农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2019年第5期

• 微塑料的环境行为及其生态毒性研究进展

  刘沙沙,付建平,郭楚玲,党志

  微塑料污染已经成为全球关注的环境问题。本文对不同环境介质中微塑料的来源、迁移、分布特征及其对生物体的毒性效应等方面的研究现状进行了系统的总结和评述。微塑料的来源主要包括直接进入到环境中的初生微塑料和大块塑料破裂、分解形成的次生微塑料，其可在大气、水体（淡水和海洋）和陆地环境之间进行迁移。需建立统一的微塑料样品采集、分离和鉴定方法，并结合准确高效的溯源分析技术，进一步探索其环境行为与归趋。微塑料（含自身的添加剂）被生物摄取后会造成物理损伤、引发生物体的行为、生理学和分子学反应，并可能与其他污染物形成复合污染，产生联合毒性效应。通过同位素示踪与分子生物学新技术的联用，重点研究微塑料的生物累积和在食物链中的传递效应，尤其是对人体健康的潜在威胁，以期为微塑料污染的生态风险评估提供理论依据。

• 藻类在农业面源污染防控中的应用

  李胜男,纪雄辉,朱坚,李尝君,简燕,彭华

  根据2010年第一次全国污染源普查公报，农业面源污染已经成为我国地表水总氮（TN）、总磷（TP）等污染物的首要污染源。藻类广泛存在于包括稻田在内的各类水生态系统中，其生长需要消耗大量的N、P营养物质，而且藻类回收后还可用于生产生物燃料、生物肥料、土壤改良剂等，因此，利用藻类同化吸收水体中的养分可以实现农业面源污染物拦截净化和养分循环再利用双重目的。基于藻类生长特性，本文探讨了以藻类作用为主的稻田藻类固氮减磷、多营养级综合养殖系统、固着藻类沟渠净水系统及高效藻类塘等生态技术模式，并对各类技术模式的主要应用条件进行了深入比较和分析，以期为农业面源污染治理技术提供理论基础。

• 基于细胞壁吸附固定特性的小飞蓬耐Cd机制研究

  张虹,罗洁文,胡华英,曹升,周垂帆,侯晓龙

  为探究小飞蓬根、叶细胞壁在Cd吸收过程中发挥的作用，以小飞蓬为供试植物，扫描电镜（SEM）观察Cd在小飞蓬组织中的分布及受损情况，通过细胞壁化学改性，利用吸附动力学和傅里叶红外光谱技术（FTIR）对小飞蓬根、叶细胞壁的Cd吸附固定特性进行了研究。扫描电镜结果显示，Cd胁迫下小飞蓬根、叶组织结构排列不规则，并出现晶体堵塞导管的现象，皮层组织是小飞蓬吸附固定Cd的重要部位；经酯化改性、氨基甲基化改性和果胶酶改性后，吸附动力学试验表明根细胞壁对Cd的累积吸附量分别相对降低了49.1%、38.5%和26.1%，叶细胞壁分别相对降低了39.47%、20.14%和30.23%。根细胞壁上的羧基和氨基在Cd吸附中的贡献作用较大，而叶细胞壁上的羧基和果胶在Cd吸附中的作用较明显。利用FTIR表征了小飞蓬根、叶细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息后表明，在小飞蓬根、叶细胞壁吸附Cd的过程中，羟基、羧基和氨基是Cd的主要结合位点。其中，果胶为Cd的结合提供羟基官能团，纤维素和半纤维素为Cd的结合提供羧基官能团，而细胞壁蛋白提供了氨基官能团等结合位点。由此可见，细胞壁各组分中的羟基、羧基和氨基提供Cd结合位点，使细胞壁对Cd具有较高的吸附固定能力，是小飞蓬耐Cd的一种重要机制。

