农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2020年第3期

• 水铁矿结构稳定性及对砷固定研究与展望

  杨忠兰,曾希柏,孙本华,白玲玉,苏世鸣,王亚男,吴翠霞

  水铁矿是砷污染土壤和水体修复中最常用、最有效的钝化剂。水铁矿等铁氧化物对砷的赋存形态和生物有效性具有显著影响，并对环境中的砷具有很强的固定作用；但水铁矿在环境中容易转化，极大地影响了其对砷固定的效果。基于此，本文从水铁矿的结构及影响其稳定性因素的分析入手，综述了水铁矿与砷的交互作用，探讨其在修复砷污染土壤方面的可行性，旨在为利用水铁矿修复砷污染土壤提供理论依据。同时，从降低农田中砷有效性等角度，对砷污染农田修复和安全利用技术与方法等进行了讨论。

• 基于CiteSpace的重金属污染土壤修复研究文献计量分析

  吴永红,靳少非

  以Web of Science数据库及中国知网的文献资料为数据源，利用CiteSpace文献计量工具，对1998-2018年重金属污染土壤修复研究领域的相关文献从发文量、发文国家、发文机构、关键词、作者群体、载文期刊及论文被引频次方面进行分析，以此探讨国内外该领域研究现状及未来发展态势。结果表明，土壤重金属修复研究文献数量呈快速增长态势，中国、美国、西班牙、意大利、韩国等是外文文献发文量较多的国家；外文文献主要载文期刊有Chemosphere、Journal of Hazardous Materials、Environmental Science and Pollution Research等，中文文献主要载文期刊有《农业环境科学学报》《生态环境学报》等；在外文文献发文数量、论文被引频次方面，中国科研机构都占据重要地位，表明我国在该研究领域有着较强的国际学术影响力；从关键词出现频次及文献被引频次分析可知，土壤镉、铅、锌、铜的累积特征及修复是当前该领域主要研究内容，而植物修复及生物炭在土壤重金属修复研究中的应用是当前该领域研究热点；修复机理研究、新型修复技术的研发、综合修复体系研究以及土壤重金属修复大田实践示范工作是未来该领域研究的重要方向。

• 典型黑土环境下的高、低镉积累白菜品种筛选及耐性比较

  陈辰,朱园辰,喇乐鹏,张思佳,丁工尧,闫雷

  为探究不同白菜（Brassica pekinensis L.）品种在典型黑土环境中的镉敏感程度和镉积累特性，筛选出具备高镉、低镉积累特征的耐镉品种。试验以东北地区20种主栽白菜品种为材料进行盆栽模拟试验，研究基于不同白菜品种镉胁迫下的剂量-效应、镉积累特征，对得到的高、低镉积累品种的浓度积累效应及氧化损伤程度进行评估。结果显示：供试品种间剂量-效应差异明显，JF和BCCRQJ为镉耐性最强两个品种，耐受阈值分别为1.204 mg·kg-1和1.036 mg·kg-1。高镉浓度下（≥ 0.6 mg·kg-1）JF叶镉含量最低，根向叶迁移系数（TF）、叶富集系数（BCF）均小于1；BCCRQJ净化率最高。土壤镉含量与两者根、叶积累量、过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2-）、丙二醛（MDA）、游离脯氨酸（FPRO）均呈正相关，与净化率呈负相关（P<0.05），此外高浓度下BCCRQJ氧化损伤程度较JF更高。综合试验结果表明，JF是镉耐性极高的低积累品种，而BCCRQJ为镉耐受力略逊于JF的高积累品种。

