农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2019年第9期

• 土壤镉和砷污染钝化修复材料及科学计量研究

  李英,朱司航,商建英,黄益宗

  使用Web of Science（WOS）核心合集数据库统计了5年内（2014—2018年）关于土壤镉（Cd）和砷（As）单一污染的情况，发现土壤Cd和As污染依然受到人们的广泛关注，且我国在该领域发文最多。利用CiteSpace软件分析发现施用钝化修复材料是土壤Cd和As污染治理的热点修复技术之一。基于此，本文综述了常见的钝化修复材料及其钝化机理，并分别对钝化修复材料的室内研究和修复实践进行总结，发现无机类钝化修复材料中石灰类主要通过调节土壤pH值改变重金属有效性；磷酸盐类分别通过共沉淀和点位竞争机制钝化重金属；金属及其氧化物类通过表面络合和还原作用对重金属的钝化效果更好；黏土矿物中海泡石和坡缕石廉价绿色且具有较大的比表面积，对重金属的钝化效果较好。有机类钝化剂中生物炭类为研究热点材料之一，因表面拥有丰富的官能团和较大的比表面积，其对重金属表现出良好的钝化修复效果；有机废弃物含高度腐殖化的有机质和微生物，对重金属钝化效果较好。此外，对国内外典型的Cd和As污染实践修复工程进行介绍，发现金属及其氧化物、堆肥、生物炭以及廉价易获得的石灰和黏土矿物施用较广。最后，讨论了钝化修复材料施用中亟需解决的问题。

• 硒镉高背景区茶叶中硒和砷、汞、镉的积累与浸出特征研究

  杨如意,杨程,石晓菁,张梦婷,高业能

  为阐明地质高背景区微量元素的生物地球化学循环，以及其在农作物中的积累和潜在健康风险，探讨了硒镉高背景区茶叶中硒、砷、汞、镉4种微量元素的积累特征，分析了采集时间、叶片成熟度、炒制温度对微量元素含量的影响；以硒的最大浸出量为参考，研究了富硒茶最佳的冲泡条件，并对4种微量元素的浸出特征和健康风险进行了评价。结果表明，所有茶园土壤均达到高硒水平，其中46.67%的土壤硒过量。镉的含量远超土壤风险筛选值，且57.31%为可交换态。所有茶叶均达到富硒茶标准，而砷、汞、镉未出现超标。土壤硒对茶叶中重金属的积累没有明显的拮抗作用，反而会促进汞的积累。高温炒制导致茶叶中63.51%的硒损失，而采集时间和叶片成熟度对茶叶中砷、汞、镉的含量有显著影响。硒的浸出主要受冲泡温度和次数影响，最高仅有26.06%的硒能进入茶汤；砷主要受冲泡次数和时间影响，而汞主要受冲泡温度影响。茶汤中硒、砷、汞、镉的浸出量很低，目标危害系数远小于1，没有明显的健康风险。研究表明，地质高背景区微量元素在茶叶中的积累特征及相关的健康风险与人为污染区存在较大差异。

• Cd胁迫下小麦的形态生理响应及Cd积累分布特征

  张大众,杨海川,菅明阳,隗书伟,赵越,张一阳,丁勤,马翎健

  以Cd抗性不同的四个小麦品种为试验材料，设置0、25 mg·kg-1和50 mg·kg-1三个CdCl2添加浓度进行盆栽试验。通过对小麦成熟期形态指标、多个生育时期生理指标、成熟期各器官中总Cd含量及各化学结合形态Cd占比的研究，旨在探讨小麦对Cd胁迫的形态和生理响应、小麦Cd吸收积累特性以及抗Cd机理。结果表明，株高、叶面积对Cd胁迫敏感程度低，25 mg·kg-1 Cd处理下对M1019的株高和西农20、许农186和M1019叶面积有促进作用；而同化物质的积累对Cd胁迫敏感，叶片干质量最为敏感，50 mg·kg-1 Cd处理下下降20%以上；高浓度Cd处理对小麦各生长指标均表现为抑制。25 mg·kg-1 Cd胁迫下能提高叶片POD酶活性，而50 mg·kg-1 Cd胁迫下POD酶活性降低，随胁迫时间增加POD酶活性降低；叶片SOD酶活性随着胁迫浓度和时间的增加而降低；脯氨酸含量则随着胁迫浓度和时间的增加而升高；叶绿素含量随胁迫浓度的增加而降低。随Cd处理浓度的增加小麦各器官Cd含量增加，各器官积累量表现为：根 > 叶片 > 茎秆 > 籽粒，许农186和M1019整株Cd含量低于西农20和漯麦0603。50 mg·kg-1 Cd处理下漯麦0603叶片和籽粒的Cd转运系数最低，分别是21.2%和2.2%；叶片Cd转运系数最高的品种是西农20，系数为26.4%；籽粒Cd转运系数最高的是许农186，转运系数为3.0%。各化学结合形态中以氯化钠提取态和醋酸提取态占比最大，随Cd处理浓度增加而增加，活跃态Cd含量占比以许农186和M1019较低。结果表明不同形态和生理指标对Cd胁迫的响应不同，不同小麦对Cd的吸收积累特征有共性也存在品种间的差异，抗性品种与敏感型品种相比Cd的吸收积累量较低，活性高的Cd占比较少。