• 渭北典型大骨节病区居民膳食硒营养调查评价

  尹丹,李欣雨,刘苡轩,蒙元永,黄冬琳,邱炜红,王朝辉

  为了解陕西省渭北黄土高原大骨节病区停止硒盐防治措施6年后居民硒营养水平，明确病区居民膳食硒摄入量是否达到人体需要量，比较现阶段大骨节病区与非病区人群膳食硒摄入量差异，为陕西省渭北大骨节病区居民保障其硒营养摄入状况和预防控制大骨节病提供参考依据，本研究采用分层整群随机抽样法，在渭北选择2个大骨节病典型县区（永寿县、麟游县），以位于陕西关中地区的非病区杨凌区作为对照，共9个自然村，270户常住居民作为调查对象。采用食物频率调查问卷收集成年居民的基本信息及过去1年食物摄入情况，食物硒含量采用文献检索数据，计算问卷区域居民每日硒摄入量。结果表明：非病区杨凌居民每日硒摄入量明显高于病区永寿县、麟游县，其值分别为61.8、25.0、35.0 μg。日摄入硒较低的病区居民人均收入较杨凌低，膳食结构仍然以粮谷类食物为主，每日小麦（面粉）的摄入量较大，分别占所有食物的46%和37%，杨凌区为24%；但因3个县区土壤均低硒，小麦籽粒中硒含量极低，其对杨凌、永寿、麟游居民硒摄入量贡献值仅为7%、13%和12%。渭北大骨节病区居民膳食结构仍以粮谷类食物为主，非病区杨凌区居民膳食多样性优于病区，主食小麦的摄入量显著低于病区居民，动物性食物中鱼虾类、蛋类、乳类的摄入量是病区居民的1.62~5.4倍。杨凌区、永寿县、麟游县居民膳食硒摄入量虽高于人体最低膳食硒需要量，但病区居民膳食硒摄入量远未达到人体膳食硒适宜需要量，此差异与病区土壤和农产品低硒、膳食结构、居民经济收入关系密切。亟需强硒营养宣传、利用经济有效的农艺措施提高小麦硒含量、增加经济收入、完善膳食结构以提高该区域居民硒摄入量。

• 易降解有机物及其施加方式对高粱吸收镉的影响

  段明梦,王帅,黄道友,许超,王辉,李佰重,龙世方,朱奇宏

  为探明易降解有机物及其施用方式对高粱吸收镉的强化效应，通过盆栽试验探讨了2 mmol·kg-1草酸（OA）、2 mmol·kg-1柠檬酸（CA）和1 g·kg-1水溶性有机肥（DOF）分次（1~4次）施加对土壤中镉（Cd）的活性、高粱（Sorghum bicolor L.）生长及对Cd吸收的影响。结果表明：施加OA、CA和DOF提高了土壤中Cd的活性，且OA、CA分4次施加和DOF 1次施加时，土壤中DTPA-Cd含量最高，分别比CK显著增加了11%、30%和29%；OA、CA和DOF 1次施加对高粱生物量无显著影响，分2次施加则显著抑制了高粱生长，其中DOF处理的生物量较CK下降38%；OA、CA和DOF分2~3次施加促进了高粱对Cd的吸收，高粱根部、地上部中的Cd含量及富集系数显著高于CK；OA、CA分3次施加和DOF 1次施加时，高粱地上部分Cd积累量分别比CK显著增加了17%、30%和31%。总体来看，分3次施加CA对土壤Cd活化及高粱吸收Cd的效果最好。

• 硫化氢对镉胁迫下大白菜幼苗光合生理的影响

  车涛,张丽萍,金竹萍,裴雁曦

  为了研究H2S对镉（Cd）胁迫下大白菜[Brassica pekinensis（Lour.）Rupr.]幼苗光合生理的调节作用，通过生理生化实验检测Cd胁迫和H2S对幼苗光合特性指标和Rubp羧化酶（Ribulose-1，5-hisphpsphate carboxylase）活性的影响，利用荧光定量-PCR检测Rubp小亚基编码基因RBCS表达水平的变化。结果表明：5 mmol·L-1 Cd胁迫会显著抑制大白菜幼苗的生长，降低叶片叶绿素含量、叶绿素荧光参数（Fv/F0、Fv/Fm、PIabs）和净光合速率（Pn）；5 μmol·L-1 NaHS预处理可以明显缓解Cd胁迫对上述指标的抑制作用，增加Cd胁迫下RBCS的表达量，促进非Cd胁迫下Rubp羧化酶的活性；0.1 mmol·L-1次牛磺酸（H2S清除剂）与Cd共同处理对幼苗的损伤比单独Cd胁迫更强。以上结果表明，H2S预处理可以提高大白菜幼苗的光合作用强度，有效缓解Cd胁迫对其造成的损伤，维持Cd胁迫下大白菜幼苗的生长。

• 锰对超富集植物青葙镉积累的影响

  孟德佳,刘杰,俞果,蒋萍萍,吕黛琳

  为探讨锰对青葙吸收和积累镉的影响，通过水培试验和土培试验两种方式，分别在镉处理为0（对照）、0.6、1、2 mg·L-1和0（对照）、3、5、10 mg·kg-1的条件下，施加100 mg·L-1和500 mg·kg-1的锰研究了锰对青葙吸收和积累镉的影响，并且在土培试验进行的同时监测土壤溶液中的镉含量。结果表明，在水培和土培条件下施加锰对青葙吸收和积累镉的作用不同。在水培条件下，向镉处理组中施加锰可显著抑制青葙对镉的吸收和积累。当镉处理浓度为0.6 mg·L-1时，施加锰使青葙叶片镉含量降低了35.9%。然而，在土培条件下，施加锰显著促进了青葙对镉的吸收和积累。在镉处理浓度为3 mg·kg-1时，锰对青葙镉积累促进作用最强，与未施加锰处理组相比青葙叶片中镉含量增加了352%。土壤溶液中镉含量较低，但锰的施加可显著提高土壤溶液中的镉含量（P<0.05）。上述结果表明，尽管镉和锰在青葙中可能存在部分相同的转运和吸收途径，但由于两者在土壤固相与液相之间存在的离子交换作用使得土培和水培实验表现出相反的趋势。

