基于GRNN模型的流域沉积物中有效态氮、磷含量预测研究

因沉积物中有效氮(AN)和有效磷(AP)的分布对流域水环境有重要影响,故研究其空间分布对评估和管理流域水环境质量有一定价值。基于GRNN模型和SHAP解释模型,选取多种土壤参数、自然环境与人类活动指标,以太湖流域数据集作为模型训练集,预测洪泽湖流域和钱塘江流域沉积物中AN,AP的含量。结果表明:以耕地为主的洪泽湖流域沉积物中AN的含量相对较高;钱塘江下游因城镇密集而导致沉积物中AP的含量较高。SHAP解释模型分析表明:沉积物中AN的含量主要受农业活动影响(除滨岸带土壤氮含量指标外);而沉积物中除磷肥指标外,生活污水排放量是AP含量主要影响因素。

广西某采选废矿区重金属生态风险与源汇关系

为探究废矿区对周边环境介质的影响及量化农田土壤重金属的来源贡献,并估算重金属源汇通量,系统采集广西南丹县某多金属废矿区及其下游影响区的尾矿、农田土壤和河流沉积物样品共151个,测定重金属(Cr、Ni、Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb和Pb)含量,并对研究区重金属的污染特征、农田土壤重金属来源、生态风险、源汇通量进行探析。结果表明:尾矿和沉积物中重金属含量几何均值(除Cr、Ni外)显著高于农田土壤,且3种介质中重金属含量几何均值均超出背景值。研究区农田土壤Cr和Ni的来源主要为成土母质,上游Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb和Pb的来源主要为上游废矿区尾矿,下游Cu、Sn、Sb和Pb的来源主要为废弃选厂尾矿(贡献量分别为85.11%、92.04%、64.15%和57.57%),Cd、Zn、As的来源主要为上游废矿区尾矿(贡献量分别为59.28%、59.61%和93.81%)。农田土壤及沉积物中主要污染元素为Sn和Sb。农田土壤及沉积物生态风险较高(RI>300),Cd、As和Sb是主要生态风险因子。上游农田土壤Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb、Pb输入量分别为132、3、1348、302、139、149、238 kg·hm^(-2),下游Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb、Pb输入量分别为36、2、746、177、271、211、455 kg·hm^(-2)。多金属废矿区及其下游影响区的重金属源汇关系应得到重视,相关部门应针对不同介质和区域的污染现状加强重金属的污染防治和风险管理,并对尾矿进行源头管控。

云贵地区磷矿分布区农田土壤重金属污染特征及对农产品质量的影响

为了解云贵地区磷矿背景下农田土壤重金属污染和生物有效性特征,对云贵地区重点磷矿分布区玉米、水稻和设施蔬菜3种农田土壤和作物可食部分重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)含量进行测定,分析农田土壤重金属污染特征,并探究其对农产品重金属含量的影响。结果表明,云贵地区磷矿分布区农田土壤普遍富集Cd和Pb,与当地背景值相比,Cd和Pb的平均富集系数分别达到2.31和2.39;玉米、水稻和大棚青菜可食部分中Cd的生物富集因子平均值分别为0.09、0.17和0.32,而Pb的生物有效性水平较低;磷矿分布区不同类型农作物对土壤重金属的吸收能力不同,大棚青菜对重金属的富集能力最强,水稻对Cd和Pb的吸收能力高于玉米;回归模型结果表明,土壤有效态重金属含量以及pH、有机质和MgO等理化性质显著影响3种农作物可食部分重金属含量(P<0.05)。

苏南区域农田土壤和大气颗粒中镉和铅含量及对水稻的贡献研究

为探究土壤和大气颗粒中镉(Cd)和铅(Pb)含量及其对水稻的贡献,采集了苏锡常农田区自然条件下生长的水稻以及相应的土壤和大气沉降样品,并对其中的重金属含量进行测定,结果显示,Cd含量高于江苏省土壤重金属含量背景值,大气降尘中w(Pb)达382μg·g^(-1)。水稻根系对Cd的富集系数为0.62~3.20,平均值为1.91;Pb为0.02~0.06,平均值为0.04。大气对水稻籽粒中Pb的平均贡献率为32.7%,Cd为15.4%。水稻籽粒中Cd含量主要来自于土壤,来自大气沉降的较少;而Pb在土壤中的移动性和在水稻植株中的转运能力均较弱,水稻籽粒中Pb含量主要来自于大气。除了重金属本身的性质影响水稻对重金属的吸收和积累外,不同土壤环境和大气污染程度也会影响Cd和Pb的贡献率。因此,应根据重金属在水稻中的迁移积累特性和环境污染特点对农田水稻种植进行合理的规划和管理。