• 黄土高原潜在缺锌区施用纳米氧化锌（ZnO NPs）对冬小麦生长及籽粒品质的影响

  孙宏达,钟民正,张腾,翟丙年,王朝辉,毛晖

  为研究纳米氧化锌的施用方式对冬小麦生长及籽粒品质的影响，本研究在黄土高原潜在缺锌地区进行田间微区试验，使用传统的七水硫酸锌（ZnSO4·7H2O）和新型的纳米氧化锌（ZnO NPs）作为锌肥，设置对照（CK）、喷施硫酸锌（FZn）、土施ZnO NPs（SZnO）、喷施ZnO NPs（FZnO）和土喷结合ZnO NPs（SFZnO）五个处理。结果表明，不同处理对于冬小麦产量及其构成因素和籽粒品质（淀粉、可溶性糖和谷蛋白）未造成显著影响。ZnO NPs处理相比CK，在两季均显著提高了冬小麦的籽粒锌含量。对比硫酸锌处理，FZnO和SFZnO比FZn处理的籽粒锌含量在第一年分别提高了36%和45%，在第二年分别提高了12%和24%。拔节期叶片扫描表明FZn处理与CK的叶片结构没有差异，FZnO处理观察到颗粒表面附着，能谱仪扫描确定FZnO处理的锌含量显著高于FZn处理和CK。五个不同处理结果表明，小麦施用ZnO NPs比施硫酸锌有较显著的增锌效果，不同施用方式以土喷结合处理增锌效果最佳，籽粒锌含量达到37 mg·kg-1，单独喷施处理的锌转移吸收效率最高。施用ZnO NPs对小麦生长、籽粒品质以及叶片生理结构没有产生不良影响，ZnO NPs可作为新型锌肥应用于农业研究。

• 铜陵矿区周边莲藕重金属元素含量及健康风险评价

  鲁潇,于坤,孙庆业,孙乐乐,陈城

  有色金属开采、冶炼会引起周围土壤和水体的重金属元素污染，这些重金属元素可通过食物链进入人体，从而对当地居民身体健康造成危害。本研究以我国重要的有色金属生产基地铜陵市为对象，分析莲藕5种重金属元素（Cu、Zn、Pb、Cd、As）含量及其健康风险，以期为有色金属矿区农田土壤的高效合理利用提供科学依据。结果表明：研究区内莲藕种植地表层土壤存在着不同程度的重金属元素污染，其中Cd的污染最为严重；莲藕中5种重金属元素含量均符合国家食品安全限量标准；土壤与莲藕之间重金属元素的转运系数（TF）极低，莲藕中Cd、As、Pb含量仅与DTPA和NH4OAc提取态含量存在显著的相关性；单一元素的目标风险指数（THQ）及5种元素的总目标风险指数（TTHQ）计算结果均低于1，表明食用研究区内的莲藕不存在健康风险。对于铜陵有色矿区而言，莲藕种植可作为提高重金属污染土壤利用率的一种合适的选择。

• 底泥中三氯生残留对轮叶黑藻的生态毒性效应

  张立娜,王芷茵,安婧

  为探讨三氯生（triclosan，TCS）低浓度长期暴露对水生生态系统的毒性效应，本文以典型沉水植物——轮叶黑藻为研究对象，利用HPLC-MS、UV-VIS等分析技术，研究了0.05~0.5 mg·kg-1 TCS底泥暴露28 d后轮叶黑藻体内TCS的残留浓度及叶绿素、可溶性蛋白、抗氧化酶活性的变化。结果表明，在处理组中轮叶黑藻叶片中TCS的含量在暴露初期（14 d）呈下降趋势，随着暴露时间延长，叶片中TCS含量逐渐升高，暴露28 d时，0.5 mg·kg-1 TCS处理组中轮叶黑藻叶片中TCS浓度高达2.16 mg·kg-1。TCS暴露周期内，轮叶黑藻叶片中叶绿素含量呈持续下降趋势，可溶性蛋白含量呈先促进后抑制的趋势，而其茎部可溶性蛋白含量则始终呈抑制状态。此外，TCS胁迫可显著影响轮叶黑藻叶片和茎部的过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性，对轮叶黑藻的抗氧化系统造成不可逆的损伤。研究结果为评估水体环境中TCS的生态风险提供了基础数据和理论依据。

