Effect of deteriorated microstructures on stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in acidic soil environment

In order to investigate stress corrosion cracking （SCC） of X70 pipeline steel and its weld joint area in acidic soil environ- ment in China, two simulating methods were used： one was to obtain bad microstructures in heat affected zone by annealing at 1300 ℃ for 10 min and then, quenching in water; the other was to get different simulating solutions of acidic soil in Yingtan in south- east China. The SCC susceptibilities of X70 pipeline steel before and after quenching in the simulating solutions were analyzed using slow stain rate test （SSRT） and potentiodynamic polarization technique to investigate the SCC electrochemical mechanism of different microstructures further. The results show that SCC appears in the original microstructure and the quenched microstructure as the polarization potential decreases. Hydrogen revolution accelerates SCC of the two tested materials within the range of-850 mV to -1200 mV vs. SCE. Microstructural hardening and grain coarsening also increase SCC. The SCC mechanisms are different, anodic dissolution is the key of causing SCC as the polarization potential is higher than the null current potential, and hydrogen embrittlement will play a more important role to SCC as the polarization potential lower than the null current potential.

四种环境材料单施对煤矿区土壤结构和性状的影响研究

为解决煤矿区土地复垦中表层土壤结构差、持水能力低和养分贫瘠等问题,通过土壤培养模拟试验,研究了单施聚丙烯酸钾、黑矾、生化腐植酸和煤基腐植酸等4种材料对土壤改良的效果,并确定了适宜的施用量。结果表明:与对照(CK)相比,4种材料中聚丙烯酸钾能显著降低土壤容重,提高孔隙度和田间持水量,其添加量5 g·kg^(-1)施用7 d时,容重较CK降低了14.02%,孔隙度、田间持水量分别提高了28.31%、54.32%;黑矾能降低土壤pH和速效养分,当添加量5 g·kg^(-1)施用25 d时,pH、有效磷、碱解氮和速效钾较CK分别降低了0.21、30.24%、56.81%、9.77%;两种腐植酸对土壤容重、田间持水量、pH、速效养分均有影响,添加8 g·kg^(-1)生化腐植酸作用25 d时,有效磷和碱解氮较CK提高了15.18%、55.83%,pH降低了0.38,而添加5 g·kg^(-1)煤基腐植酸时,有效磷、碱解氮和速效钾较CK分别提高了12.38%、28.72%、11.47%。研究表明,4种材料能不同程度改善土壤结构、提升水分保持能力、增加速效养分含量。

基于随机森林模型与SHAP算法的渝东北烟区土壤交换酸含量影响因素分析研究

【背景和目的】土壤交换酸含量在农业生产中对于指导施肥和调节土壤pH具有重要作用,研究环境因子(气候、地形、成土母岩)和种植年限对土壤交换酸(Exchangeable Acidity, EA)含量的影响。【方法】以重庆市东北烟区为研究区,对该区中483个采样点的土壤交换酸数据进行统计分析,构建随机森林(Random Forest, RF)模型并结合Shapley Additive exPlanations(SHAP)算法,探讨影响土壤交换酸含量的主控因素。【结果】(1)研究区土壤交换酸含量在1.56~27.50 cmol/kg之间,与降水、日照时数、坡向、种植年限呈极显著负相关性。二叠系石灰岩发育的土壤交换酸含量显著高于三叠系石灰岩发育的土壤。(2)RF模型可解释土壤交换酸含量空间变异的64%,影响因子对土壤交换酸含量的重要性为气候>成土母岩>种植年限>地形。(3)SHAP算法揭示了土壤交换酸含量在不同气候条件下存在明显的阈值效应。当年均降水量、日照时数和均温分别超过1250 mm、1290 h和12℃时,会导致土壤交换酸含量的减少,反之则会促使其增加。【结论】气候是影响土壤交换酸含量变异最重要的环境因素,其中降水和日照时数是最重要的气候因子,研究结果可为烟田土壤酸化管理调控提供参考。

