環(huán)境科學(xué)技術(shù)及資源科學(xué)技術(shù)

劉維濤，周啟星

環(huán)境科學(xué)技術(shù)及資源科學(xué)技術(shù)

不同土壤改良劑及其組合對降低大白菜鎘和鉛含量的作用

劉維濤，周啟星

不同土壤改良劑及其組合對降低大白菜鎘和鉛含量的作用。目的：近年來，我國菜地土壤受到不同程度的重金屬污染，其中尤以鎘和鉛污染最為嚴(yán)重。本研究在之前大白菜低積累品種篩選的基礎(chǔ)上，通過盆栽試驗(yàn)探討了單一改良劑和不同改良劑組合對大白菜品種吸收和積累重金屬的影響，以期篩選到具有較好效果的改良劑或其組合，從而能夠更好地促進(jìn)大白菜在Cd和Pb污染土壤上安全生產(chǎn)。方法：供試大白菜品種為北京新3號（Cd低積累品種）、北京小雜56（Cd高積累品種）、福星80（Pb低積累品種）和綠星大棵菜（Pb高積累品種）。土壤改良劑為雞糞、過磷酸鈣和熟石灰。Cd和Pb分別設(shè)置9個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：CK（對照），Cd（5 mg·kg－1）/Pb（1500 mg·kg－1），Cd/Pb＋石灰（2g·kg－1），Cd/Pb＋雞糞（20g·kg－1），Cd/Pb+過磷酸鈣（10g·kg－1），Cd/Pb+石灰＋雞糞，Cd/Pb＋石灰＋過磷酸鈣，Cd/Pb＋雞糞＋過磷酸鈣和 Cd/Pb＋石灰＋雞糞+過磷酸鈣。將準(zhǔn)確稱量的各個(gè)改良劑均勻拌入預(yù)先裝入2.5 kg土壤的塑料盆（直徑＝20cm，高＝15cm），平衡3個(gè)月后，將經(jīng)過消菌處理的白菜籽直接播種于盆中。待種子發(fā)芽一周后，根據(jù)白菜幼苗的大小和長勢情況間苗，每盆最后定苗為2株。待白菜生長9周成熟后，按照根和地上部兩部分采集樣品，分別用自來水充分沖洗以去除粘附于植物樣品上的泥土和污物，然后再用去離子水沖洗，之后在烘干前先在105℃下殺青30min，然后在70℃下于烘箱中烘至恒重，用粉碎機(jī)粉碎過60目篩。土壤有效Cd 采用DTPA-CaCl2-TEA提取，原子吸收分光光度計(jì)（AAS Hitachi180-80）測定。植物樣品采用12 mL混合酸HNO3-HClO4（87∶13，V/V）消化，原子吸收分光光度計(jì)測定其中的重金屬含量。為保證處理和測定的準(zhǔn)確性，采用茶葉標(biāo)樣（GSS-3）作為質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果：（1）不同改良劑對大白菜生物量的影響：不同的大白菜品種對于不同改良劑處理的響應(yīng)不同，但投入改良劑總體上增加了大白菜根部和地上部的生物量。（2）不同改良劑對大白菜Cd和Pb含量及積累量的影響：投入不同改良劑后，北京新3號和北京小雜56地上部的Cd含量均顯著降低（P＜0.05）。其中，北京新3號在加入石灰＋雞糞＋過磷酸鈣后，地上部 Cd含量達(dá)到最小值0.65 mg·kg－1。相似地，福星80和綠星大棵菜地上部的 Pb含量也在加入改良劑后顯著降低，且均在加入石灰＋雞糞＋過磷酸鈣后，地上部 Pb含量達(dá)到最小值，分別為1.25和1.95 mg·kg－1。（3）不同改良劑對土壤pH值和Cd有效態(tài)的影響：投加改良劑后，土壤的pH值均有所升高。加入石灰＋雞糞＋過磷酸鈣后，土壤pH值增加了2.49，達(dá)到了最大值8.89，而土壤中的有效態(tài) Cd的含量也在投加改良劑后有所降低，投加石灰＋雞糞＋過磷酸鈣后，土壤中有效態(tài)Cd的含量達(dá)到最小值1.95 mg·kg－1。結(jié)論：施用改良劑對大白菜的生長具有促進(jìn)作用。施用改良劑可顯著降低大白菜地上部中Cd和Pb的含量。在投加Pb1500 mg·kg－1后，福星80和綠星大棵菜在加入石灰＋雞糞＋過磷酸鈣后，其地上部Pb含量均小于2.0 mg·kg－1，可以滿足大白菜在Pb（＜1500 mg·kg－1）污染土壤上的安全生產(chǎn)。施用改良劑可升高土壤的 pH值和降低土壤中的有效態(tài)Cd，其中加入石灰+雞糞+過磷酸鈣效果最佳。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(9):1846-1853