• 两种常用氯氰菊酯对秀丽隐杆线虫生殖发育影响的信号转导通路

  余雪锋,耿文敬,郭肖颖,朱江

  应用模式生物秀丽隐杆线虫（Caenorhabdites elegans）研究了在0.005~3.2 mg·L-1范围内顺式氯氰菊酯（α-CPM）和高效氯氰菊酯（β-CPM）的暴露对机体生殖发育的影响，探讨了两种氯氰菊酯导致线虫生殖发育损伤的信号转导通路。结果表明，0.05 mg·L-1的α-CPM和β-CPM暴露均诱导线虫发生显著的生殖细胞凋亡，具有剂量效应；生殖损伤信号的转导主要依赖JNK MAPK信号通路，部分依赖p38 MAPK信号途径。较低浓度的α-CPM和β-CPM暴露亦诱导线虫生殖腺的DNA损伤，主要表现在线虫产卵量的减少和卵孵化率的降低，并具有剂量效应。研究表明，α-CPM和β-CPM暴露均诱导显著的生殖细胞凋亡，且β-CPM生殖毒性较α-CPM大。

• 转基因玉米ZZM030对大型蚤（Daphnia magna）生长和繁殖的影响

  张莉,沈文静,方志翔,刘标

  为探讨抗虫耐除草剂转基因玉米ZZM030对水生生物的安全性，以浮游动物大型蚤（Daphnia magna）为研究对象，使用转基因玉米ZZM030及其非转基因对照亲本玉米祥249（X249）饲喂大型蚤28 d，检测转基因玉米ZZM030对大型蚤生长和繁殖的影响。28 d测试结果显示，与亲本X249组大型蚤相比，ZZM030玉米组大型蚤在存活率、体长、首次抱卵时间、首次产幼蚤时间、首次产幼蚤数、新生幼蚤总数等参数上没有显著性差异。28 d饲喂结果表明抗虫耐除草剂玉米ZZM030与X249非转基因亲本玉米对大型蚤具有同样的安全性。

• 杀螟丹、螺虫乙酯和铜镉二元复合污染的联合毒性

  殷鸿洋,赵远,郑义,保聪,黄新新,丁英杰,蔡强

  针对农业活动中广泛使用的杀螟丹、螺虫乙酯和常见重金属污染物铜、镉，以费氏弧菌为受试生物研究污染物并存状态下的联合毒性。通过研究在不同暴露时间下二元复合污染对费氏弧菌的急性毒性效应，计算半数效应浓度EC50，并采用混合毒性指数法评价联合毒性。研究表明，铜、镉、杀螟丹、螺虫乙酯单一暴露于费氏弧菌15 min的EC50分别为0.53、0.74、79.06 mg·L-1和116.67 mg·L-1。杀螟丹和重金属的混合体系对费氏弧菌的联合毒性主要表现为相加作用，当螺虫乙酯在混合体系中占比较低时，也表现为部分相加作用。杀螟丹和螺虫乙酯能够减缓金属离子进入细胞的速率，因此费氏弧菌急性毒性实验研究联合毒性时，暴露时间应延长至45 min以上。