玉米秸秆炭对红壤镉吸附及养分含量、赋存形态的影响

为明确玉米秸秆炭添加对土壤重金属镉(Cd)的吸附固持及主要养分元素N、P形态转化的影响,以土壤质量0%、2%、4%和8%的比例向红壤中加入玉米秸秆生物质炭材料,混合后培养35 d,通过等温吸附实验探究玉米秸秆炭施加对红壤中Cd^(2+)吸附的影响及其作用机制,并结合逐级化学提取法对红壤养分元素N、P和K的生物可利用性及其赋存形态变化进行研究。结果表明,玉米秸秆炭的施加能增加红壤p H值和有机碳总量,并显著提高红壤上Cd^(2+)的吸附量,Freundlich和Langmuir方程均能够较好拟合该等温吸附过程(R2>0.90);SEM-EDAX分析表明生物质炭吸附了部分土壤中的Cd^(2+),在p H 4~8范围内,土壤p H值的增大促进了红壤对Cd^(2+)的吸附;土壤悬液Zeta电位结果表明玉米秸秆炭的施加增加了土壤表面的负电荷量,使得红壤通过静电吸附作用结合更多的Cd^(2+)。此外,生物质炭的施加提高了土壤中离子交换态磷(KCl-P)、离子交换态氮(IEF-N)和速效钾含量,土壤中不同形态磷(Ca-P、Fe-P)含量随着生物质炭的增加均呈现上升趋势,而土壤中总可转化态氮(TTN)的含量则变化不明显。以上结果表明,玉米秸秆炭的施用能有效降低重金属污染土壤的环境风险,提高土壤质量。

洪泽湖不同入湖河流沉积物磷形态特征及生物有效性

为揭示洪泽湖入湖河流沉积物磷形态空间差异性及影响因素,分析了洪泽湖自西北向西南7条入湖河流65个表层沉积物中不同磷(P)形态,并探讨了磷形态空间赋存特征的影响因素及环境意义.研究表明:沉积物总磷(TP)含量为488.90mg/kg^960.22mg/kg,无机磷(Pi)为主要形态,相对含量为65.81%~76.16%.西部入湖流域沉积物有机磷(Po)以非活性有机磷(NLOP)为主,汴河最高,相对含量约占Po的50.41%,生物有效态无机磷(BAP)相对含量最高,占Pi的66.84%,污染程度最高;西南和西北入湖流域Po则以中活性有机磷(MLOP)为主,Pi以钙结合态无机磷(HCl-Pi)为主.西北入湖流域由于受当地地质背景的影响,HCl-Pi所占Pi相对含量最高(43.02%),从而减缓了磷的移动能力,污染程度最低.随着沉积物污染程度的增加,生物有效态Po含量增加,但所占Po相对含量降低;HCl-Pi含量增加,所占Pi相对含量降低,这一现象和我国其它典型地区沉积物磷形态空间分布类似.西部和西南入湖流域主要受水土流失、有机面源污染及藻类生长的影响,有机质环境较高,水交换能力弱,可被有机质降解的Po组分高于可被矿化的Po组分,大部分难降解Po组分易沉积,导致西部和西南入湖流域较高的BAP和NLOP含量,富营养化程度较高.沉积物OM是各形态磷之间相互转化的关键因素,和沉积物内源磷地球生物化学循环密切相关.洪泽湖入湖流域沉积物磷形态空间差异性主要由农业面源污染物的输入而导致内源磷负荷加剧.洪泽湖西部和西南入湖流域应重点控制农田水土流失及养殖业面源污染,建设滨岸修复带,遵循少量多次增施有机肥原则,减少农用地水土流失.健全农村养殖业废水废渣处理;划定科学养殖区;提倡铜围网箱,增加水体交换率.而对于洪泽湖西北入湖流域则应重点防止过度城镇化带来的水土流失及对生态功能保护区过高的污染负荷.

不同螯合剂对两类Cd和Ni污染土壤的淋洗修复对比

选择了2种生物可降解螯合剂柠檬酸(CA)和谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)与常规淋洗剂乙二胺四乙酸(EDTA)对矿区重金属污染黄棕壤和红壤进行化学淋洗实验,对比不同淋洗剂对不同类型土壤中Cd、Ni的去除效果,以及不同淋洗处理对2类土壤中残留重金属的形态分布、潜在环境风险及土壤酶活性的影响.结果表明:EDTA和GLDA对2类土壤中重金属均有较好的淋洗效果,在降低土壤内残留重金属迁移性和生物可利用性方面能力相似,但GLDA和CA淋洗后对土壤酶活性不利影响显著低于EDTA淋洗,综合考虑淋洗效率和生态安全,在重金属污染的酸性土壤中GLDA可作为常规淋洗剂EDTA的良好替代物.