植物根系分泌的有机酸对土壤碳氮矿化的影响

针对高寒草甸土壤退化及植被氮限制的问题,为明确高寒草甸植物根系分泌物有机酸对土壤碳氮矿化特征的影响,以藏东南典型的优势植物嵩草、米口袋和草玉梅共有有机酸为研究目标,采取室内培养法分析不同有机酸添加对土壤碳、氮矿化过程的影响。结果显示:乙酸、乳酸和富马酸等3种有机酸均可显著提高土壤速效氮和速效磷的含量,而对土壤总氮和总磷含量没影响。不同有机酸作用下,土壤碳矿化速率随培养时间的增加,均表现为逐渐下降而最后趋于平缓的变化趋势,乳酸和10 mg·L^(-1)的乙酸对土壤碳矿化速率的影响随培养时间增加呈现由促进转为抑制,富马酸总体上抑制土壤碳矿化速率,另外,除了15 mg·L^(-1)的乳酸明显抑制了土壤累积碳矿化量,其余浓度的有机酸对土壤累积碳矿化量影响不显著,但相关性分析显示乙酸与土壤累积碳矿化量显著负相关(r=-0.796*)。不同有机酸添加对土壤净氨化速率无显著影响,中高浓度乙酸对土壤净硝化速率和净氮矿化速率有抑制作用,乳酸和富马酸添加对土壤净硝化速率和净氮矿化速率均无显著影响,相关性分析显示乙酸与土壤净氮矿化速率显著负相关(r=-0.785*)。不同有机酸作用下,土壤碳矿化过程与土壤环境因子pH呈正相关,而土壤氮矿化过程与土壤环境因子相关性差异显著。综上,乙酸是影响土壤碳氮矿化的主要有机酸,根系分泌物有机酸与土壤环境因子共同作用调控土壤碳氮矿化过程。研究结果对于生态脆弱区土壤的增碳固氮效应及科学管理具有重要指导意义。

利用腐殖酸改良技术修复铅污染土壤的效果评价

为评估腐殖酸盐改良技术在修复重金属污染土壤中的效果及其机理,通过对上海市某处铅污染农田土壤进行实验,使用腐殖酸作为吸附剂,设计了8个试验组,包括7个处理组和1个对照组,以探讨不同处理浓度和条件下对土壤中铅含量及土壤性质的影响。实验结果显示,腐殖酸改良剂对土壤pH值的影响有限,但对电导率和铅含量有显著影响。粉煤灰(FM)和腐殖酸组合(H1、H2)处理在减少铅污染土壤中铅的淋溶方面表现出较好的效果。未来的研究应进一步探索腐殖酸盐对不同类型和浓度重金属污染土壤的修复效果,以及其在不同环境条件下的稳定性和生态影响。

腐植酸淋洗对重金属污染土壤微生物群落结构影响研究

为阐明腐植酸淋洗残留对土壤重金属形态分布、土壤理化性质与微生物群落结构变化的影响,本研究基于室内土壤淋洗实验与高通量测序技术,研究了腐植酸淋洗前后土壤重金属形态、pH、氨氮(NH+4-N)和土壤有机碳(SOC)含量变化特征,揭示了土壤微生物群落结构组成和多样性的变化规律与主要环境影响因素。结果表明,腐植酸淋洗可去除土壤中的Cd和Zn,对Pb的去除效果较差。淋洗后土壤中的Cd和Zn被活化,可迁移性提高;Pb的可氧化态和残渣态比例升高,可迁移性降低。在土壤微生物群落结构变化方面,淋洗后30 d内细菌群落丰富度先降低后升高,群落多样性提高。淋洗后Chloroflexi、Acidobacteria、Gemmatimonadetes、Fibrobacteres、Armatimonadetes等菌群的相对丰度增加,Actinobacteria、Firmicutes等菌群的相对丰度降低。腐植酸淋洗后土壤微生物的相互作用和网络复杂性提高;土壤微生物将会更高效地进行物质传输和利用,同时抵御环境扰动的能力也更强。腐植酸淋洗改变了土壤理化性质,驱动微生物群落结构改变的主要环境因子是酸提取态Pb、Zn含量和NH+4-N含量。腐植酸可以有效淋洗出Cd和Zn,但会活化土壤中残留的Cd和Zn,降低微生物群落多样性;后期培养过程中腐植酸残留可以钝化重金属,并提高微生物群落多样性、改善微生物群落结构。因此,腐植酸淋洗剂具有良好的土壤重金属去除和微生物群落结构改善能力,是一种高效且环境友好的土壤淋洗剂。此外,本研究还可为评价淋洗后土壤的微生态响应提供科学指导。