• 菌糠多糖对铜离子胁迫下水稻种子萌发的影响

  赵泽文,杨政宁,万琳,程新

  为探究茶树菇菌糠多糖浸种对铜离子胁迫下水稻生长发育的影响，通过水培试验法研究不同浓度（1、10、100、1000、2000mg·L-1）茶树菇菌糠多糖对铜离子胁迫下水稻种子萌发及相关生理代谢指标的影响。结果表明：随着培养液中铜离子浓度的升高，水稻种子受到的毒害作用增强，发芽势和发芽率受到抑制，水稻幼芽根长变短，细胞质膜受损，相对电导率和丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量上升，过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶活性下降。添加不同浓度的茶树菇菌糠多糖可以在一定程度上缓解水稻种子受铜离子的毒害作用，提高水稻种子的发芽势和发芽率，这一效应在水稻幼芽根部体现得尤为明显。同时，多糖添加可以修复细胞质膜的损伤，降低可溶性糖、可溶性蛋白和MDA的含量，提高抗氧化酶活性。研究表明，茶树菇菌糠多糖可以有效缓解铜离子胁迫下水稻种子萌发的不利影响，综合考虑，当茶树菇菌糠多糖浓度为1000 mg·L-1时，效果最佳。

• 三嗪类农药复合污染物对蛋白核小球藻的联合毒性作用评估

  王滔,班龙科,张瑾,卞志强,潘法康

  为探讨复合污染的三嗪类农药对非靶标生物的联合毒性作用，以苯嗪草酮（Metamitron，Met）、草净津（Bladex，Bla）和特丁通（Terbumeton，Ter）为目标污染物，以蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa，C.pyrenoidosa）为指示生物，分别应用直接均分射线法和均匀设计射线法设计二元及三元混合物体系，采用微板毒性分析法系统测定3种农药及其混合污染物对C.pyrenoidosa的时间-浓度-效应数据，应用浓度加和（Concentration addition，CA）为标准参考模型分析混合物毒性相互作用，应用二维和三维等效图表征混合物联合毒性作用规律，并同步分析C.pyrenoidosa中叶绿素a含量变化，进一步评价农药及其混合物对小球藻的毒性效应。结果表明：农药及其混合物对C.pyrenoidosa的毒性数据可用Logit函数较好拟合，3种农药的毒性顺序为Bla > Ter > Met；依据CA模型，二元混合物的毒性相互作用整体上呈现为加和作用向协同作用的转变，二维等效图显示3组二元混合物体系在半数效应浓度均具有较强的协同作用；农药三元混合物体系的5条射线均呈现加和作用，且不随暴露时间延长发生改变，三维等效图法与CA模型的分析结果基本一致；叶绿素a含量减少率与其浓度-效应曲线变化趋势基本一致。

• 类芦根细胞壁对铅的吸附固定机制

  曹升,罗洁文,胡华英,张虹,周垂帆,刘博

  为探究类芦对Pb的耐性机制，采用对根细胞壁化学改性处理，测定Pb吸附动力学。结果表明，通过酯化改性去除部分羟基官能团后的根细胞壁对Pb2+的吸附量相对降低了68.1%，其次为通过果胶酶改性去除部分果胶和通过甲基化改性去除部分氨基后的细胞壁，对Pb2+的吸附量相对降低48.9%与41.1%。利用傅里叶红外光谱分析，再结合FTIR图可得出，果胶提供的羟基基团、纤维素和半纤维素提供的羧基基团以及细胞壁蛋白提供的氨基官能团都是类芦固定Pb2+的重要位点。研究表明，细胞壁组分中的羟基、羧基和氨基可以提供Pb结合位点，特别是羟基官能团可以使细胞壁对Pb具有较高的吸附固定能力，这也是类芦能够抵御Pb胁迫的一种重要机制。