• 基于PMF和Pb同位素的农田土壤中重金属分布及来源解析

  陈锦芳,方宏达,巫晶晶,林锦美,蓝伟斌,陈进生

  为阐明九龙江中下游沿岸农田土壤中重金属分布特征、污染现状及来源，测定了该区域土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb的含量及Pb同位素比值。结果显示研究区域过去20年土壤中重金属含量呈现上升趋势，其中Cd增长幅度最大；空间上，除Cd外，不同功能区组间重金属差异显著，反映出研究区域受到了人为活动的显著影响，高Cd浓度现象可能是农业污染造成的一种普遍的共有现象；潜在危害指数评价法显示该区域大部分站点属于中等生态风险区域，主要贡献因子为Cd；主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分析法（PMF）分析结果均显示土壤重金属主要来自5种污染源，PMF法得出这些污染源的贡献率大小依次为工业源（26.3%） > 交通源（23.2%） > 自然源（22.0%） > 农业源（16.2%） > 其他混合源（12.0%）；三端源混合模型结合Pb同位素示踪法得到交通源、燃煤和工业源对九龙江土壤中重金属Pb的贡献率分别为57%、34%和9%。三种源解析方法所得结果吻合，三者均能较好地解析土壤中重金属，可以构成互补的多元源解析体系。

• 土壤污染调查加密布点区域优化及效率研究

  郝易成,师华定,白中科,杨泽栋,秦治恒

  为探究土壤污染调查过程中，在不同区域及不同样本量情况下加密布点的效率问题，并提出高效的加密方式，结合案例验证，在初步调查的基础上，基于指示克里金预测土壤污染概率，在不同概率区间内进行加密布点，分析对比不同概率区间加密布点的效率，并在效率较高的区间内对比不同加密点位数量对结果准确性的影响。结果表明：在0.50~0.95概率区间的区域加密布点对土壤污染范围的估计精度有所提高，其他区域则产生负作用；而加密点数在11.4%（20个）以内时，会提高土壤污染范围的估计精度，加密点数超过11.4%（20个），反而会降低土壤污染范围的估计精度。在非均匀布点的前提下，基于插值估计面积的方法，加密布点不一定能提高土壤污染范围的估计精度，在大概率确定的清洁区域或污染区域加密布点，均会降低整个研究区土壤污染范围的估计精度，应该在疑似污染但不能确定的区域加密布点，才有可能提高土壤污染范围的估计精度；疑似污染区加密布点结果精度随加密点数增加呈先增加后降低的趋势，因此适当加密点位数才有助于估计精度的提高。

• 覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响研究

  殷志遥,和君强,秦华,刘代欢,邓林,常海伟,桂娟,李柱,周通

  为探讨覆膜对伴矿景天生长和吸镉动态影响，以湖南某休耕地试验区为供试农田，研究了镉锌超积累植物伴矿景天在垄上覆膜和未覆膜两种栽培条件下，移栽后不同时间的植物生物量、地上部镉浓度变化与吸取修复动态。结果表明：伴矿景天的单株鲜质量和干质量在移栽后157~214 d范围内增速最快。覆膜和未覆膜处理的单株鲜质量增速分别为3.92 g·d-1和3.25 g·d-1，单株干质量增速则分别为0.23 g·d-1和0.17 g·d-1。随着生长时间的延长，伴矿景天地上部镉浓度呈先降低后升高再降低的变化趋势；而吸镉量则因生物量的增加而呈现逐渐增大的趋势，其中在30~63 d范围内的日平均吸镉量较高（覆膜和未覆膜处理分别为3.62 g·hm-2·d-1和3.10 g·hm-2·d-1），最小值为移栽初期的0~30 d（覆膜和未覆膜处理分别为0.90 g·hm-2·d-1和0.26 g·hm-2·d-1）和生育后期的214~240 d（覆膜和未覆膜处理分别为0.20 g·hm-2·d-1和0.25 g·hm-2·d-1）。覆膜和未覆膜处理下，伴矿景天的镉总吸收量分别为447.00 g·hm-2和329.85 g·hm-2；供试田块0~20 cm土层土壤镉去除率分别为16.18%和12.16%。研究表明，相对于未覆膜处理，覆膜能显著提高伴矿景天地上部生物量、镉吸收量及对污染土壤中镉的吸取修复效率。

