性(Q10)的影响.施氮显著提高了生长季土壤的累积呼吸量(P<0.05),与不施氮相比,施氮处理累积呼吸量2013年提高了35%,2014年提高了54%.但施氮显著降低了土壤呼吸温度敏感性(P<0.05),施氮处理的Q10较对照2013年降低了27%,2014年降低了17%.施氮显著提高了春玉米产量、地上部生物量和根系生物量(P<0.05).施氮处理根系生物量较不施氮处理2013年提高了0.32倍,2014年提高了1.23倍.施氮对土壤温度和水分无显著影响,根系生物量是施氮条件下导致土壤呼吸差异的重要生物因素.

酸性物质对猪粪秸秆堆肥过程中氮素转化的影响

了解不同酸性物质对堆肥过程中氮素转化和NH_3排放的影响,是筛选保氮添加剂的重要环节,对于堆肥中氮素控制具有重要意义.以新鲜猪粪和小麦秸秆为堆肥原料,磷肥、腐烂苹果和食用醋为添加剂,在实验室进行40 d的静态高温堆肥试验,研究堆肥过程中温度、pH、EC、GI、氮素化合物和TOC含量的变化特征.结果表明,CK、P、A和V这4个处理高温期(>50℃)均持续了10 d以上,达到高温堆肥化卫生标准.添加磷肥延缓了堆体进入高温期的时间,降低了堆体的pH值,使整个过程的EC值保持较高水平.各处理氮素损失分别为53.1%、36.2%、46.5%和41.5%,主要集中在0~16 d之间,而P和V处理在16~24 d之间仍有20%左右的氮素损失.其中NH_3-N损失占氮素损失的26.0%、11.8%、21.5%和20.2%.添加酸性物质有效降低了堆肥的氮素和NH_3-N损失,其中以添加磷肥效果最好.堆肥结束时,各处理GI均达到80%以上,达到了腐熟的要求.

黄土高原半干旱区土壤呼吸对土地利用变化的响应

明确土地利用方式变化条件下引起土壤呼吸差异性的因素,对预测黄土区退耕还草条件下土壤碳循环变化有重要意义。基于建立于1984年的长期定位试验,于2011年3月至2012年12月,利用Li-8100系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了退耕还草(苜蓿)处理和农田(冬小麦)土壤呼吸季节变化以及土壤表层(0~5 cm)温度和含水量,研究了土地利用变化下土壤呼吸变化特征及其与土壤温度、水分以及有机碳特性之间的关系。结果发现,退耕27 a来(自1984年麦地转化为苜蓿地),土壤呼吸速率苜蓿地(3.55μmol·m-2·s-1)达小麦地(1.36μmol·m-2·s-1)的2.61倍,累积呼吸量苜蓿地(981 g·m-2)达小麦(357 g·m-2)的2.75倍。土壤呼吸温度敏感系数(Q10)苜蓿地较小麦地2011年提高24.5%,2012年提高2.4%。苜蓿地SOC含量(10.5 g·kg-1)较小麦地(6.5 g·kg-1)提高61.5%,微生物量碳(204 mg·kg-1)较小麦地(152 mg·kg-1)提高34%,0~5 cm土壤水分含量同期高于小麦地,但二者土壤温度差异不显著。土壤水分、SOC、微生物量碳等是造成二者呼吸差异的因素。