• Cd对湿地匍灯藓叶绿体损伤与活性氧的影响

  李朝阳,肖钧文,左深君,曹子藤,李垣鑫,田向荣

  为探讨不同镉（Cd）浓度胁迫对湿地匍灯藓（Plagiomnium acutum）叶绿体、Cd的亚细胞分布及活性氧代谢的影响，设置了4个Cd浓度梯度（0、1、5、10 mg·L-1），采用浸没培养方法对湿地匍灯藓进行处理。结果表明：随Cd胁迫浓度增加，细胞损伤加大，叶绿体严重皱缩成球状，同时细胞空泡化程度也逐渐加重。Cd在亚细胞组分中的分布为：细胞壁 > 细胞器 > 可溶部分。随Cd浓度增加，细胞器中Cd累积量增加；随Cd胁迫浓度的增加，湿地匍灯藓体内超氧阴离子自由基（O2-·）的产生速率先降后升，过氧化氢（H2O2）的含量则持续上升，均在10 mg·L-1时达到最大值，与对照相比，二者分别增加了7.9%和13.7%；与之对应，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性和谷胱甘肽还原酶（GR）活性均显著增加，与对照相比，两种酶活性分别增加了947%和430%、810%和765%、712%和1125%；藓体内抗坏血酸含量与Cd存在剂量效应关系，尤其是还原型抗坏血酸（ASA），与对照相比分别增加了42.7%、72.7%和89.2%。综上所述，进入藓体内的Cd可能通过攻击叶绿体，使APX变性失活，诱导活性氧产生；而抗坏血酸-谷胱甘肽途径可能是湿地匍灯藓体内主要的活性氧清除机制。

• 不同来源可溶性有机质对稻田土壤中砷甲基化的影响

  田腾,颜蒙蒙,曾希柏,王济,白玲玉,吴翠霞,苏世鸣

  以湖南省石门县雄黄矿区砷污染水稻土为试验用土，采用离心管培养试验探究了由猪粪、牛粪、鸡粪和水稻秸秆制备的4种可溶性有机质（DOM）对土壤中砷甲基化的影响。结果表明：添加不同有机碳（TOC）浓度的DOM可显著改变水稻土壤中砷的形态，且不同处理中各形态砷含量均随TOC浓度增加呈现不同程度的增加。当土壤溶液TOC浓度为320 mg·L-1时，4种DOM处理的土壤溶液中甲基态砷含量分别占总砷的75.8%（猪粪DOM）、75.7%（牛粪DOM）、68.3%（鸡粪DOM）和61.8%（水稻秸秆DOM）；土壤溶液中甲基态砷含量与TOC浓度呈现显著正相关关系（P 鸡粪DOM（0.014 7 μg·L-1） > 牛粪DOM（0.009 9 μg·L-1） > 水稻秸秆DOM（0.008 2 μg·L-1）；添加320 mg·L-1 TOC浓度的DOM处理中土壤砷甲基化功能基因arsM拷贝数均高于对照（添加等体积超纯水），其中猪粪处理最高，为3.36×109 copies·g-1，约是对照的2倍；不同DOM作用下土壤pH变化规律为水稻秸秆 > 牛粪 > 鸡粪 > 猪粪，土壤EC值变化规律为水稻秸秆 > 鸡粪 > 牛粪 > 猪粪。综上，不同来源的DOM可差异性地影响水稻土壤中砷甲基化效率，通过合理施用有机肥有望减少土壤中砷的甲基化，从而在一定程度上减轻水稻直穗病发生。

• 典型北方菜田常用肥料中重金属含量分析及污染风险评价

  江南,平令文,季晓慧,李现旭,宋佩佩,朱鲁生,王军

  为了解北方菜田典型肥料中重金属的含量情况，以有机肥、水溶性肥料、微生物肥料、生物有机肥和复混肥料等5种北方菜田常用肥料作为研究对象，采集了268个代表性肥料样品，检测分析了肥料中As、Cd、Pb、Cr、Hg 5种重金属的含量情况，同时采用单因子污染指数法与综合污染指数法评价了重金属污染程度。结果显示，所有肥料中均检测出5种重金属。其中，有机肥中Pb的平均含量最高，为28.16 mg·kg-1，其次为Cr > As > Cd > Hg。对比我国肥料重金属限定标准发现，尽管样品中Cd含量普遍较低，但是依然有0.63%的有机肥样品超标。其余4种肥料中，Cd含量最高的为水溶性肥，As、Pb、Cr和Hg含量最高的为生物有机肥；同时，生物有机肥中As、Pb、Cd的超标率分别为40%、20%和10%，Cr、Hg未发现超标。单因子污染指数和综合污染指数表明，所有肥料中重金属污染均属于清洁水平，但Pb和Cd的综合污染指数已分别达到了0.62和0.53，存在一定的污染风险，其安全性应该特别关注。