• 基于灰色关联分析法的Cd污染土壤-植物系统安全生产评价

  许瑶,肖亨,伍钧,孟晓霞,徐敏,李炎,赖星

  为探究施用石灰对土壤-植物系统的影响，实现耕地重金属污染修复和粮食安全生产，本研究以水稻-小麦轮作为研究对象，连续3年施加不同量石灰（T0、T1、T2、T3、T4：0、750、1500、2250、3000 kg·hm-2），分析不同石灰用量对中轻度Cd污染农田的改良效果，并采用灰色关联法（Grey relational analysis，GRA）评估土壤-植物系统，以筛选最佳石灰用量。结果表明：施用石灰后稻麦籽粒Cd积累量变化趋势为T0 > T1 > T2 > T3 > T4；与空白（T0）相比，施用石灰使土壤pH从5.33提高到8.36，pH越高土壤Cd可交换态向残渣态的转化越明显。T4处理下土壤pH最高，与T0相比土壤可交换态Cd减少12.45%；与试验前土相比，3年连施石灰对土壤肥力无显著影响，且处理间土壤肥力无明显差异；GRA分析可知，石灰用量为2250 kg·hm-2更适合中轻度Cd污染土壤-植物系统的改良。

• 植物塘+人工湿地系统对灌溉水净化及稻米镉的阻控效果

  刘寿涛,何钟响,许蒙,李丹阳,罗海艳,刘孝利,铁柏清

  为了降低灌溉水中Cd向农田中输入，减轻农田重金属Cd污染，降低稻米中Cd含量。本试验选取梭鱼草、狐尾藻、轮叶黑藻为材料，构建3级植物塘+人工湿地系统，研究其对湖南典型矿区Cd超标灌溉水（全量Cd浓度均值≈6.65 μg·L-1）净化效果及稻米Cd阻控效果，并分析灌溉水进出水浓度与干湿沉降通量对系统净化效果的影响及净化系统中湿地植物的吸附能力。结果表明：梭鱼草、狐尾藻、轮叶黑藻3种水生植物对灌溉水中Cd具有较好的去除能力，经系统净化后灌溉水中全量和可溶态Cd平均去除率分别高达70%和91%，可有效降低湿地系统中重金属Cd浓度并阻止灌溉水中Cd向稻田迁移。湿地进水Cd浓度易随降雨产生波动，但湿地系统对Cd的去除效果不受影响。降雨量与Cd湿沉降通量呈线性正相关，与Cd干沉降通量呈线性负相关。监测期间（2017年4月16日-2017年9月17日）该3级净化系统Cd输入总量为428.46 g，其中干沉降沉降量为20.52 g，湿沉降沉降量为57.60 g，系统有效截留Cd占输入总量的87.94%，干湿沉降作为外源Cd输入源之一，对净化系统的运行效果影响不显著。在湿地正常运行情况下，净化后灌溉区水稻根部、茎鞘、叶片、谷壳和糙米中的Cd含量与未净化灌溉区水稻相比分别下降了5.96、3.83、2.42、0.40 mg·kg-1和0.12 mg·kg-1。研究结果可为典型矿区Cd污染灌溉水净化、降低农田重金属输入量与粮食安全生产提供科学参考和数据支持。

• 天津市郊区土壤重金属的污染评价与来源解析

  师荣光,张又文,许萌萌,郑向群,赵宗山

  为了研究城市郊区土壤重金属的污染水平与来源，选取天津市郊区——西青区和滨海新区为研究区域，采集了农田、水塘/河边附近土地、道路绿化带、居民区和工厂附近土地等约2000 km2范围内三类用地类型（农业用地、居住用地和工业用地）的286个土壤样品，调查了Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Cd 7种重金属的含量水平；通过多种污染和风险评估方法探讨土壤重金属的污染和风险水平；并通过多元统计分析方法进行重金属的来源解析。结果表明：该区域土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb和Cd的含量分别为71.47±20.49、32.15±19.66、27.77±12.77、99.78±53.20、17.59±8.69、30.27±9.72 mg·kg-1和0.19±0.17 mg·kg-1；天津郊区土壤整体处于中度污染和低风险水平，以Cd和As为主要的污染物质；Cr和Ni主要为自然源，Cu、Zn、Pb和Cd来自自然源和人为源，As则主要为人为源。具有人为输入的土壤Cd和As占研究区土壤的半数以上，因此需要对当地土壤中的Cd和As进行重点监控。