• 水肥耦合对海泡石钝化修复镉污染土壤效率的影响

  刘艺芸,徐应明,黄青青,秦旭,赵立杰

  为探讨水肥耦合对海泡石钝化修复镉（Cd）污染土壤效率的影响，采用盆栽试验，以油菜为供试植物，研究了两种水分条件下施用质量分数为0.5%、1.0%和2.0%的蚯蚓粪肥对钝化土壤中有效态Cd含量、油菜根部和可食部分Cd含量的影响。结果表明，土壤水分含量为60%~65%时，施用海泡石能够显著降低土壤中有效态Cd的含量，进一步施用蚯蚓粪肥土壤中有效态Cd的含量为单一海泡石处理的2.24~2.72倍，但是油菜可食部分Cd含量与单一海泡石处理相比变化不显著（P<0.05）；土壤水分含量为100%时，在钝化修复下施用0.5%、1.0%和2.0%的蚯蚓粪肥，土壤中有效态Cd的含量为单一海泡石处理的1.11、1.17倍和1.26倍，施用0.5%和2.0%蚯蚓粪肥，油菜可食部分Cd含量与单一海泡石处理相比降低了55.9%和56.8%。因此土壤水分含量为60%~65%时，在海泡石钝化修复下施用蚯蚓粪肥，水肥耦合对钝化效应的影响较小；土壤水分含量为100%时，施用0.5%或2.0%蚯蚓粪肥，水肥耦合能够强化海泡石的钝化效应，进一步降低油菜对Cd的吸收和累积。

• 翻压紫云英条件下化肥配施生物炭基肥对水稻Cu吸收转运的影响

  喻成龙,汤建,喻惟,倪国荣,谢志坚,康丽春,荣勤雷,周春火

  针对稻田土壤重金属Cu污染问题，在翻压紫云英条件下，探究化肥与生物炭基肥配施对土壤-水稻系统Cu吸收及转运的影响。采用盆栽试验，设置5个施肥处理：对照（CK，不施肥）、常规施氮（CN）、紫云英+氮肥（CNG）、紫云英+有机肥+氮肥（CNGO）、紫云英+生物炭基肥+氮肥（CNGC）。研究了不同施肥处理对早稻五优156生长和重金属Cu吸收特性的影响。结果表明：与CN相比，CNG在无污染和污染土壤中水稻籽粒产量分别提高47.1%和50.1%；与CNG相比，CNGC在无污染和污染土壤中水稻籽粒产量分别提高4.5%和12.8%。单施化肥条件下水稻植株体中Cu的总吸收量最大，且水稻根部Cu含量最高；在污染土壤中，CNG处理下水稻糙米存在一定的重金属污染风险，而在CNGC处理下糙米中Cu含量低于相关食品卫生标准（≤10.0 mg·kg-1）。进一步研究表明，翻压紫云英能提高Cu从根向秸秆的转运能力，而在污染土壤条件下Cu从秸秆向谷壳的转运能力会受到抑制。在污染土壤中CN处理下Cu有效态含量最高，CNGC处理比CN处理土壤Cu有效态含量降低39.4%，比CK处理降低17.6%。研究表明，翻压紫云英条件下化肥配施生物炭基肥可以提高水稻产量，抑制水稻对Cu的吸收和转运，降低水稻籽粒中Cu含量，适宜在重金属Cu污染稻田施用。

• 钝化剂处理对玉米与伴矿景天间作下植株生长及镉累积特征的影响

  陈国皓,祖艳群,湛方栋,李博,李元

  为了探讨玉米与伴矿景天间作与钝化剂处理对植株Cd吸收积累特征的影响，通过盆栽试验，将6种复配钝化剂[石海剂（LS）、石磷剂（LP）、石殖酸（LH）、海磷剂（SP）、海殖酸（SH）、磷殖酸（PH）]施用在Cd污染土壤中后种植玉米，间作超富集植物伴矿景天（Sedum plumbizincicola）进行研究。结果表明，玉米与伴矿景天间作与单作相比较，玉米单株生物量显著上升了12.2%~52.4%，玉米植株Cd含量显著降低了10.0%~38.9%，玉米Cd转运系数显著降低，伴矿景天单株生物量显著上升了20.3%~73.4%；两种种植模式中，石海剂处理下的玉米单株生物量最大，玉米茎叶中Cd含量最低，符合国家饲料卫生标准，玉米Cd累积量较对照显著降低；间作模式中，石海剂和石殖酸处理下，伴矿景天单株生物量和Cd累积量最大。石海剂+玉米与伴矿景天间作的联合修复模式可以运用在Cd污染农田土壤修复中达到边修复边生产的目的。