《清洁生产》课程教学探索与实践

清洁生产审核是清洁生产课程的重要内容之一,是实现清洁生产课程改革的重要出发点。本论文在分析清洁生产课程特点和教学难点的基础上,针对性地提出了从借助“翻转课堂”强化学生对课程内容的理解、引入授课教师的科研经验激发学生对知识点的拓展、深化我国循环性社会建设要求明确学生课程学习目标这三个方面改革清洁生产课程的内容和授课方式,培养大学生理论指导实践的能力和创新型的思维方式,从而更好地提高课程教学的质量。

武夷山五夫荷塘底泥重金属含量及在莲不同部位的富集效应

采集武夷山市五夫镇白莲荷塘底泥和莲子、莲叶样品,检测Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As和Hg等7种重金属含量,并运用单项和内梅罗综合污染指数法评价生态风险及分析莲不同部位的富集系数。结果表明:底泥Cd和Hg超出《无公害农产品—种植业产地环境条件》标准限值;莲子和莲叶重金属分别符合《食品中污染物限量》、《绿色食品—茶叶》和《茶叶中铬、镉、汞、砷及氟化物限量》标准,两者富集系数存在显著差异,尤其莲叶对Hg强富集。不同生态型荷塘的底泥、莲子、莲叶中重金属综合污染指数均值排序一致,都为自然种植型荷塘<人为管理型荷塘<游览干预型荷塘。研究建议今后应加强荷塘底泥Cd和Hg污染源调查及选址评估,尽量降低农业、生活和交通污染影响。

科研成果在环境监测创新性实验教学中的应用

为实现以成果导向教育的人才培养目标,以环境工程品牌专业建设为契机,环境科学与工程专业对环境监测实验进行了一系列改革。将科研成果融入环境监测实验教学内容,并依托学院科研平台和教育部重点实验室的资源,更新适应社会需求的实验内容和方法。通过改革与实践,激发了学生实验的积极性,培养了学生的科研素养及创新思维,大大提升了学生的实践能力,为他们今后就业和再深造打下了坚实的基础。

武夷岩茶土壤铬、锌、镍元素的生物有效性及其影响因素

【目的】茶园土壤中适量的铬(Cr)、锌(Zn)、镍(Ni)有利于茶树的生长,为此,本文探讨武夷岩茶土壤Cr、Zn和Ni元素的生物有效性及其影响因素,以期指导生态茶园建设和提高茶叶品质。【方法】以武夷岩茶土壤和茶叶为研究对象,测定Cr、Zn和Ni在武夷岩茶土壤和茶叶中的含量及土壤中的化学形态,通过生物可利用性系数及富集系数两种方法评价各元素的生物有效性特征,并利用相关系数进行影响因素分析。【结果】研究区土壤Cr、Zn和Ni元素均以残渣态为优势形态,三者的生物可利用性系数与茶叶富集系数的均值大小顺序一致(Zn>Ni>Cr)。同时,土壤Ni的生物可利用性系数与土壤pH值和有机质呈显著负相关,茶叶对Zn元素的富集系数与土壤pH值表现出显著负相关,茶叶对Ni元素的富集系数与土壤有机质、海拔、树龄都呈显著负相关。【结论】研究区土壤Cr、Zn和Ni元素主要来源于土壤母质,它们的生物有效性特征直接影响着茶叶对其的吸收。此外,3种元素的生物有效性在不同程度上受土壤pH值、有机质、茶园海拔和茶龄的影响。

Study on Pollution Sources and Degree of Sediments in Northwestern Rivers Flowing into Taihu Lake

[ Objective] The study aimed to analyze the pollution sources and degree of sediments in seven northwestern rivers flowing into Taihu Lake. [ Method] Based on a survey for the sediments in seven rivers flowing into the northwestern Taihu Lake from 2005 to 2007, the molar ratio of major elements was used to determine the main pollution sources of each channel, and the heavy metal pollution of sediments in the seven rivers was assessed by enrichment coefficient. [ Result] Mashan River, Liangxi River and Xiwan River mainly suffered municipal pollution; Zhihu Port and Caoqiao River were chiefly subjected to industrial pollution; Dapu River and Wujin River were mainly affected by agricultural pollution. In addition, the rivers mainly suffering industrial pollution had the most serious heavy metal pollution, followed by the rivers mainly undergoing agricultural pollu- tion, while the rivers chiefly affected by municipal pollution had the minimum pollution. [ Conclusion] The research could provide scientific references for the control of river pollution by heavy metals along Taihu Lake basin.