• 沱江上源支流土壤重金属污染空间相关性及变异解析

  任加国,王彬,师华定,武倩倩

  为探究沱江上源支流土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属的空间变异及其相关性，运用Global Moran's I和Anselin LocalMoran's I空间关联指数进行相关性分析，并利用半变异函数云分析其空间结构，最后利用克里金法对污染空间进行预测，并分析其变异成因。结果表明：研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr 5种重金属含量大部分处于较低水平，且平均值均未超过国家土壤环境质量标准（GB 15618-2018）风险筛选值；土壤重金属含量与空间均呈现正相关的特点；除Hg外其他重金属产生聚类特征的可能性均很大，但从局部冷热点及异常值分析可知，Hg也存在聚类特征；Cd、Pb的空间连续性较好、相关性强烈且变程最长，As、Cr次之，Hg最差；重金属含量空间变异与企业分布、污水灌溉、大量施肥以及其他自然因素具有一定的相关性。

• 外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

  陆红飞,乔冬梅,齐学斌,胡超,赵志娟,白芳芳,赵宇龙,韩洋

  为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸，采用盆栽试验，在温室内以油菜为试验材料，在模拟重度Cd污染的土壤（原土Cd含量为0.838 mg·kg-1，人工喷洒CdCl2水溶液，制备成Cd含量为4.838 mg·kg-1的试验土）中加入5种有机酸：乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸，设置6个浓度：1、2、3、4、5、6 mmol·kg-1，以不加有机酸为对照（CK），测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量，并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明：1、3、4、5、6 mmol·kg-1乙酸处理，4、5、6 mmol·kg-1柠檬酸处理，3 mmol·kg-1苹果酸处理，3、6 mmol·kg-1酒石酸处理可显著增大土壤pH值（P0.05）。施加乙酸时，土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关，施加柠檬酸时，土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关，施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关，其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜，施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值，且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。

• 岩溶区棕色石灰土胶体对镉铅的等温吸附特性研究

  张蓉蓉,蒋代华,史鼎鼎,王世佳

  为了解岩溶地区石灰性土壤胶体对重金属Cd、Pb离子的吸附特性，本研究选取广西岩溶区具有代表性的棕色石灰土来提取土壤胶体，模拟实际土壤污染情况，开展土壤胶体对Cd、Pb的吸附试验，并研究了Cd、Pb离子间的竞争关系及有机质在吸附试验中的作用效果。结果表明：胶体对两种重金属离子的等温吸附用Langmuir、Freundlich和D-R模型均能拟合，拟合优度均在0.93以上；单一溶液中Cd、Pb的平均分配系数与混合溶液相比有所提高，分别升高0.81和0.30，去除有机质后的胶体对Cd吸附量降低了30%~46%，对Pb吸附量下降了14%~25%。与Cd2+相比，Pb2+与胶体亲和力更大更易牢固地吸附在胶体上；混合溶液中两种离子间存在竞争干扰作用，其中Cd2+更易受到Pb2+的影响；去除有机质会减少胶体吸附位点使吸附量下降。