覆盖处理对猪粪秸秆堆肥中氮素转化和堆肥质量的影响

为了探讨覆盖措施对堆肥化中氮素转化与堆肥质量的影响,在自制的强制通风静态堆肥箱中,模拟研究了覆盖腐熟堆肥后,下层猪粪秸秆堆肥及覆盖层中氮素形态和其他腐熟度指标的变化.结果表明:覆盖处理降低了下层堆肥中的含水率、种子发芽指数(GI值)、升温期和高温期的pH值,增大了降温期后的堆肥电导率EC值,而对堆温影响不大.覆盖处理未改变堆制初期下层堆肥中氨气的释放总量,只延缓了氨气的释放时间,但明显增加了降温期后堆肥中硝态氮和有机氮的含量.在堆制期间,覆盖处理的下层堆肥中硝态氮、有机氮、总氮和总磷含量的增幅分别比对照高66.7%、33.8%、32.7%和138.6%;而有机碳降解率、铵态氮和腐殖质含量的降幅则分别比对照低1.1%、8.0%和3.7%.覆盖层中pH值、铵态氮和硝态氮含量的变化说明腐熟堆肥能够吸收下层堆肥释放的氨气并进行硝化作用;覆盖层的腐熟堆肥总体上进行了矿化作用,从而影响了下层堆肥的氮素转化过程及质量.

微生物生理群在猪粪秸秆高温堆肥碳氮转化中的作用

在自制的强制通风静态堆肥反应箱中,猪粪与秸秆以鲜重7∶1的比例进行了堆肥化实验,在堆制的23 d里根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,利用MPN法测定了堆料中纤维素分解菌和氮素微生物生理群的数量变化,同时测定了相应的碳、氮含量。结果表明,纤维素分解菌在稳定腐熟阶段较多,对于后期有机碳的降解和腐殖质含量的增大起了很大的作用,在堆制的23 d里,腐殖质增加了2.4%。整个堆制过程中,氨化细菌的数量最大且与氨气释放浓度和铵态氮含量呈显著正相关,都在高温期增加,降温期后减少,氨化细菌的数量在高温期的增加率远高于降温期后的减少率,而铵态氮在高温期的增加率远低于在降温后期的减少率,铵态氮总体上减少了74.1%;亚硝化细菌数量与硝态氮呈正相关;反硝化细菌数量在降温期上升幅度较大,堆制结束时为堆制初期的13倍,且与堆肥中硝态氮含量呈正相关;硝态氮含量增加了87.5%;堆肥后期硝态氮的增加可能与堆肥中存在能进行硝化作用的反硝化细菌有关。固氮菌数量在堆制结束时达堆制初期的2.61倍,主要在降温期增加较多,对堆肥中有机氮的形成起很大作用。

苹果园土壤呼吸的变化及生物和非生物因素的影响

了解果园土壤呼吸变化及其影响因素,有利于深入理解退耕还果条件下黄土高原地区土壤碳源汇功能.在长武农田生态系统国家野外站,以盛产期果园(2000年建成)为对象,利用土壤碳通量测量系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)于2011、2012年监测了果树冠幅下距树干不同距离处土壤呼吸、土壤水分和温度变化,分析了土壤呼吸的时空变化及其影响因素.结果表明:①土壤呼吸速率随着距树干距离延长而降低.与2 m处相比,0.5 m处土壤累积呼吸量2011年提高20%,2012年提高31%;0.5 m和2 m处土壤呼吸的温度敏感性(Q10)2011年相应依次为1.79和1.56,2012年依次为1.79和1.38.②距树干2 m处温度和水分稍高于0.5 m处,但差异不显著(P>0.05).土壤呼吸与土壤温度均呈显著的指数关系,而与土壤水分的相关性不显著.温度变化可解释土壤呼吸的季节性变化,但并不能解释距离树干不同处的差异.③距离树干不同位置处的根系密度差异是影响果园土壤呼吸空间变化及其温度敏感性的重要生物因素;④冠幅下土壤呼吸的变异系数为23%~31%.估算果园土壤呼吸需考虑其距离树干的空间差异性.

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5:1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8%葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明:添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.