不同生育期苹果园土壤氨氧化微生物丰度研究

【目的】大量施氮引起的土壤酸化问题已严重制约苹果的安全生产。氨氧化微生物驱动的土壤硝化作用是土壤氮素循环的重要环节,探析苹果园土壤中氨氧化微生物氨单加氧酶基因(amo A)丰度与土壤硝化强度(Potential Nitrification,PN)和土壤理化性质的相关性,有助于评价土壤氨氧化微生物类群在苹果园土壤生态系统中的作用。【方法】本研究以辽宁省丹东东港地区‘寒富’苹果园土壤为研究对象,采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术,检测苹果树不同生育时期,4月28日(萌芽期)、7月24日(新梢停长期)、10月23日(落叶期)的两个苹果园(分别编号为D1和D2)的土壤理化性质、土壤硝化强度、氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)的amo A基因丰度,并分析了氨氧化微生物丰度与土壤理化性质和土壤硝化强度之间的关系。【结果】不同生育时期‘寒富’苹果园土壤理化因子差异较大。所有供试土壤的硝态氮(NO-3-N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量在4月份最高,铵态氮(NH+4-N)含量在7月最高,NO-3-N、NH+4-N、AP和AK含量在10月多为最低。且所有供试土壤p H值均在4.25 6.09之间。同一生育时期内,D2土壤p H均显著高于D1土壤,但其NO-3-N和NH+4-N含量则不同程度地低于D1土壤。不同采样时期的果园土壤硝化强度随季节变化表现出先降后增的趋势,除7月D2土壤硝化强度显著高于D1土壤外,4月与10月D2土壤硝化强度均显著低于D1土壤。尽管不同采样时期的土壤AOA与AOB丰度随生育期而各异,所有供试土壤中AOA丰度均显著高于AOB丰度。同一时期内,D2土壤AOA和AOB丰度均显著高于D1土壤。尽管土壤p H、NO-3-N与AOA、AOB均表现出显著相关性,土壤PN仅与AOA丰度明显正相关。【结论】长期施肥导致苹果园土壤p H值降低,p H值的改变是影响AOA与AOB丰度的重要因子,果园土壤的硝化过程主要由AOA来完成,土壤硝化强度与季节变化引起的温度和土壤环境因子等的改变密切相关。苹果园无机氮肥混合有机肥的施入,同时结合自然生草、人工刈割等管理制度,在一定程度上可改变土壤氮素的含量与种类,减缓土壤酸化。

几种利用方式下酸性硫酸盐土的环境风险及其连锁效应

研究并比较了不同利用方式下酸性硫酸盐土酸形态和铝形态的结构特征,分析了硫形态与酸形态、酸形态与铝形态之间的相关性。研究发现,酸性硫酸盐土的不同利用类型中,土壤酸度由大到小依次为:鱼塘塘基、荒稻田>稻田>荒旱地>改良稻田>蔗田>红树林迹地;活性铝含量由高到低依次为:荒旱地>鱼塘塘基、荒稻田>稻田>改良稻田>蔗田>红树林迹地。土壤酸度和铝形态含量的层间差异较为显著,多数随深度增加呈逐渐上升的趋势。酸性硫酸盐土中的硫形态—酸—铝形态之间有明显的连锁关系。