• 同源猪场废弃物对土壤-生菜系统铜锌迁移的影响

  唐明灯,王艳红,余丹妮,李盟军,李义纯,李林峰,艾绍英

  猪场废弃物Cu、Zn含量高，为了比较同源猪场废弃物（沼液、猪粪、沼渣）对土壤-生菜系统Cu、Zn迁移的影响，从广东省博罗县某规模化养猪场同时采集了猪粪、沼液与沼渣3种猪场废弃物，在Cu风险土壤中添加不同用量猪场废弃物（按每千克土壤0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g总氮水平计算），通过连续2茬生菜的盆栽试验来研究同源猪场废弃物对生菜可食部分Cu、Zn含量和土壤有效态Cu、Zn含量的影响。结果表明：生菜生物量受猪场废弃物种类及其处理水平2种因素的显著影响。生菜可食部分Cu、Zn含量范围分别为0.46~2.08、0.70~14.4 mg·kg-1。生菜可食部分Cu、Zn含量受猪场废弃物种类及其处理水平的显著影响，影响大小顺序为废弃物种类>废弃物处理水平；猪场废弃物提高第1茬生菜可食部分Cu含量，但降低第2茬生菜可食部分Cu含量和第1、2茬生菜可食部分Zn含量。废弃物种类对Cu影响大小顺序为猪粪 > 沼渣 > 沼液，对Zn影响大小顺序为猪粪>沼液>沼渣。猪场废弃物种类及其处理水平（两者中前者的影响大于后者）显著影响DTPA-Cu或DTPA-Zn含量，废弃物种类的影响大小顺序为沼渣 > 猪粪 > 沼液。本文供试土壤具有一定的消纳富Cu猪场废弃物的能力，富Cu猪场废弃物也适合施用到缺Cu土壤上。

• 铜胁迫下磺胺嘧啶对土壤呼吸及酶活性影响分析

  李明珠,廖强,董远鹏,刘喜娟,孟子霖,李梦红,刘爱菊

  为探究铜污染胁迫下磺胺嘧啶对土壤呼吸及酶活性的影响，本文选取环境中检出率较高的典型抗生素磺胺嘧啶（Sulfadiazine，SDZ）和重金属铜（Cu）为研究对象，设SDZ5（5 mg·kg-1）、SDZ10（10 mg·kg-1）及SDZ5+Cu200（5 mg·kg-1 SDZ+200 mg·kg-1 Cu）、SDZ5+Cu500（5 mg·kg-1 SDZ+500 mg·kg-1 Cu）、SDZ10+Cu200（10 mg·kg-1 SDZ+200 mg·kg-1 Cu）、SDZ10+Cu500（10 mg·kg-1 SDZ+500 mg·kg-1 Cu）6个处理，分别采用密闭法和酶试剂盒法测定SDZ单一及其与Cu复合污染处理下土壤呼吸作用及土壤酶活性的变化情况。结果表明，在试验设计浓度下，培养第7 d时，SDZ单一污染对土壤呼吸作用有明显的促进作用，而Cu的加入进一步促进了土壤的呼吸作用；但随着培养时间的延长，各污染处理的促进作用逐渐减弱，在培养第28 d时又恢复至对照水平。土壤脱氢酶对SDZ单一及其Cu复合污染较为敏感，在整个试验培养期内，各污染处理中其活性均受到了显著的抑制（P<0.05）。土壤磷酸酶对SDZ污染胁迫存在一定的耐受性和滞后性，其中，5 mg·kg-1 SDZ处理对土壤磷酸酶活性未产生显著的影响，10 mg·kg-1 SDZ仅在培养的第14、28 d对土壤磷酸酶产生显著的抑制作用；但SDZ和Cu复合污染对土壤磷酸酶则产生了显著的抑制作用。对于土壤脲酶，5 mg·kg-1 SDZ在培养前期无显著影响，培养14 d以后则表现显著的刺激作用；10 mg·kg-1 SDZ除在第7 d有明显刺激作用外对土壤脲酶并未产生显著影响，且200 mg·kg-1 Cu复合添加并未改变SDZ对土壤脲酶的影响，但其与500 mg·kg-1 Cu复合污染在培养7、14 d和28 d对土壤脲酶则产生了显著的抑制作用。5 mg·kg-1 SDZ对β-葡萄糖苷酶存在显著的刺激作用，但SDZ与500 mg·kg-1 Cu复合污染则对β-葡萄糖苷酶产生显著的抑制作用。本研究表明，土壤呼吸对SDZ单一及其与Cu复合污染胁迫响应与污染物浓度及暴露时间密切相关；不同土壤酶对SDZ单一及其与Cu复合污染的响应存在较大差异，土壤脲酶对各污染处理表现出较强的耐受性；但相比之下，脱氢酶对SDZ单一及与Cu复合污染较敏感，可以作为评价土壤SDZ单一及与Cu复合污染程度的敏感性指标，而土壤磷酸酶和β-葡萄糖苷酶则仅对SDZ与Cu复合污染较为敏感。