纳米四氧化三铁和纳米高岭土对污泥堆肥中PPCPs降解的促进作用

环境中的药品和个人护理产品(Pharmaceuticals and Personal Care Products,PPCPs)通过污水处理厂在污水和污泥中蓄积,从而进入生态系统,对生态环境和人类健康造成危害.以卡马西平(CBZ)和布洛芬(IBU)两种典型的PPCPs作为目标污染物,调查其在污水处理厂中的归趋;并以纳米Fe_(3)O_(4)和纳米高岭土作为添加剂(Nano-Fe和Nano-KL处理),研究脱水污泥好氧堆肥过程中两种PPCPs的降解特征及其主要影响因子.结果表明,污水处理厂中CBZ和IBU的平均进水浓度分别为962.5和8869.0 ng·L^(-1),出水浓度分别为107.6和283.4 ng·L^(-1),去除率分别为88.8%和96.8%,CBZ和IBU在脱水污泥中的富集率分别为59.1%和60.5%,因此,有必要对脱水污泥进行无害化处理.与对照相比,Nano-Fe和Nano-KL处理分别可以有效减少54.1%和45.3%的NH3累积排放量及50.8%和38.9%的N_(2)O累积排放量.堆肥结束后,Nano-Fe和Nano-KL处理中CBZ的降解率分别达到85.9%和88.8%,IBU的降解率分别达到80.8%和86.4%;与不添加添加剂的处理相比,两种纳米材料可提高43.7%~53.1%的PPCPs降解.相关性分析表明,堆肥过程中CBZ和IBU的降解与含水率呈显著负相关,与O_(2)和TOC含量呈显著正相关,且相关性系数均大于0.90(p<0.05).以上结果表明,添加Fe_(3)O_(4)纳米颗粒和高岭土纳米颗粒可有效减少堆肥过程的氮素损失,并促进PPCPs的降解,这一发现可为降低污泥土地利用的环境风险提供数据支撑和技术指导.

黄土区果园和刺槐林生态系统土壤有机碳变化及影响因素

果园和刺槐是黄土区小流域综合治理中两种典型土地利用方式,对比分析二者土壤固碳功能变化有助于深入了解小流域综合治理条件下陆地生态系统土壤碳循环过程及其影响因素.在中国科学院长武黄土高原农业生态试验站,针对20世纪80年代以来综合治理的王东沟小流域,选取坡地上不同生长年限苹果园和刺槐林群落,测定表层(0~20 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)以及根系生物量和地表凋落物含量,研究不同治理措施下SOC的变化特征及其影响因素.结果表明:1随生长年限的增加,苹果园中SOC、TN含量呈降低趋势,而刺槐林中呈增加趋势.与农地(对照)相比,3年、8年、12年、18年苹果园SOC、TN含量分别降低了3.26%、10.54%、18.08%、22.55%和-8.08%、-0.48%、4.97%、16.91%,12年、18年、25年刺槐林SOC、TN含量分别增加了5.31%、32.36%、44.13%和2.49%、15.75%、24.22%;23年、8年、12年、18年苹果园细根生物量,分别为农地(对照)的25.97%、66.23%、85.71%和96.10%,凋落物量均为0 g·m-2,而12年、18年、25年刺槐林细根生物量相较农地(对照),分别增加了23.53%、79.41%、157.35%,凋落物输入量分别为194、298、433g·(m2·a)-1;3有机物输入差异是导致果园和刺槐生态系统土壤固碳功能差异化的重要原因.