土壤环境中的小分子有机酸及其环境效应

小分子有机酸是土壤环境中一类重要的活性物质。土壤中的小分子有机酸主要来源于植物根系的分泌、动植物残体的分解、微生物的分泌与合成、土壤中有机物的转化等,其组成比较复杂,主要为脂肪族和芳香族羧酸,且在土壤中的含量较低(小于10 mmol/kg)。土壤中的小分子有机酸具有重要的环境效应,除对土壤中重金属的迁移、毒性和生物有效性有影响外,同时还对有机污染物的迁移、转化和降解也有一定的影响,其作用机制不同。本文对土壤环境中的小分子有机酸的来源、种类及其环境效应等进行综合阐述,并对小分子有机酸的进一步研究进行展望。

炭化生活污水污泥对酸化红壤的改良效果

从南京市、马鞍山市和丹阳市的3个污水处理厂采集污泥,在500℃下热解制备炭化污泥,测定了污泥和炭化污泥的性质和重金属含量,研究了污泥和炭化污泥对酸性红壤改良效果,并探讨了炭化污泥中重金属的环境风险。结果表明,污泥和炭化污泥中含有一定量的碱,添加炭化污泥可提高红壤的p H和交换性钙、镁和钾含量,降低土壤交换性铝和交换性H+含量。但污泥中大量铵态氮的硝化作用释放质子,抵消了污泥对红壤酸度的改良作用。添加污泥和炭化污泥提高了土壤有机碳、有效磷和速效钾的含量,提高了土壤肥力。污泥炭化后重金属含量有所增加,但大部分重金属的有效态含量下降,说明热解过程可以降低部分有毒重金属的活性。与对照相比,添加炭化污泥会增加土壤中部分重金属有效态含量,特别是有效态锌含量显著增加,因此炭化污泥农业利用存在一定的环境风险。建议将炭化污泥用于酸化的森林红壤的改良。

土壤-蔬菜系统中邻苯二甲酸酯的研究进展

邻苯二甲酸酯(PAEs)是一类重要的环境毒性有机污染物和环境激素类污染物。随着人们对蔬菜等农产品质量安全的关注和担忧,土壤-蔬菜系统的有机污染越来越受重视。国内外对土壤-蔬菜系统的PAEs进行了较多的调查和研究。综述了土壤、蔬菜中PAEs的污染特征及其来源;PAEs在土壤-蔬菜系统中的环境行为包括迁移分布、吸收累积规律和降解作用等。文献资料显示,土壤和蔬菜中频繁检测到PAEs化合物,以邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)的检出频率和含量水平较高。来源于不同基地的土壤和(不同品种)蔬菜中单个PAEs化合物浓度及其总浓度差异较大。国内外主要通过盆栽试验研究了PAEs在土壤-蔬菜系统的环境行为。结果显示,土壤中的PAEs会被蔬菜根系吸收、向蔬菜的地上部运移并在地上部累积,但蔬菜体内累积的PAEs量占土壤初始含量的1%以下。

酸性硫酸盐土的酸害暴发机制及其环境影响

酸性硫酸盐土广泛分布于热带亚热带滨海地区，当其中的硫铁矿物质与空气接触或直接暴露地表时会发生氧化而形成强烈酸害，从而导致土壤、水、大气和区域生态系统的退化，最终对动植物生长和人类的健康产生较大影响而成为全球性的热带亚热带滨海环境问题。酸性硫酸盐土的酸害暴发主要包括：（１）硫铁矿的形成、累积与埋藏过程；（２）硫铁矿的氧化与致酸过程；（３）土壤对酸的中和与缓冲过程；（４）土壤中酸的稀释与迁移过程。酸性硫酸盐土的酸害影响是上述四个过程相对强弱与综合作用的结果。酸性硫酸盐土酸害暴发可导致区域土壤环境、水环境和大气环境的酸化，以及大量金属与重金属元素的溶解与释放，引起生物生存环境的恶化与栖息地的丧失，动植物出现变态生长，而且疾病频繁，生产力下降，区域生态系统的结构和功能发生异常，生物多样性下降。