入選年份：2014

我國主要地區(qū)表層土壤中多環(huán)芳烴組成及含量特征分析

曹云者，柳曉娟，謝云峰，等

摘要：關(guān)于我國表層土壤多環(huán)芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）的含量、組成及來源分析的報(bào)道很多，但大部分都是針對某一地點(diǎn)或地區(qū)的研究，關(guān)于我國土壤中PAHs總體分布情況的研究很少。為全面了解我國表層土壤中多環(huán)芳烴組成及含量特征，本文收集了多年來有關(guān)我國表層土壤中多環(huán)芳烴含量的110篇國內(nèi)外學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，從中提取了土壤中16種多環(huán)芳烴以及總多環(huán)芳烴（ΣPAHs）的含量數(shù)據(jù)，研究區(qū)域覆蓋14個(gè)省、3個(gè)直轄市、2個(gè)自治區(qū)和1個(gè)特別行政區(qū)，從土壤多環(huán)芳烴的含量分布、組成特征以及區(qū)域性差異等幾個(gè)方面，較為系統(tǒng)地分析了全國土壤多環(huán)芳烴的總體污染狀況及規(guī)律。通過對140組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要獲得以下 5方面的研究結(jié)果：（1）我國表層土壤 ΣPAHs的含量中位值為580 μg·kg－1；16種多環(huán)芳烴中二氫苊（Any）的中位值最小（2.73 μg·kg－1），熒蒽（Fla）的中位值最大（57.05 μg·kg－1）。（2）相比其他國家，我國土壤 PAHs含量處于較低水平；但相比我國土壤ΣPAHs的本底值，超過本底值的土壤樣品高達(dá)97.2%，表明我國絕大部分土壤已受到人為影響；因此，我國土壤 PAHs的污染現(xiàn)狀值得關(guān)注。（3）從 PAHs的組成來看，菲（Phe）、Fla和芘（Pyr）的相對含量較高，分別占到總體的17.59%、16.22%和10.41%，而苊（Ane）、Any和二苯并（a，h）蒽（Daa）的相對含量較低，分別只占總體的1.26%、0.78%和1.85%；依據(jù)環(huán)數(shù)來劃分，則4～6環(huán) PAHs的相對比例較高，占 68.53%。（4）從不同區(qū)域的含量分布來看，我國表層土壤中ΣPAHs平均含量的分布趨勢為東北＞華北＞華東＞華南＞華中。土壤中多環(huán)芳烴的含量表現(xiàn)為東北老工業(yè)基地＞京津地區(qū)＞長三角地區(qū)＞珠三角地區(qū)，該結(jié)論與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度相吻合。東北地區(qū)表層土壤中ΣPAHs的含量顯著高于除華北地區(qū)以外的其他3個(gè)地區(qū)（P＜0.05），華北地區(qū)顯著高于華南和華中地區(qū)（P＜0.05），東北地區(qū)土壤中ΣAHs的含量約是華中地區(qū)的6倍，造成如此差異的原因可能和氣候條件的地理性差異以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的區(qū)域性分布有關(guān)。（5）從污染源類型來看，污染源類型的差異對土壤中PAHs的含量影響很大，面源與點(diǎn)源污染表層土壤中ΣPAHs的平均含量分別為317.3 μg·kg－1和1812.95 μg·kg－1；我國面源污染土壤中16種 PAHs含量的中位值范圍在2.40～47.30 μg·kg－1；點(diǎn)源污染土壤其范圍在19.925～366.075 μg·kg－1；點(diǎn)源污染表層土壤多環(huán)芳烴的含量無論是ΣPAHs還是單種PAHs的含量均顯著高于面源污染的土壤（P＜0.01）。我國現(xiàn)行土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中并未包含多環(huán)芳烴這類物質(zhì)，上述研究結(jié)果可為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制修訂及全國和區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)提供參考：（1）通過掌握不同地區(qū)的含量分布數(shù)據(jù)，可在一定程度上為我國標(biāo)準(zhǔn)取值的合理性判定提供依據(jù)；（2）不同種類的多環(huán)芳烴毒理學(xué)特性差異很大，因此，明確其組成特征，有助于合理估計(jì)該類混合物的毒理學(xué)特性和風(fēng)險(xiǎn)，從而制定科學(xué)合理的基于風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)取值；（3）明確不同污染源類型（點(diǎn)源污染和面源污染）土壤的多環(huán)芳烴含量特征，有助于為建立區(qū)別土壤用途的標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(1):197-203