• 老化作用对巨菌草茎生物炭内源铜镉活性的影响

  张雪,刘笑生,沈露露,崔红标

  为明确老化作用如何影响生物炭内源重金属活性，本研究以清洁区（红壤）和重金属污染区（九牛）种植的巨菌草（茎）所制备的生物炭为研究对象，采用TCLP和BCR连续提取法分析干湿交替（DW）、冻融循环（FT）及酸化（AF）老化前后生物炭内源铜（Cu）、镉（Cd）浸出毒性和形态分布，并运用风险评价指数RAC评估其潜在环境风险。结果表明：相较于干湿交替和酸化老化，冻融循环更显著地增加了生物炭内源Cu、Cd的浸出毒性，使九牛和红壤生物炭TCLP-Cu分别增加了50.6%和571%，TCLP-Cd增加了161%和620%。三种老化作用促进了九牛和红壤生物炭内源Cu、Cd从中间形态向酸溶态转化，增加了两种生物炭内源Cu、Cd的RAC值，且冻融对生物炭内源Cu、Cd的潜在风险影响最为显著。研究表明，老化作用增加了生物炭内源Cu、Cd的活性，提高了其潜在的生态风险。

• 植物根际促生细菌对蒲儿根富集铜及土壤理化性质的影响

  沈甜,王琼瑶,崔永亮,闫敏,李雨昕,涂卫国,张芳,王娟,余秀梅

  为研究植物根际促生菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）对蒲儿根（Sinosenecio oldhamianus）富集土壤重金属铜（Cu）的影响，通过盆栽模拟试验，分析不同Cu含量土壤中加入PGPR混合菌剂后蒲儿根生长、营养状况、Cu富集量及土壤理化性质的变化。结果表明：随着土壤Cu含量逐渐增加，蒲儿根的长势减弱，表明高浓度Cu对蒲儿根生长有显著的抑制作用；蒲儿根对Cu的富集作用主要集中在根系，仅约18%的Cu转移到地上部分；而施加PGPR混合菌剂能不同程度地增加含Cu土壤中蒲儿根的株高、根长、氮、磷、钾及根系Cu的富集量，尤其在土壤Cu含量为600 mg·kg-1时PGPR混合菌剂对蒲儿根的促生作用最为明显，使蒲儿根的株高、根长分别提高了10.03、7.10 cm，蒲儿根地下部分Cu富集量在土壤Cu含量为800 mg·kg-1时提高了14.01%；PGPR混合菌剂还能不同程度地提高土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸酶活性，最高分别可达80.28%、217.11%、43.26%和61.89%。研究表明，接种PGPR混合菌剂能提高蒲儿根在Cu污染土壤中的抗逆性和对Cu的富集能力，且能改善土壤性质，可作为蒲儿根修复Cu污染土壤的强化措施。

• 冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

  关荣浩,马保国,黄志僖,齐拴旺

  农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源，为了研究冀南地区农田氮磷流失特征，本文采用人工模拟降雨大田试验的方法，测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量，分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明：地表径流与壤中流的产流存在明显差异，地表径流产流过程波动明显，壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性，且在总径流量中的比例较小，两次试验分别占9.0%与13.1%；径流中氮素浓度在产流初期较高，随后迅速衰减，产流后0~35 min是累积氮流失量较快的时段；产流中可溶性氮的输出以硝氮为主，占累积流失量的71.0%~99.7%，且硝氮的流失极易受水文因素的影响；磷元素在径流中的含量较低，多以颗粒态存在，并且随着产流时间的延长，壤中流逐渐成为磷流失的主要途径；累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合，拟合优度分别在0.99与0.97以上，存在显著相关关系。研究结果表明，冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性，适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。