• 洛克沙胂代谢物在土壤中的累积及其植物有效性研究

  黄连喜,魏岚,姚丽贤,何兆桓,周昌敏

  为考察有机胂饲料添加剂降解转化后其含砷代谢物在土壤和蔬菜中累积及其植物有效性，利用鸡只喂饲含洛克沙胂饲料后排泄的粪便作为有机肥应用于茼蒿的种植，收获后测定土壤及茼蒿植株不同部位砷形态化合物的组分及含量。结果表明，洛克沙胂的降解产物主要为亚砷酸盐[As（Ⅲ）]、砷酸盐[As（Ⅴ）]、二甲基砷（DMA）、一甲基砷（MMA）、4-羟基苯胂酸（4-HPA）及少量其他未知形态含砷代谢物。经检测，茼蒿地上部的砷化合物仅为As（Ⅲ），地下部为As（Ⅲ）及As（Ⅴ）。施用对照鸡粪及含洛克沙胂代谢物鸡粪的茼蒿可食用的地上部As（Ⅲ）及总砷含量均低于我国规定的限量标准，与对照鸡粪相比，施用含洛克沙胂代谢物鸡粪显著提高茼蒿地上部As（Ⅲ）、地下部As（Ⅲ）及地下部As（Ⅴ）含量，提升率分别为13.8%±0.4%~37.4%±6.5%、112.9%±4.5%~123.2%±6.5%及44.4%±2.6%~78.0%±5.1%。添加洛克沙胂代谢物鸡粪显著提高土壤中可提取的As（Ⅲ）及As（Ⅴ）含量，提升率分别为49.1%±4.4%及33.4%±2.3%。3个不同生长阶段茼蒿采收后，添加洛克沙胂代谢物鸡粪土壤中可提取的As（Ⅲ）及As（Ⅴ）仍然比对照处理提高4.9%±1.0%~20.0%±1.2%及11.7%±2.4%~18.0%±4.7%。添加含洛克沙胂代谢物鸡粪的土壤中As（Ⅲ）及As（Ⅴ）的茼蒿吸收率分别比对照鸡粪处理提升25.8%及14.3%。综上所述，砷可通过有机胂→饲料→畜禽→畜禽粪便→土壤途径传递并被蔬菜吸收累积，当季施用含有机胂代谢物鸡粪对蔬菜是安全的，但会增加土壤中含砷代谢物的含量，因此不可忽视连续施用时的累积风险。

• 土壤nirS、nosZ型反硝化菌群落结构及多样性对牛场肥水灌溉水平的响应

  高文萱,闫建华,杜会英,张克强

  以河北徐水县长期定位牛场肥水灌溉试验田为研究对象，采用末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）和克隆文库相结合的方法，研究了不同施肥条件下0~20、20~40 cm土层中土壤nirS、nosZ型反硝化细菌群落结构特征变化。结果表明：nirS型反硝化细菌群落结构在0~20、20~40 cm土层中存在垂直分布差异，且0~20 cm土层中nirS群落结构对施肥种类、肥水浓度及灌溉次数不敏感，而20~40 cm土层中nirS群落结构对施肥条件敏感性提高；施肥处理和土层均对nosZ型反硝化细菌的群落结构产生显著影响。nirS、nosZ基因的多样性指数研究显示，施肥条件下nirS基因多样性指数未发生显著变化，但nosZ基因多样性指数有明显不同。相同施氮量（约300 kg·hm-2）的处理下，高浓度肥水灌溉（T5）相比常规施肥处理（CF）能更好地促进两土层中nosZ基因多样性发展。本研究还发现0~20 cm土层中的nirS、nosZ基因多样性指数均低于20~40 cm土层。本研究土壤中nirS型反硝化细菌主要与β-变形菌纲的固氮弧菌属（Azoarcus）、贪铜菌属（Cupriavidus）、红长命菌属（Rubrivivax）和γ-变形菌纲的假单胞菌属（Pseudomonas）和Rhodanobacter菌属具有较近的亲缘关系，少部分nirS型反硝化菌属于未知菌。土壤中nosZ型反硝化细菌主要与α-变形菌纲的根瘤菌属（Rhizobium）、β-变形菌纲的伯克氏菌属（Burkholderiales）和产碱杆菌属（Alcaligenes）、γ-变形菌纲的假单胞菌属（Pseudomonas）有较近的亲缘关系，少部分nosZ型反硝化菌属于未知菌。

• 不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态及磷酸酶活性的影响

  夏丽丹,曹升,张虹,胡华英,周垂帆,马祥庆

  为探究土壤不同水分条件下生物炭对红壤磷素形态转化及磷酸酶活性的影响，以期为土壤磷素管理和生物炭合理利用提供参考。通过设置土壤不同含水量（33%、66%、100%）与生物炭添加量（0、0.5%、2%）进行培养试验，测定土壤的有效磷、各磷素形态（Al-P、Ca-P、Fe-P、O-P）及土壤酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。结果表明：生物炭的施入显著提高了土壤有效磷含量；在培养前期，生物炭主要增加土壤中难溶态的Al-P含量，这主要是由生物炭带来的可溶性磷进入土壤中转化所导致；在培养后期，水分与生物炭都能够在一定程度上活化土壤中的Ca-P、Fe-P与O-P，释放更多磷素。生物炭本身呈碱性，添加到土壤中，有效中和了土壤酸度，使得土壤pH值上升2.82~3.13个单位，土壤酸性磷酸酶活性下降。此外，淹水条件能够降低土壤的酸性磷酸酶与碱性磷酸酶活性。研究表明，生物炭的添加能够有效提高土壤pH值、有效磷含量，同时降低土壤酸性磷酸酶的活性。