• 常规阳离子存在时Mg-Al-CO3 LDH对土壤中Cd吸附迁移的影响

  王玉环,林青,徐绍辉

  层状双氢氧化物（Layered double hydroxide，LDH）是土壤中常见的矿物组分，而Na+、K+、Ca2+和Mg2+更是土壤溶液中的主要阳离子，它们共存条件下对重金属污染物在土壤中的行为过程影响如何是一个需要探讨的科学问题。通过批量静态吸附实验、动力学实验和室内土柱迁移实验，研究不同阳离子与Mg-Al-CO3 LDH共存时对重金属Cd在土壤中吸附迁移的影响。运用伪二级动力学模型、Elovich模型及内扩散模型对吸附动力学数据进行拟合，并对Mg-Al-CO3 LDH吸附Cd前后的样品进行红外光谱分析及X射线衍射分析，以探究其吸附机理。结果表明：Mg-Al-CO3 LDH的存在使土壤pH升高，且Mg-Al-CO3 LDH含有大量CO32-，使得土壤对Cd的吸附能力增强；阳离子类型不同时，无论土壤中是否含有LDH，其对Cd的吸附量均表现为阳离子价态越高，吸附量越小。伪二级动力学模型拟合效果非常好，R2均接近于1，说明土壤对Cd的吸附能力与吸附位点有关；内扩散模型拟合结果揭示土壤对Cd2+吸附的速率受液膜扩散、颗粒间扩散、化学反应等综合作用的控制。不同阳离子类型对Cd在土壤中吸附迁移的影响不同，Cd迁移能力表现为随背景阳离子价态升高迁移能力增强；Mg-Al-CO3 LDH的存在抑制了Cd的迁移。红外光谱及X射线衍射分析表明，Mg-Al-CO3 LDH对Cd2+的吸附机理主要为Cd2+与Mg-Al-CO3 LDH上的CO32-反应生成CdCO3沉淀。Mg-Al-CO3 LDH对不同阳离子的吸附机制不同，影响着重金属Cd在土壤中的吸附迁移过程。

• 土壤中六价铬离子在低温环境中的迁移规律研究

  张聪慧,申向东,邹欲晓

  为了探究复合土体中六价铬离子在寒区低温环境中的迁移规律，设置了4个不同土体配合比，掺入不同质量分数的水泥（C），脱硫石膏（S），对标准养护28 d后的复合土体进行上表面、下表面和环境3个方向的降温处理，而后进行电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）和低温核磁共振仪（LT-NMR）实验。结果表明，进行三温降温后的土体温度曲线呈现出先快速下降后缓慢下降的趋势，土体温度通过热传递由表及里传递负温；不同配合比下的土体均呈现两侧边缘处离子浓度高于中心处，随温度降低铬离子浓度增加；T2弛豫时间的特征峰面积和第一峰值明显减小，所对应的第一峰孔隙区间0.001~0.117 μm在-5.4℃至-14.4℃时基本不变，第二峰与第三峰面积减小，结冰量增加；温度对铬离子迁移具有重要影响且结冰量与铬离子浓度相关系数高达0.91；大孔隙的结冰速率远高于中孔及小孔隙，冰透镜体的增加导致了Cr6+的迁移并在低温区聚集。研究表明，低温环境对复合土体中重金属离子迁移有重要影响。

• 典型固废处理处置场周边土壤重金属污染特征和成因分析

  倪晓坤,封雪,于勇,姜晓旭,李宗超,李妤,夏新

  为探讨典型固废处理处置场周边表层土壤重金属污染特征和污染来源，以浙江两家典型危废处理处置场和一家生活垃圾处理处置场周边作为研究区域，采集并测定表层土壤样品中5种重金属（Cd、Hg、As、Pb、Cr）的含量。运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态风险指数法对重金属的污染特征进行评价；采用多元统计法分析重金属来源。结果表明：研究区土壤中Cd为首要污染物，三家固废处理处置场分别有56.25%、50.00%和58.82%的点位达轻度污染等级及以上；多元统计分析表明，不同处理处置场周边重金属来源不同，其中危废处理处置场周边Cd、Hg、As和Pb主要受处置危废种类、处置模式等因素影响，Cr主要受自然因子和历史原因影响。研究区土壤Cd潜在生态风险程度最高，三场地潜在生态风险指数分别为604.26、1 473.08和165.13，其次为Hg，三场地分别为202.99、441.83和139.64。研究表明，危废处理处置场周边土壤污染比生活垃圾处理处置场周边严重，为重度污染，主要污染物为Cd、As和Cr。危废处理处置场周边土壤潜在生态风险程度较生活垃圾处理处置场高，且分布较不均匀，应引起警惕，予以重视。