• AnnAGNPS模型在西南岩溶地区奇峰河流域的参数敏感性及适用性分析

  梁丽营,高振刚,刘德财,闫小雨,曾鸿鹄,刘峥,覃礼堂,梁延鹏

  为了探究农业非点源模型（AnnAGNPS）在西南岩溶地区奇峰河小流域地表径流量模拟的适用性，使用差分灵敏度分析（Differential sensitivity analysis，DSA）方法对参数进行敏感性分析，采用敏感指数法评价参数的敏感性等级；利用试错法人工调整模型参数，采用三个评价指标：决定系数（R2）、纳什系数（ENs）和相对偏差（Re）评估模型的性能，检验其在岩溶地区奇峰河小流域的径流模拟的适用性。结果表明：不同临界源区面积（Critical source area，CSA）与最小源区沟道长度（Minimum source channel length，MSCL）取值下，CSA=20 hm2，MSCL=200 m时，能够较为全面地描述奇峰河流域的下垫面的情况。参数敏感性分析结果表明，对径流模拟最敏感的参数是径流曲线数（CN），与非岩溶地区相比，影响地表径流的最敏感的参数相同，取值较非岩溶地区流域的大；对泥沙、总氮、总磷模拟最敏感的参数是土壤可侵蚀性因子与径流曲线数。模拟结果表明：AnnAGNPS模型能很好地模拟流域的地表径流，月尺度下模拟的R2为0.962，ENs为0.831，Re为-14.94%。日尺度下模拟的R2为0.716，ENs为0.946，Re为-13.69%。由于岩溶系统的高渗漏性以及地下水与地表水交换的瞬时性，日尺度下的模拟精度较低。研究表明经过校准与验证的AnnAGNPS模型适用于西南岩溶地区桂林市奇峰河流域的非点源污染负荷模拟。

• 沙颍河流域水环境中多环芳烃污染及风险评价

  杜士林,丁婷婷,董淮晋,刘晓雪,张亚辉,曾鸿鹄,何连生

  为了研究沙颍河流域上覆水与表层沉积物中多环芳烃（PAHs）的空间分布、来源与生态风险，2018年7月对沙颍河流域30个采样点的上覆水与表层沉积物中16种PAHs使用气相色谱/质谱技术（GC/MS）进行调查研究。结果表明，在上覆水与表层沉积物中ΣPAHs的浓度范围分别为：356.60~2 275.04 ng·L-1、64.27~11 433.63 ng·g-1，平均浓度分别为1 051.23 ng·L-1、965.77 ng·g-1；各支流上覆水中PAHs含量呈现贾鲁河 > 颍河 > 沙河 > 澧河趋势，表层沉积物中PAHs含量呈现沙河 > 澧河 > 颍河 > 贾鲁河趋势，上覆水与表层沉积物中均以4~6环高环多环芳烃为主，与国内外其他河流相比沙颍河流域上覆水中PAHs处于较高污染水平，表层沉积物中PAHs污染水平相对较低；来源分析表明沙颍河流域上覆水与沉积物中多环芳烃主要来自高温燃烧源；生态风险评估表明上覆水中荧蒽（Fla）、芘（Pyr）、苯并[a]蒽（BaA）、苯并[b]荧蒽（BbF）、苯并[a]芘（BaP）、茚并[1，2，3-cd]芘（IcdP）和苯并[g，h，i]苝（BghiP）等PAHs单体为高风险多环芳烃单体，高分子量多环芳烃（4~6环）对生态风险贡献最大，沙颍河流域上覆水中PAHs属于高风险水平；沉积物中各PAHs单体的浓度除点位S27外均未超过效应区间中值（ERM）与频繁效应浓度值（FEL），表明沙颍河流域沉积物中PAHs潜在生态风险发生概率并不高。

• 微生物燃料电池对磺胺间甲氧嘧啶的降解研究

  杨玉蓉,蒋瑾,刘小红,司友斌

  为探究微生物燃料电池（Microbial fuel cells，MFCs）对抗生素磺胺间甲氧嘧啶（Sulfamonomethoxine，SMM）的降解效果及MFCs的产电性能，通过构建单室MFCs，比较不同电极材料、菌种种类、抗生素初始浓度以及腐植酸存在条件下MFCs对SMM的降解效果及其产电性能。结果表明：3种阳极材料下MFCs对SMM的降解率及产电性能的高低为碳毡 > 碳纸 > 石墨棒；在SMM初始浓度为10 mg·L-1的条件下，以Shewanella putrefaciens为菌种的MFCs对SMM的降解率达到58.92%，高于Shewanella oneidensis MR-1的降解率46.48%，MFCs的最大输出功率前者比后者约高6.51 mW·m-2；随着抗生素初始浓度的增加，SMM的降解效果逐渐减弱，MFCs的电压输出逐渐降低；随着腐植酸浓度增加，SMM的降解率逐渐提高，MFCs的产电性能逐渐增强。研究表明，MFCs可以利用SMM作为燃料，在实现降解的同时输出电能，这为水体环境中磺胺类抗生素的高效低耗处理提供了科学依据。