• 流域尺度重金属行为模拟及其对不同气象因子的响应特征研究

  周凌峰,孟耀斌,逯超,伍甘霖,张东妮,蒋飞红

  模拟重金属的流域尺度行为有利于更好地理解重金属对生态系统和人类的潜在不利影响，而探究重金属在不同气象情景下的迁移转化规律有利于流域环境风险分析和环境管理。本研究采用流域重金属迁移转化模型SWAT-HM，该模型考虑了重金属化学反应如吸附和老化反应；陆面重金属迁移过程包括通过水分渗流和蒸发引起的垂向下降上升运动以及通过土壤侵蚀和地表/地下径流的水平迁移；水体中重金属迁移过程包括沉降、再悬浮、扩散和掩埋等过程。本研究选取湖南浏阳河上游流域为研究区，该流域几十年来一直受到采矿活动的影响，重金属污染严重。结果表明，SWAT-HM模型对于流域内重金属锌（Zn）和镉（Cd）的动态模拟结果与监测结果符合较好，94.5%的Zn和94.2%的Cd的模拟浓度与实测浓度在同一数量级内。流域内Zn和Cd的高污染区主要集中在宝山河，当宝山河与大溪河汇合后，由于稀释作用和水沙交互作用，溶解相Zn和Cd浓度显著降低至地表水环境质量Ⅲ类水标准（GB 3838-2002）以下。2009-2014年流域出口Zn和Cd总输出通量的多年均值分别为90.8 t和1.1 t，溶解相重金属和吸附相重金属输出量的大幅提升几乎全部出现在强降水后，吸附相重金属输出量主要由几次暴雨过程贡献。本研究通过气象因子分析方法评价重金属输出量对于降雨和气温变化的敏感性，结果显示溶解相重金属和吸附相重金属输出量对于降雨变化比温度变化敏感，且吸附相重金属对于降雨变化的响应比溶解相重金属强烈。探究不同气象情景下重金属迁移转化响应特征对于环境风险分析和污染控制具有一定意义。

• 农村生活污水陶瓷膜-生物反应器处理工艺强化脱氮除磷研究

  唐舒雯,纪婧,王梦娴,陈佳仪,李旭东,邱江平

  传统膜生物反应器是农村生活污水处理的重要工艺之一，但其存在氮磷去除效果差等问题，本文旨在探究陶瓷膜生物反应器对农村生活污水的处理效果，并提高其脱氮除磷效果。陶瓷膜-生物反应器（C-MBR）是将好氧生物反应与无机陶瓷平板膜过滤技术相结合的工艺，具有占地面积小、维护简单、排泥量少等优点。本文利用陶瓷膜代替传统膜-生物反应器中的有机膜，对C-MBR进行强化脱氮除磷工艺研究，通过优化回流比、DO、HRT等进行强化脱氮，采用粉煤灰多孔填料吸附进行强化除磷。结果表明：在进水COD和TN、NH3-N、TP浓度分别为360.00~661.00、33.90~57.60、16.80~32.30 mg·L-1和4.78~5.70 mg·L-1，MLSS为3000 mg·L-1，膜孔径为50 nm条件下，C-MBR出水对应指标平均浓度分别为34.90、22.59、1.13 mg·L-1和4.57 mg·L-1，平均去除率分别为93.68%、47.86%、95.00%和12.32%。优化回流比至200%、DO浓度为2.00 mg·L-1、好氧池HRT为4 h时，TN平均去除率显著提高，最佳可达69.39%，出水平均浓度为12.52 mg·L-1，且此时出水稳定、能耗低；粉煤灰多孔填料在水力负荷0.33 m3·m-3·d-1条件下，对TP去除率可达90.90%，出水平均浓度为0.42 mg·L-1，满足一级A标准。使用1000 mg·L-1的次氯酸钠水溶液，以每片膜500mL·30 min-1速度对膜进行在线清洗时，跨膜压差恢复速率最快，膜污染去除效果恢复最佳。优化回流比、DO、好氧池HRT能有效强化C-MBR脱氮效果，填料吸附磷能有效强化除磷效果。本研究为农村生活污水就地处理、提高C-MBR脱氮除磷效果提供了有益参考。

• 改性秸秆-Fe3O4复合材料对染料废水中亚甲基蓝的去除研究

  李林璇,廖云开,范世锁

  利用柠檬酸（CA）对秸秆（RS）进行改性制备改性秸秆（CA-RS），并通过化学沉淀法负载Fe3O4以制得柠檬酸改性秸秆-Fe3O4（CA-RS-Fe）复合材料，利用FTIR和XPS对CA-RS、CA-RS-Fe进行表征，研究在不同固液比、温度、溶液初始pH和浓度条件下，其对溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附去除效果。结果表明：固液比为1.0 g·L-1、pH在3.0~11.0范围内时，CA-RS对MB去除率达95%以上。拟二级动力学模型能较好地拟合CA-RS和CA-RS-Fe对MB的去除过程。Langmuir模型可以描述MB在CA-RS和CA-RS-Fe表面的吸附。FTIR和XPS分析表明CA-RS表面官能团中的羧基在MB吸附过程中发挥重要作用。CA-RS对MB的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用。Fe3O4的引入减少了CA-RS表面羧基的数量，降低了其对MB的吸附能力，但能实现快速固液分离。研究表明，CA-RS可作为去除染料废水中MB的良好吸附剂，CA-RS负铁之后会降低对MB的吸附量，但有利于提升固液分离效果。