• 基于改进地累积指数法的沉积物重金属污染评价

  刘子赫,孟瑞红,代辉祥,洪庆洋,闫秋鹤,刘彦廷,王洪涛,陈坦

  沉积物中重金属污染评价的常用方法——地累积指数法，可定量分析确定点位特定重金属污染程度，但在流域重金属污染评价或多种重金属复合污染评价中难以适用。针对特定重金属污染评价情景，本文将最大浓度与浓度平均值以内梅罗指数法引入地累积指数法中；针对复合污染评价情景，综合考虑重金属浓度及其生态毒性，提出“等当量生态毒性指数”的概念，以此为依据筛选出生态危害贡献最大的重金属，将其浓度变化指数及多种重金属浓度变化指数的平均值以内梅罗指数法引入地累积指数法中。改进的地累积指数法既考虑了重金属浓度的最大值，又兼顾各重金属的毒性特征。本文以丹江口水库支流朝北河沉积物中重金属的污染评价为例，验证改进的地累积指数法的评价结果。在评价流域特定重金属污染时，改进的地累积指数法避免了地累积指数取平均值忽视重污染点位的问题，能够有效识别出流域内Hg元素在个别点位存在的严重污染，各重金属污染等级排序结果更有利于全面反映流域内重金属污染情况。在评价重金属复合污染时，改进的地累积指数法与潜在生态危害指数法的评价结果总体一致，且有效避免了潜在生态危害指数法直接利用未修正重金属毒性系数造成的评价结果不合理的问题。

• 降雨径流对江淮丘陵区农业流域磷素输出影响研究

  陆海明,张丽,王妞,邹鹰

  选择位于安徽省滁州市城西水库上游的花山流域作为代表性流域，研究江淮丘陵区降雨径流对流域磷素输出的影响。2013—2015三个水文年高频次水量水质同步观测结果表明，流域出口断面径流总磷浓度和输出负荷与降雨、径流变化基本同步。研究期间49%和24%的水样总磷浓度超过地表水环境质量标准（GB 3838—2002）Ⅲ和Ⅴ类标准，水样超标主要发生在汛期雨洪过程。花山流域单位面积年总磷输出负荷分别为0.72、0.91 kg·hm-2·a-1和3.86 kg·hm-2·a-1。汛期和夏季总磷输出负荷占全年的比例分别为94%和80%。梅雨期间或台风雨期间单日磷素输出负荷最大值可达全年负荷的12%~18%。2013年和2015年梅雨时期总磷输出负荷占全年输出负荷约60%；2014年梅雨期总磷负荷输出比例仅占全年负荷的11%，受台风“麦德姆”影响，一次台风雨过程磷素输出负荷占全年负荷的22%。花山流域全年10%的时间内发生的5~10次雨洪过程中，约30%的直接径流输出的总磷负荷约占全年总负荷的50%。流域出口断面TP输出负荷主要受流量影响，建立了基于日平均流量的TP输出负荷预测模型。梅雨和台风雨形成的暴雨径流是江淮丘陵区花山流域磷素负荷输出的主要驱动因子。

• 池塘养殖污染负荷核算方法研究及比较分析

  李丽芬,徐云强,苏保林,乔飞,雷坤,何璟嫕

  为科学、准确和定量地分析池塘养殖水管理过程及污染负荷，实现水产养殖的控污减排，对现有污染负荷核算方法进行调研，对其进行了适应性评价和实例计算，并在此基础上对化学分析法进行了优化改进。结果表明：不同方法下污染负荷核算结果为污染负荷率法 > 竹内俊朗法 > 物料平衡法 > 排污系数法 > 化学分析法；基于物质守恒的3种方法计算结果远高于化学分析法和排污系数法，表明池塘底泥对养殖期间所产生的污染负荷贡献较大；改进化学分析法计算结果显示饵料是池塘养殖中产生污染的主要来源，在试验池塘养殖生产中底泥在TN排污中占比约60%，TP占比高达85%左右。研究表明，池塘水管理及底泥对污染负荷核算结果影响较大，且改进化学分析法可定量反映池塘养殖总产污量及水体和底泥排放分别对外界环境产生的影响。