入選年份：2014

北京溫榆河流域微生物污染調(diào)查研究

楊勇，魏源送，鄭祥，等

摘要：隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，我國河流水質(zhì)普遍受到了不同程度的污染。微生物指標(biāo)對于河流水質(zhì)評價(jià)具有重要作用，雖然《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）僅規(guī)定了糞大腸菌群的濃度指標(biāo)，但目前我國河流水質(zhì)評價(jià)指標(biāo)體系以常規(guī)理化指標(biāo)為主，甚少考慮微生物指標(biāo)。如考慮糞大腸菌群指標(biāo)，則我國有相當(dāng)一部分河流的水質(zhì)難以達(dá)到規(guī)定的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。顯而易見，為了更好地促進(jìn)河流水質(zhì)管理，今后我國需要從理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)全面評價(jià)河流水質(zhì)。因此，本研究以我國的典型城市河流——北京溫榆河為調(diào)查對象，從指示菌和病毒指示物兩方面入手，選取細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、糞大腸菌群以及SC噬菌體、F噬菌體等常見的指示微生物，通過為期一年多的現(xiàn)場采樣調(diào)查，考察溫榆河流域的微生物污染時(shí)空分布特征，以期為今后我國河流的水質(zhì)評價(jià)和微生物污染控制提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明，除了有機(jī)污染和富營養(yǎng)化問題外，溫榆河流域的微生物污染非常突出，上下游微生物濃度差異顯著（P＜0.05）。溫榆河上游已經(jīng)受到了一定程度的微生物污染，微生物濃度波動幅度較大，例如，糞大腸菌群濃度為2.70～6.73 mg/L，沿途并沒有穩(wěn)定衰減，這可能由于微生物在自然衰減的同時(shí)又有新的污染源匯入；受清河、壩河等排水河道的影響，溫榆河下游普遍遭受了嚴(yán)重的微生物污染，糞大腸菌群濃度均值高達(dá) 6.80 mg/L以上，平均超出地表水Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB3838—2002）兩個(gè)數(shù)量級，病原微生物風(fēng)險(xiǎn)的可能性較大。SC噬菌體和 F噬菌體的調(diào)查結(jié)果表明，溫榆河上游受到病毒污染的可能性較小，而清河與溫榆河下游SC噬菌體的檢出量較高，表明其可能受到了病毒污染。溫榆河以城市污水處理廠排水和流域分散性污水等非常規(guī)水源補(bǔ)給為主，例如，清河污水處理廠排水量與溫榆河干流來水量之比高達(dá)1.5。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，溫榆河微生物污染主要受到污水處理廠排水及沿岸分散污水的影響，季節(jié)因素和自然衰減的作用不顯著（P＞0.05），而污水處理廠排水是微生物污染的主要來源，超負(fù)荷運(yùn)行和消毒等深度處理工藝的缺乏導(dǎo)致了低下的微生物去除效果。同國內(nèi)外主要河流的微生物污染狀況相比，溫榆河處于微生物高污染水平，這將給溫榆河流域的地下水水質(zhì)以及沿岸農(nóng)作物種植帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。今后我國應(yīng)采用理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)全面評價(jià)河流水質(zhì)。防范溫榆河的微生物污染風(fēng)險(xiǎn)，需要加大沿岸分散污水的截污與處理力度，大力建設(shè)和升級改造污水處理設(shè)施，提高污水處理率和排放達(dá)標(biāo)率，大幅削減入河污染負(fù)荷；從支流入手，加快河流生態(tài)治理與修復(fù)，逐步恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)與功能，維護(hù)河流生態(tài)健康；建立病原微生物風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警體系，加強(qiáng)河流和地下水的微生物污染監(jiān)測。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(1): 42996