闽江上游溪流沉积物有机磷空间分布及其环境意义分析

为探究闽江上游土地利用方式对溪流沉积物磷的分布及潜在释放能力的影响,利用IVANOFF法,重点研究闽江上游不同流域沉积物有机磷形态及其空间分布特征,探讨沉积物的理化性质对有机磷(OP)形态含量分布的影响.结果表明:①建溪和沙溪流域的沉积物总氮(TN)和总磷(TP)含量要高于富屯溪流域,这应与建溪和沙溪流域附近农田和居民区较多、富屯溪流域周围多以林地为主有关;②3个流域沉积物中TN含量及建溪和富屯溪流域沉积物中的TP含量均有上游<中游<下游的规律,显然是溪流上游多山地、林地,而中下游人类活动多造成的;③3个流域沉积物有机磷形态都以非活性有机磷(NLOP)为主,表明闽江上游总体受外源污染影响较小,其形态相对比例在不同流域的沉积物中的变化较大,而在同一河流的不同地段中变化则较小;④沉积物的理化性质对有机磷形态与分布有明显影响,其中有机质(OM)、TP和TN的影响最为明显,但对不同流域沉积物的影响程度存在差异.因此,为保障闽江上游水质,应加强对流域附近的生活污染源及农业污染源的控制.

生物炭输入对不同滨岸带土壤营养元素有效态变化的影响

生物炭作为一种新型环保材料常被用于改良土壤和污染修复,生物炭输入对土壤中营养元素的有效态会产生明显影响.本文基于太湖滨岸带不同土地利用类型(林地、草地、耕地和荒地),对比研究生物炭施加对不同类型土壤中营养元素有效态含量的影响,并探讨其动力学变化规律.结果表明,生物炭施加能够明显影响滨岸带土壤营养元素有效态含量,但对碳氮磷的影响效果存在差别.添加生物炭之后,土壤中溶解性有机碳呈显著下降趋势,而有效氮轻微增加,有效磷则明显增加.林地、草地、耕地和荒地土壤中溶解性有机碳含量分别下降了33.3%、27.4%、29.5%和51.4%;有效氮含量分别提高了10.8%、18.2%、16.4%和15.2%;有效磷含量分别增加了40.0%、50.2%、34.0%和43.6%.对比控制组(CK)和添加组(BC)的变化,土壤溶解性有机碳和有效磷含量在两组之间差别不大,而有效氮的含量变化差距较大,且在4种利用类型土壤中,生物炭施加后对不同营养元素有效态的影响程度有所差异.

生物炭添加对太湖滨岸带土壤氮矿化和淋失特征的影响

滨岸带土壤的氮矿化改变了氮元素的迁移和利用效率,与水体富营养化控制息息相关,而土地利用导致的土壤性质差异使得氮的固持和运移能力不同.因此,以太湖西部沿岸3种土地利用类型的土壤(林地、草地和耕地)为研究对象,通过培养实验和土柱淋溶实验,探究不同生物炭添加(0%、1%和5%)条件下滨岸带土壤氮矿化量的动态变化和淋失特征.结果表明,总体上生物炭添加抑制了林地和草地土壤的氮矿化,对耕地氮矿化的影响则为低浓度促进而高浓度抑制.淋溶实验研究发现,生物炭添加减少了土壤矿质氮的流失,对氨氮削减率为23.28%~39.79%,3种土地利用类型之间的差异较小;硝氮降低了17.20%~44.49%,其中耕地的削减率较林地和草地小.综合来看,生物炭输入草地和耕地更能达到保持土壤肥力和减少滨岸带土壤氮素淋失的效果.

不同流域水陆过渡带氮磷有效态的特征对比及环境意义

为了解不同流域水陆过渡带氮磷的分布特征及其环境意义,对闽江上游、太湖西部和洪泽湖西部这3个研究区土壤及沉积物氮磷的总量和有效态特征进行了研究,分析了自然环境与人类活动方式对区域环境差异的影响.结果表明,太湖西部研究区土壤氮磷总量均高于其他两个流域,洪泽湖西部研究区沉积物氮磷含量均高于土壤.研究区有效态氮磷的分布趋势整体与总氮总磷分布趋势一致,太湖西部与洪泽湖西部的有效态氮磷占比高于闽江上游流域,沉积物有效态氮磷占比高于土壤.土壤及沉积物理化性质如p H值、有机质及铁铝氧化物对氮磷元素及其有效态的影响较大,但不同流域的影响程度存在差异.不同流域的自然环境及人类活动方式明显影响了滨岸带氮磷的分布,人类活动方式对氮磷形态的影响更为显著.