土壤中酞酸酯多界面迁移转化与效应研究进展

酞酸酯是土壤、水体、大气和沉积物等多环境介质中广泛分布的典型有机污染物,具有致畸、致癌、致突变"三致"毒性效应和内分泌干扰作用,威胁生态安全与人体健康。本文围绕我国设施蔬菜地的酞酸酯污染问题,概括了土壤-植物系统中酞酸酯污染分布特征,详述了国内外有关土壤中酞酸酯土-气/土-水/土-植等多界面迁移作用过程、典型设施蔬菜体内酞酸酯代谢和微生物降解转化过程与作用机制,比较分析了土壤中酞酸酯的生物有效性、在不同生理生化和植物组织水平上的毒性效应及对微生物生态功能的影响,总结了土壤中酞酸酯污染防控与修复的关键技术方法和农艺调控举措,并就土壤中酞酸酯迁移转化和生物有效性等的研究趋势进行了展望,以期为酞酸酯的污染评估和有效防控、降低酞酸酯污染生态风险和保障农产品安全提供科学依据。

土壤中二苯砷酸的吸附解吸、结合形态与代谢转化研究进展

土壤是一个多介质、多界面、生命与非生命体系交叉的复杂系统,决定着土壤中毒害污染物的界面反应、分配、传递、积累、转化和降解等过程。研究毒害污染物在土壤中多界面过程的耦合机制是国际环境科学与土壤修复研究领域的前沿课题。二苯砷酸(Diphenylarsinic acid,DPAA)是含砷化学武器的主要成分二苯氰砷和二苯氯砷在环境中氧化或水解后形成的一类稳定的有机砷化合物,也是化学武器掩埋区土壤中最主要的有机砷污染物之一。文章综述了DPAA在不同类型土壤颗粒表面的吸附解吸动态特征及其影响因素、DPAA在土壤颗粒及铁氧化物表面的结合形态与分子键合机制,以及土壤中DPAA的好氧微生物降解与厌氧微生物代谢转化机制。DPAA在土壤中的吸附等温线符合Freundlich方程和Henry方程,土壤pH、磷酸盐、盐度、氧化物和有机质等环境因子以及微生物在土壤中DPAA的吸附与释放等过程中发挥着关键作用。DPAA主要通过静电引力吸附到土壤矿质胶体表面,并可在土壤及铁氧化物表面生成内圈层双齿双核络合物和外圈层络合物。土壤中的好氧微生物对DPAA的好氧降解代谢产物包括单羟基化DPAA、苯砷酸和无机砷酸盐;而在厌氧环境下,DPAA不仅可脱苯环形成苯砷酸和砷酸盐,还可被土壤中的硫酸盐还原菌厌氧转化为二苯基硫代砷酸以及甲基化二苯砷酸。未来应加强有关微生物参与下DPAA在不同类型土壤-地下水环境中的赋存形态与生物有效性研究,并结合多组学关联分析技术,阐明硫酸盐还原菌介导的DPAA厌氧代谢转化过程与硫酸盐还原、铁还原等过程之间的分子耦合机理,为中国日遗化学武器埋藏区有机砷污染土壤的生物修复提供理论依据与技术支持。

生物质炭添加对土壤氧化亚氮排放影响的研究进展

氧化亚氮(N_(2)O)是一种会破坏平流层臭氧的长寿命温室气体,农业土壤是大气N_(2)O人为排放源中的最大贡献者,因此减少农业土壤N_(2)O排放十分迫切.生物质炭是生物质在低温限氧条件下热解产生的碳材料,具有丰富的孔隙结构.已有研究表明,生物质炭是减少土壤N_(2)O排放的重要手段之一,但对其影响效应和机理的系统报道很少.本文论述了生物质炭对土壤中N_(2)O排放的影响,重点从生物与非生物的角度讨论了生物质炭影响土壤N_(2)O排放可能的机制.从生物角度来看,生物质炭的“石灰效应”会升高土壤pH、改变土壤中微生物过程从而促进N_(2)O还原为N_(2),同时生物质炭也会作为“电子穿梭体”加快这一过程.另外,生物质炭还会增加含有nosZ基因的反硝化细菌数量,促进N_(2)O的还原.而当土壤中N_(2)O主要来自于硝化作用时,生物质炭增加土壤中氨氧化细菌amoA丰度,进而增加土壤N_(2)O排放量.从非生物角度来看,生物质炭能吸附N_(2)O降低土壤N_(2)O释放量,随后其表面的C=C可能会与N_(2)O发生加成反应进而消耗N_(2)O.最后,本文归纳了生物质炭对土壤N_(2)O的影响主要取决于生物质炭特性(原料、热解条件、C/N、施用量、老化程度)、氮肥施用量与土壤理化性质等,同时总结了当前利用生物质炭减少土壤N_(2)O排放研究的不足之处,并对利用其减排土壤N_(2)O的发展方向进行了展望.

纳米羟基磷灰石对土壤镉化学形态和水稻镉吸收的影响

采用吸附等温试验和盆栽试验,研究了nano-HAP对镉的吸附行为和对土壤镉化学形态及水稻Cd吸收的影响。吸附等温试验结果表明,nano-HAP对镉离子有很高的吸附能力,且其吸附行为可用Langumir方程和Freundlich方程很好地描述;盆栽试验结果表明,nano-HAP明显提高了土壤溶液中pH值,显著降低了土壤Cd的生物有效性,0.5%、1%和2%施用量的nano-HAP处理下生物有效态Cd含量分别下降63.21%、80.62%和92.32%。nanoHAP对Cd污染下的盆载水稻生长也有一定的促进作用,并显著降低了盆栽水稻籽粒中Cd的含量,且全部达到国家规定的可食用标准。