入選年份：2014

上海秋季典型大氣高污染過程中有機(jī)碳和元素碳的變化特征

周敏，陳長虹，王紅麗，等

摘要：目的：含碳?xì)馊苣z是大氣氣溶膠中的重要部分，一般占 PM2.5的20%～50%，因其直接、間接輻射強(qiáng)迫和對人體健康的影響而受到人們的廣泛關(guān)注。然而，人們對灰霾天期間一次污染物的污染累積率和二次污染的轉(zhuǎn)化率并不完全清楚。本研究利用在線觀測手段，對上海市秋季典型灰霾過程中細(xì)粒子的質(zhì)量濃度和含碳?xì)馊苣z進(jìn)行連續(xù)觀測，重點(diǎn)分析了灰霾期間 PM2.5和含碳?xì)馊苣z的時(shí)間變化特征以及含碳?xì)馊苣z的污染累積和二次生成，以期更好地掌握上海秋季大氣灰霾特征，為大氣污染防控提供科技支撐。方法：觀測時(shí)間為2011年10月1日—10日，觀測地點(diǎn)上海市徐匯區(qū)上海市環(huán)境科學(xué)研究院培訓(xùn)樓 5 樓樓頂（31°10′ N，121°25′ E），測點(diǎn)離地高度約15 m。PM2.5中的有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）濃度采用Sunset Laboratory Inc的碳分析儀測量。碳分析儀的采樣分析周期為 60min，采樣流量為8 L·min－1。PM10、PM2.5、PM1.0的質(zhì)量濃度采用 Thermo Fisher公司生產(chǎn)的β射線顆粒物監(jiān)測儀測量，時(shí)間分辨率為1 h。觀測參數(shù)還包括臭氧、能見度、濕度、溫度、輻射強(qiáng)度等因子。討論：大氣灰霾期間（10月6日—8日）PM2.5中有機(jī)碳（OC）和元素碳（EC）的質(zhì)量濃度分別為（20.38±7.11）μg·m－3和（4.07±1.97）μg·m－3。對觀測期間 OC和 EC濃度增長率的時(shí)間變化分析可以發(fā)現(xiàn)，灰霾期間 OC和 EC的增長率較灰霾天起始點(diǎn)（10月1日9點(diǎn)）分別增長了為（641±258）%和（409±246）%，OC的增長率高于EC。用GEC表示污染累積率，GOC表示污染累積與二次轉(zhuǎn)化之和，（GOCGEC）則可代表二次轉(zhuǎn)化率?；姻财陂g（GOC-GEC）為（232±125）%，本次污染過程中OC和EC的污染累積與二次生成作用分別占 63.8%和36.2%，污染過程以累積為主。對大氣灰霾和非霾期間OC/EC比值與O3的對應(yīng)關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，灰霾期間OC/EC與O3具有良好的線性關(guān)系，呈正相關(guān)，說明灰霾天氣期間OC濃度升高與含碳組分的光化學(xué)氧化有關(guān)；而非霾天氣期間 OC/EC比值與O3的相關(guān)性較弱，則說明OC更多的來自一次排放。研究還發(fā)現(xiàn)，灰霾天氣期間白天 O3最大濃度顯著高于非霾天氣，而夜間 O3濃度卻低于非霾天氣，這與白天 NO2光解生成 O3并在靜穩(wěn)天氣條件下累積以及夜間NO的滴定作用消耗O3等因素有關(guān)?；姻财陂g，夜間大氣氧化能力較弱，O3濃度趨近于 0 ppbv時(shí)，OC/EC的平均比值為 4.01±0.40，該比值基本上指示了在大氣氧化能力較弱時(shí)一次污染源排放的OC/EC混合比。采用OC/EC最小比值法計(jì)算得到灰霾天氣和非霾期間PM2.5中的 SOC 濃度為1.64～17.96 μg·m－3和 0.25～2.83 μg·m－3，分別占有機(jī)碳（OC）的10.7%～66.7%和9.2%～52.5%，灰霾天氣SOC/OC的比例高于非霾期。結(jié)論：灰霾期間，PM2.5中的OC和EC的質(zhì)量濃度顯著高于非霾天，且OC濃度的增長率高于EC，該污染過程OC和EC的污染累積與二次生成分別占63.8%和36.2%，污染過程以累積為主。灰霾期間，PM2.5中OC/EC與O3具有良好的線性關(guān)系，呈正相關(guān)，OC濃度升高與含碳組分的光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，而非霾期OC更多的可能來自一次排放?；姻财谝归gO3濃度趨近于0 ppbv時(shí)，OC/EC的平均比值為 4.01±0.40，該值基本上指示一次污染源排放在大氣中 OC/EC的混合比?；姻蔡旌头泅蔡霵M2.5中SOC/OC的比值分別為10.7%～66.7%和9.2%～52.5%，灰霾天SOC/OC的比例高于非霾期。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(1):181-188

入選年份：2014