过磷酸钙和腐烂苹果联合添加对猪粪堆肥过程中碳素转化和腐熟的影响

调控堆肥过程中CO_2的排放,对于保证堆肥进程的有效进行和减少碳素损失具有重要意义.本文以过磷酸钙和腐烂苹果为添加剂,共设置4个处理:不添加添加剂(CK)、过磷酸钙处理(P)、腐烂苹果处理(A)及混合添加处理(1/2过磷酸钙+1/2腐烂苹果,PA),研究在自制堆肥反应箱猪粪堆肥过程中碳素转化特征及其对堆肥腐熟的影响.结果表明,单加过磷酸钙处理进入高温期的时间晚于其他处理3～4 d,而混合添加处理并没有出现高温期推迟的现象.整个堆肥过程中,CK、P、A和PA处理CO_2-C的累积排放量分别占起始碳素的37.0%、33.0%、40.1%和36.7%,碳素损失分别为54.1%、50.3%、59.4%和55.7%.虽然单加过磷酸钙处理降低了堆肥中碳素损失,但却抑制了有机质的降解,增加了电导率值,而混合添加处理促进了有机质的降解,并使腐殖质含量较对照提高了11.8%.此外,单加过磷酸钙处理的种子发芽指数在40 d时才达到80%,而混合添加处理在24 d时已达到80%.综上分析,1/2过磷酸钙+1/2腐烂苹果联合添加是一种可行的畜禽粪便堆肥添加剂使用方法.

双氰胺对污泥堆肥过程中酶活性和细菌群落演变的影响

鉴于氮肥增效剂在农田中的保氮经验,研究其对堆肥中氮素的保持具有重要意义.因此,本研究以氮肥增效剂-双氰胺(Dicyandiamide, DCD)为添加剂,脱水污泥为堆肥原料,进行了20 d的堆肥试验,探讨DCD对堆肥过程中氮素转化和酶活性变化及其细菌群落演变的影响.结果表明,DCD的添加降低了堆肥高温期的温度,延长了高温期的持续天数;DCD组显著降低了高温期NH_(4)-N的含量和整个时期NO_(3)-N的含量.堆肥结束时,总氮含量与对照相比提高了14.8%.此外,DCD的添加抑制了高温期纤维素分解酶和蛋白酶的活性,抑制了整个过程的硝酸还原酶的活性,而且高温期时,DCD组中厚壁菌门和绿弯菌门的丰度显著低于对照.冗余分析表明,NH_(4)-N、pH和温度主要影响高温期时酶的活性,NO_(3)-N和总氮主要影响稳定期时酶的活性.综上所述,DCD通过降低高温期的微生物丰度和相关酶活性,减缓了高温期的氨化作用和后期的硝化作用,减少了氮素损失,是一种可行的污泥堆肥添加剂.

新乡市冬、春季节PM_(2.5)中水溶性离子及重金属的污染特征与源解析

于2015年12月—2016年1月(冬季,采暖季)和2016年3—4月(春季,非采暖季)在河南新乡采集了125个膜样本,用重量法分析了PM_(2.5)的质量浓度,电感耦合等离子体-质谱分析仪(ICP-MS)分析了20种常见的金属元素,离子色谱(IC)分析了颗粒物中NH_4^+、K^+、Mg^(2+)、Ca^(2+)、Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)7种水溶性离子,同时结合气象因子与主因子分析法(PCA)对PM_(2.5)进行追因溯源.结果表明:新乡市采暖季和非采暖季PM_(2.5)浓度均值分别为250.17和148.67μg·m^(-3),污染严重;主要金属元素均为Al、Ca、Zn、Fe、Pb,5种元素总共分别占20种金属元素总量的68%和51%;NH_4^+、SO_4^(2-)和NO_3^-占比均超过水溶性盐离子总量的90%.气象条件与地形条件分别对采暖季和非采暖季的PM_(2.5)局地污染有重要影响;PCA结果发现,新乡市采暖季的PM_(2.5)有3个主要来源,分别为燃煤源(31.86%)、农业源/机动车尾气源(19.34%)和土壤/地面扬尘(22.69%);而非采暖季的3个主要来源分别为机动车尾气源/地壳源(41.67%)、煤炭燃烧源/工业排放源(32.20%)及地面扬尘(12.18%).可见煤炭燃烧、机动车尾气排放对新乡市冬、春季大气污染的贡献较大.