酞酸酯在土壤中的环境行为与健康风险研究进展

酞酸酯（PAEs）又称邻苯二甲酸酯,是环境激素类有机化合物,作为增塑剂在塑料、树脂和橡胶制品中的添加量一般为20%~60%。土壤中PAEs的主要来源有农用化学品、污水灌溉和大气沉降。PAEs在土壤中有较强的富集作用,并能通过一系列的环境地球化学过程进入不同的环境介质,引起环境污染和人类健康风险。本文结合国内外土壤PAEs的相关研究成果,综述了我国土壤PAEs的污染现状,分析了PAEs在土壤-大气界面（挥发、沉降）、土壤-植物系统（植物吸收、植物修复）、土壤-水界面下的环境行为（吸附-解吸）及土壤PAEs污染的环境健康风险,并指出国内土壤PAEs研究中存在的不足。研究结果显示,我国土壤环境总体上已遭受不同程度的PAEs污染;同时,土壤PAEs通过不同界面之间的迁移转化过程,也面临较高的生态环境健康风险。提出今后土壤PAEs研究应以区域土壤污染与环境行为为重点,深入研究土壤PAEs的时空传输与演变规律、多介质迁移转化机制和风险削减与修复措施,为保障土壤生态环境与健康提供理论依据。

酸性硫酸盐土的环境影响及其防治

酸性硫酸盐土是一种分布于热带、亚热带湿润气候区海岸带的劣质土壤,在港湾生态系统中实际扮演着潜在污染源的角色.本文系统综述了酸性硫酸盐土的环境影响及其防治技术，提出了我国酸性硫酸盐土环境影响防治的对策。

有机酸对土壤中Pb和Cd淋洗动力学特征及去除机理

采集辽宁葫芦岛锌厂周边农田耕作层（0~20 cm）土样,以酒石酸、柠檬酸和草酸为淋洗剂,研究其对土壤中Pb和Cd的淋洗动力学及去除机理。结果表明,对Pb和Cd的解吸量从大到小的有机酸均为酒石酸、柠檬酸、草酸,而动力学过程均可以用Elovich方程描述（R2=0.9698~0.9968）,表明该淋洗解吸过程为非均相扩散过程。试验条件下（pH值为2、3、4、5和6）,pH值降低,3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量均增加,表明有机酸分子中的质子活化了土壤中的重金属,促使其解吸。温度升高（25~45℃）,3种有机酸对Pb和Cd的淋洗量也增加,表明温度升高加速了重金属离子的扩散,促使其解吸。3种有机酸对Pb和Cd4种形态的淋洗去除效果不同,对Pb,去除率从高到低的不同形态为弱酸可溶态、可氧化态、可还原态、残渣态;对Cd为弱酸可溶态、可还原态、可氧化态、残渣态。

日本酸雨及其对环境生态系统的影响

本文着重介绍了日本的酸雨状况 ,从环境生态系统中的水质、水生动植物的生存、土壤酸化、森林生长等方面论述了日本酸雨对环境生态系统影响的现状。同时 ,探讨了酸雨与森林衰退之关系。