• 牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

  刘剑楠,封吉猛,李丹,王欣泽,单爱党

  为有效去除水溶液中Cd2+和Zn2+，以牛粪和核桃壳为原料，在不同热解温度下制取生物炭，采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附效果和动力学特性，通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比，探究其吸附机理。结果表明：生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素，牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好，700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好；生物炭对Cd2+和Zn2+的吸附符合Langmuir方程；700℃制备的牛粪生物炭（DM700）对Cd2+和Zn2+的吸附性能最佳，饱和吸附量分别为117.5 mg·g-1和59.4 mg·g-1，其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成，符合准二级动力学方程；吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd2+、Zn2+间发生离子交换和络合反应，Cd2+、Zn2+被吸附后进一步生成CdCO3和Zn3（PO4）2沉淀。这说明，DM700具备作为水溶液中Cd2+、Zn2+吸附剂的潜力，本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。

• 甘蔗渣碳源释放规律及其硫酸盐还原菌利用性试验

  狄军贞,李拓达,赵微

  针对传统有机碳源使用费用高、易产生二次污染等问题，采用农业废弃物甘蔗渣作为碳源，开展甘蔗渣在不同pH、不同粒径、不同投加量条件下的单因素试验和在不同硫酸盐还原菌（SRB）投加量、不同甘蔗渣粒径及其不同投加量条件下的正交试验，研究碳源释放规律以及SRB利用甘蔗渣的最佳组合条件。结果表明，在pH值为7的体系、甘蔗渣粒径和投量分别为60目、3.5 g·100 mL-1废水时，甘蔗渣中纤维素水解速率及葡萄糖水解速率均较慢，有利于还原糖的持续积累。在100 mL废水中，SRB投加量为71.2 mg、甘蔗渣粒径和投量分别为100目和4.5 g时，SO42-去除效果最好、还原糖水解速率最小，为正交试验的最佳组合。在此组合条件下，甘蔗渣持续供给碳源96 h后，反应体系中SO42-去除率和还原糖释放量仍分别高达75.23%、64.03 mg·g-1，氧化还原电位（ORP）低至-224 mV。

• 浙江省规模养猪场沼渣液养分特征和农田利用适宜性分析

  王强,刘银秀,边武英,聂新军,金娟,陈照明

  为明确浙江省规模养猪场沼渣液养分含量特征，为沼渣液农田合理利用提供指导，分别在2016年5月和8月采集全省62个规模养猪场的沼渣液样品，测定沼渣液养分含量指标。结果表明，5月和8月采集的沼渣液样品平均pH分别为7.39和7.47，总有机碳平均含量分别为5.01 g·L-1和4.79 g·L-1，全磷平均含量分别为0.34 g·L-1和0.47 g·L-1，全钾平均含量分别为0.57 g·L-1和0.81 g·L-1，全盐平均含量分别为3.06 g·L-1和1.76 g·L-1。铵态氮是沼渣液中主要的氮素形态，5月和8月沼渣液样品的铵态氮平均含量分别为689.2 mg·L-1和1 235.5 mg·L-1，占沼渣液全氮含量的69.6%和81.2%。2次取样的沼渣液样品总有机碳变异幅度分别为126.2%和182.1%，全磷的变异幅度分别为86.7%和222.6%，全氮、全钾、铵态氮和全盐的变异幅度在44.5%~87.8%。不同区域沼渣液养分含量间没有明显差异，但5月和8月2次取样时间沼渣液样品含量差异极显著。沼渣液中铵态氮含量与全氮、总有机碳、全磷、全钾、含盐量等指标间都表现为显著线性相关。5月和8月全省沼渣液总养分含量（N+P2O5+K2O）分别为1.91 g·L-1和2.81 g·L-1，N：P2O5：K2O分别为1：0.31：0.6和1：0.35：0.59。沼渣液养分指标间存在明显的相关性，氮、磷、钾的比例和作物需肥比例相似，农田利用时可以根据沼渣液铵态氮含量测定结果确定沼渣液施用量。