郑州-新乡冬季PM_(2.5)中元素浓度特征及其源分析

为了探究郑州-新乡地区PM_(2. 5)中各化学组成的污染特征和可能来源,用中流量大气采样器于2016年冬季分别在郑州、新乡市区进行连续1个月大气PM_(2. 5)膜采集,利用重量法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和离子色谱法分别进行了PM_(2. 5)浓度、17种金属元素的含量和7种水溶性离子含量的测定,并采用富集因子法和主成分分析法分析元素污染特征及其来源.结果表明,新乡地区2016年冬季PM_(2. 5)的质量浓度日均值为223. 87μg·m^(-3),郑州2016年冬季PM_(2. 5)质量浓度日均值为226. 67μg·m^(-3),两地污染水平相对较高.两地PM_(2. 5)中主要常量元素均为Al、Ca和Fe,约占17种元素总量的50%,而主要重金属含量差异明显,新乡PM_(2. 5)中重金属的含量均高于郑州地区,其中Cd、Ag和Pb富集因子超过1 000,新乡Cd元素富集突出.两地水溶性盐离子均以SO_4^(2-)、NO_3^-和NH_4^+这3种离子为主,占水溶性离子总量超过94%,(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3是两地PM_(2. 5)中主要存在形式.源解析结果显示,新乡2016年冬季的主要来源是生物质燃烧及二次气溶胶混合源,贡献率为34. 94%.郑州2016年冬季PM_(2. 5)的主要来源是燃煤及交通混合源,贡献率为33. 99%.

郑州市采暖期与非采暖期PM_(2.5)中重金属来源及潜在健康风险评价

为了研究郑州市PM2.5中部分金属元素在采暖期与非采暖期的来源、污染特征并进行相应的生态风险及健康风险评价,于2016年春季非采暖期和冬季采暖期在河南郑州设置采样点,采集有效膜样本105个.测定PM2.5质量浓度及其中Zn、Pb、Cu、As、Cd、Co、Mn、Fe共8种金属元素含量,郑州2016年非采暖期PM2.5质量浓度日均值为113.41μg·m^-3、采暖期为216.99μg·m^-3,采暖期中Cu、Zn、As、Cd这4种元素的浓度分别是非采暖期的2.3、2.0、1.9、1.5倍,季节性差异明显.富集因子分析显示郑州地区Cd元素富集程度最高已超过1000,受人为影响严重.PMF源解析表明燃煤源及机动车源是郑州采暖期重金属主要来源,贡献率为48.00%和34.95%;扬尘源及交通污染源在非采暖期的贡献率为55.92%和31.08%.健康风险评价显示3种致癌元素As、Cd、Co的致癌风险值均小于10-4,Mn的非致癌风险值最高为0.9,可能存在一定的非致癌风险.

不同pH条件下剩余污泥厌氧发酵过程中溶出物的释放

对剩余污泥进行厌氧发酵处理可实现污泥中有机质和磷的释放并最终回收利用,而pH是影响厌氧发酵过程的重要因子。为研究pH对厌氧发酵中磷与有机物释放的影响,采用批次实验研究了pH分别为3、5、7、9、10、11时剩余污泥厌氧发酵过程中磷和有机物的释放与转化规律。结果表明,在不同pH下,剩余污泥厌氧发酵过程中发生着有机物与不同形态磷的迁移与转化,酸性和碱性环境下的厌氧发酵液成分的三维荧光结构不同。剩余污泥厌氧发酵过程中,泥相钙结合态磷(AP)在酸性条件下转化为液相磷,有机磷(OP)和大部分铁/铝结合态磷(NAIP)在碱性条件下转化为液相磷;其中, pH为11时,污泥发酵液中磷含量最高。污泥发酵类型为丁酸型发酵,发酵产物以异丁酸为主,其次是正戊酸和乙酸。pH为10时,发酵液中的蛋白质与多糖的总量、挥发性有机酸(VFAs)浓度最高,两者呈现正相关关系;类蛋白和类腐殖酸降解,利于VFAs的积累。