• 里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究

  张一枫,窦森,叶淑芬,张丹丹

  为探明里氏木霉（Trichoderma reesei）在腐殖化过程中，不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物（HLS）的碱提取物——类胡敏酸（HAL）的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性，通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥，在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养，并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照，在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸（HAL）进行分析，与土壤的胡敏酸（HA）比较观察其特异性。对比CK，在模拟腐殖化的过程中，接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征，其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右，与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%，使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看，里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时，可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化，其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加，与土壤HA的结构特征差异持续缩小，逐渐具有特异性。

• 醋糟覆盖对堆存牛粪NH3和CO2排放的影响

  张金瑞,贾树云,刘美玲,张祎,高志岭

  为探究物料覆盖对堆放存储的牛粪氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）排放的影响，本研究利用氨浓度在线检测（Innova1412i）和动态箱技术，测定了酸性有机物料醋糟覆盖（覆盖厚度为0.5、1.0 cm和2.0 cm）下牛粪堆存过程中NH3和CO2的排放通量。结果表明，与未覆盖醋糟的对照组相比，醋糟覆盖厚度超过1 cm时可显著降低牛粪NH3和CO2排放（P<0.05）；模拟降雨去除醋糟酸性成分（洗涤醋糟）对醋糟的氨减排效果影响较小，覆盖洗涤醋糟仍达到了81.34%的氨减排率（P<0.05），而添加醋糟冲洗液对牛粪NH3和CO2排放没有显著影响；当覆盖时段从2周延长到3周时，醋糟覆盖的氨减排率从35.22%~84.97%降低至15.58%~60.25%；醋糟覆盖还可以有效降低牛粪的C/N和提高N/P。综上，有机物料醋糟是兼具覆盖、酸化等作用的一类控氨材料，对于堆放存储的牛粪具有控氨、保氮和提质效果，但其氨减排率受养殖场粪尿储存和覆盖技术的实施时段的影响较大。

• 畜禽粪便生物炭固碳量、养分量的估算及田间施用潜在风险预测

  李飞跃,吴旋,李俊锁,谢越,范行军,蔡永兵,赵建荣

  为了探讨畜禽粪便转化为生物炭后固碳量、养分量及田间施用潜在风险，选取了牛粪、猪粪和鸡粪为主要畜禽粪便原料制备生物炭，通过对其产率、碳含量、养分含量及重金属含量的分析，结合畜禽粪便产量数据，估算了畜禽粪便转化生物炭后固定碳的量和养分的量，并对其田间施用潜在的重金属污染风险进行预测。结果发现：我国2015年主要畜禽粪便总产量达到1.90×109 t，其全部转化为生物炭后，固碳量达到3.51×108 t，相当于我国约17.2%的碳排放量；此外，固定的总养分量为1.73×108 t，氮、磷（P2O5）和钾（K2O）分别占总养分的32.6%、46.8%和20.6%。然而，畜禽粪便生物炭中Cu、Zn和Cd的含量超标严重，特别是猪粪生物炭中Cd的含量高达34.36 mg·kg-1，超标极其严重不能直接还田。研究表明，畜禽粪便转化为生物炭是一种有效固定碳和养分的方法，但也存在重金属污染的潜在环境风险，需对其作进一步评估。

• 牛粪堆肥过程中nosZ型反硝化细菌动态变化

  许本姝,门梦琪,武晓桐,姜欣,盛思远,韩悦,朱海峰,孟庆欣,邓利廷,许修宏

  采用高通量测序技术，研究牛粪堆肥过程中不同时期与不同深度的nosZ型反硝化细菌群落组成的动态变化与多样性，并通过冗余分析（Redundancy analysis，RDA）和Spearman相关性分析，揭示了堆肥过程中nosZ型反硝化细菌与理化指标之间的相关关系。结果表明，堆肥不同时期nosZ型反硝化细菌群落结构差异显著，反硝化细菌群落多样性和丰富度均呈先降低后升高的趋势，在堆肥降温期不同深度的反硝化细菌群落结构和多样性指数差异显著。此外，理化因素显著影响堆肥反硝化菌群的群落结构与多样性，螯台球菌属（Chelatococcus）与温度呈极显著正相关（P<0.01），Polymorphum与硝态氮呈极显著正相关（P<0.01），生根瘤菌属（Mesorhizobium）与含水率和C/N呈极显著负相关（P<0.01）。反硝化细菌的多样性与温度、pH、氨态氮呈极显著负相关（P<0.01），与硝态氮呈极显著正相关（P<0.01）。反硝化细菌的丰富度与温度呈极显著负相关（P<0.01）。综上所述，堆肥时间和深度均为影响nosZ型反硝化细菌群落结构的重要因素，且该菌群群落结构变化受理化因子的显著影响。