广东某含铊硫酸冶炼堆渣场土壤中重金属的污染特征

选取广东某硫酸厂工业堆渣周围土壤样品,重点研究了土壤剖面Tl、Cd、Pb、Zn四种重金属元素总量及形态分布特征。研究结果表明,该废渣在自然淋滤条件下已经对周围土壤产生了Tl、Cd、Pb、Zn污染,并且Tl、Pb、Cd较Zn污染严重。形态分析表明,堆渣场周围土壤中这些重金属主要是以残渣态和铁锰氧化物(氢氧化物)结合态存在。外围土壤受到的这些重金属污染及对环境的潜在危害大于废渣下伏土壤,其中在堆渣下伏土壤中主要以富集为主,而外围土壤中主要以迁移为主,且已经向土壤深处约30cm处进行了迁移。这些重金属污染物在表层土壤中未达到饱和状态,将继续在下伏土壤表层发生累积作用并且使横向土壤受污染的范围进一步扩大。

有机肥对稻田土壤磷素潜在环境风险的影响

采用灭菌和非灭菌相结合的室内淹水培养方法,在施用有机肥后,测定土壤及水层磷含量动态变化特征,以探明有机肥对稻田土壤磷素潜在环境风险的影响。结果表明:两处理土壤速效磷(Olsen-P)、水溶性磷(CaCl2-P)含量均随有机肥施用量增加而显著升高;水层总磷(TP)浓度与土壤Olsen-P(r=0.957**)、CaCl2-P(r=0.871**)含量呈显著正相关关系。水稻土施用有机肥后,土壤磷素有效性提高,磷素潜在环境风险增强,在6～18 d达到高峰,磷素流失潜能最大。低量施用有机肥(0.5%、1%)时,磷素环境风险增强主要由于有机酸对磷素的活化作用;高量施用有机肥(2.5%、5%)时,主要由于有机质对磷素的活化作用,两者作用比例分别为35%～50%、50%～65%。

重金属污染土壤化学固化技术与萃取修复技术的应用及修复效果(英文)

固定化和化学冲洗是土壤中金属污染治理常用技术.研究分别用0.4%,1.2%和2.0%的胡敏酸固定化2种重金属污染土壤样品,并通过分析Pb,Cd,Cu和Zn的存在形态来检验其固定效果,结果表明,胡敏酸可以将大部分的Pb和Cd转化为残留态以及有机结合态,大大降低其生物有效性,从而降低了其环境风险.但是,由于该技术受制于胡敏酸在土壤中的流动性,他必须和其他技术如化学萃取技术联合才可以实际应用.分别以0.5mol/L的EDTA,草酸(OX),柠檬酸(CA)以及柠檬酸和鼠李糖脂(CAR)为萃取剂,进行了进一步的萃取试验.结果表明:EDTA对Pb和Cd的去除效果最好;OX对Cu和Zn的去除效果最好;胡敏酸有利于Cu和Zn的去除,但是抑制Pb和Cd的去除;鼠李糖脂促进Pb,Cd,Cu和Zn的去除.但是,修复成本较高,该技术离实际应用还有一定的距离.

腐殖酸对砂质土壤吸附Cr(VI)的影响

利用系列摇瓶振荡实验，研究了在砂质土壤介质中腐殖酸（HA）对Cr（Ⅵ）还原作用及增强土壤表面对其吸附的影响。通过改变反应接触时间、pH值、HA投加量等条件，确定了最佳吸附反应条件。结果表明：砂质土壤中存在HA时，可使Cr（Ⅵ）还原为毒性较小的Cr（Ⅵ），明显增强土壤对可溶态Cr离子的吸附能力，比同等条件下无HA的土壤吸附量增大1倍以上。一般整个反应过程约8h即可达到稳定。pH值对Cr的还原和吸附有很大的影响，酸性条件下的吸附量比碱性条件可增大1倍，最佳pH值为2—4；当pH〉5时吸附能力急剧下降，pH=10时吸附去除量降为20％。有HA存在时砂质土壤土对Cr（Ⅵ）的吸附反应为一级动力学反应，K298=0．0335min^-1，砂土对CrO4^2-的等温吸附曲线较好地满足Langmuir公式。