• 秸秆燃烧PM2.5及其碳组分排放特征研究

  叶巡,程晋俊,陈莎,梁志发,张晖,刘君侠,刘琼玉

  采用自主设计的民用炉灶燃烧-烟气稀释采样装置，获得安徽淮南和湖北武汉的小麦、玉米、水稻、花生、大豆5类典型农作物秸秆燃烧排放PM2.5及其碳组分的排放因子，分析了排放因子的差异，筛选了碳组分的标识组分。结果表明，秸秆燃烧PM2.5的排放因子随秸秆种类和地区的不同而呈现明显差异，淮南的秸秆燃烧烟气PM2.5排放因子在0.56~7.67 g·kg-1，武汉的秸秆燃烧烟气PM2.5排放因子在3.53~7.91 g·kg-1；不同种类秸秆烟气PM2.5排放因子有明显差异，花生秸秆燃烧烟气PM2.5的排放因子最高（均值5.98 g·kg-1），是大豆秸秆燃烧烟气PM2.5排放因子（均值2.04 g·kg-1）的2.93倍。秸秆燃烧PM2.5的排放因子随秸秆含水率的增加而明显增大。碳组分是5种秸秆燃烧PM2.5的主要成分碳，总碳（TC）占PM2.5的36.40%~65.84%，其中花生秸秆TC排放因子最高（均值2.58 g·kg-1），是小麦秸秆的TC排放因子（均值1.07 g·kg-1）的2.41倍；秸秆燃烧PM2.5中的有机碳（OC）浓度远高于元素碳（EC），OC/EC值为2.36~13.73，表明秸秆燃烧对二次气溶胶的形成具有重要影响。淮南及武汉的秸秆燃烧烟气PM2.5中char-EC/soot-EC值为17.20~64.16，char-EC显著高于soot-EC，可作为判断秸秆燃烧源的一个重要指标。主成分分析结果表明，秸秆燃烧PM2.5中的OC1、OC2和EC1在碳组分中贡献较大，因此，OC1、OC2和EC1可作为秸秆燃烧PM2.5的标识性组分。

• 生物炭添加对猪粪菌渣堆肥过程中Cu、Zn的钝化作用

  王义祥,李波,叶菁,刘岑薇,林怡

  为探讨生物炭对猪粪堆肥过程中重金属钝化效果的影响，利用强制通风静态堆肥技术研究不同生物炭添加量对猪粪菌渣好氧堆肥发酵效果及重金属Cu、Zn形态的影响。结果表明：与未添加生物炭堆肥处理相比，添加生物炭处理提高堆肥pH值0.2~0.3个单位，至堆肥结束时提高堆肥含水率15.6%~20.0%。添加生物炭改善了通气条件、pH、含水率等堆肥性质，加速了堆肥进程，其中6%和9%生物炭添加处理高温持续期显著高于未添加生物炭处理。堆肥处理后，猪粪、菌渣等混合物料中交换态Cu、Zn含量分别下降了4.25%~12.06%和2.83%~20.87%；堆肥处理能促进堆肥中Zn、Cu的形态向活性低的方向转化，降低重金属的生物有效性。堆肥物料中适量添加花生壳生物炭可提高对重金属Cu、Zn的钝化作用，其中6%生物炭添加处理对重金属Cu、Zn的钝化效果最好，分别为18.84%和11.55%。适量添加生物炭可加速猪粪菌渣堆肥进程和降低堆肥中Cu、Zn有效性，其中以6%生物炭添加量的钝化效果最好。

• 覆膜玉米不同生育期土壤酶活性对大气CO2浓度升高的响应

  周娅,冯倩,王玉,张晓媛,王丽梅,李世清

  为探讨旱区覆膜玉米农田土壤酶活性对未来气候变化的响应，在田间条件下通过改进的开顶式气室（OTC）系统自动控制大气CO2浓度，设置自然大气CO2浓度（CK）、OTC对照（OTC）、OTC系统自动控制CO2浓度（700 μmol·mol-1，OTC+CO2）3个处理，研究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前、六叶期（V6）、十二叶期（V12）、吐丝期（R1）、乳熟期（R3）及完熟期（R6）土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性对大气CO2浓度升高的响应特征。研究发现：OTC处理条件下，土壤碱性磷酸酶活性相比CK在V12期降低8.80%（P<0.05），而在R6期提高8.95%（P<0.05）；蔗糖酶活性在播前、V6、R1期降低12.65%~21.43%（P<0.05），R3期升高17.50%（P<0.05）；过氧化氢酶活性在V12、R1、R6期均显著降低。大气CO2浓度升高对玉米各生育期土壤脲酶活性均无显著影响；使R1、R6期碱性磷酸酶活性降低8.74%和6.39%（P<0.05）；使V6、R3期蔗糖酶活性升高30.18%和18.37%（P<0.05）；此外，增加了V12期过氧化氢酶活性，而降低了R3期过氧化氢酶活性。结果表明：当前旱作覆膜高产栽培模式下，大气CO2浓度升高对春玉米农田土壤酶活性的影响因作物生育期和酶种类不同而异；土壤酶活性对OTC及大气CO2浓度升高的响应程度不一，在当前试验条件下，OTC对土壤酶活性的影响较大气CO2浓度升高更为显著。