• 微生物降解土工布袋内有机磷农药动力学研究

  沙亚东,蒋桢芸,苏冬云,周德生,张军,袁涛,申哲民

  为探究微生物对土工布袋内底泥中有机磷农药（Organophosphorus pesticides，OPs）降解速率的影响，采用两类微生物混合菌剂：好氧菌群（不动杆菌属、芽孢杆菌属、酵母菌属）和厌氧菌群（产甲烷菌属、假单胞菌属、乳酸菌属），对土工布袋内的含有4种OPs的污染底泥进行降解试验研究。结果表明：污染底泥在土工布袋内的脱水效果显著，25 d后含水率分别降至3.81%（好氧菌群）和2.93%（厌氧菌群）。马拉硫磷、喹硫磷、二嗪磷和乐果在好氧菌群的作用下降解率分别为93.17%、93.78%、60.91%和78.11%，在厌氧菌群的作用下降解率分别为96.64%、92.13%、61.50%和83.34%。两类菌群对有机磷农药的降解过程均符合一级动力学方程，喹硫磷、二嗪磷和乐果的半衰期明显缩短至6.27、17.64、10.16 d（好氧菌群）和7.39、17.29、9.79 d（厌氧菌群）。4种OPs的量子化学参数为分子的最低空轨道能（ELUMO）、分子的最高占据轨道能（EHOMO）和两者的差值EGAP（EGAP=ELUMO-EHOMO），其计算结果提示，量子化学参数可能有助于从分子结构角度解释OPs在土工布袋内被微生物降解的难易程度。研究表明，好氧菌群和厌氧菌群对土工布袋内的OPs具有良好的降解效果。

• 基于种养平衡的中国耕地畜禽粪尿负荷预警与治理模式效果研究

  李鹏程,韩成吉,石自忠,王明利

  为探究中国耕地畜禽粪尿负荷污染风险，基于种养平衡视角，定义"畜禽粪尿污染风险指数"，运用系统动力学方法进行预警，并通过情景分析，模拟不同治理模式的污染治理效果及对作物养分供给情况的影响。仿真结果显示：惯性趋势下2018-2025年，中国耕地畜粪尿负荷将始终对环境构成明显污染；减量化、资源化、达标排放是治理污染的3类有效模式，但"减量化模式"将大幅降低畜禽产品自给率及总产值；单凭提升"资源化模式"强度，难以彻底消除污染风险；"达标排放模式"难以在满足作物氮肥需求的情况下，消除污染风险。研究表明，以"资源化模式"为主，"达标排放模式"作为补充的组合模式是消除当前污染风险的有效办法。

• 秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析

  叶世豪,沈琦,李园成,孙宏,姚晓红,吴逸飞,王新,李维琳,汤江武

  为了解秸秆垫料对生猪异位发酵床发酵过程的影响，明确不同垫料的微生物群落演替，分别以油菜秸秆+木屑+砻糠为Y组、水稻秸秆+木屑+砻糠为S组及木屑+砻糠为CK组，以对不同垫料组合进行异位发酵床试验，收集不同发酵阶段的垫料样品，进行理化指标的测定和Illumina高通量测序。结果显示，CK组的微生物多样性要明显低于S组和Y组。发酵进程中不同垫料的微生物演替趋势相似，变形菌门的相对丰度都呈下降趋势，但CK组降低了75%，S组和Y组则分别降低了38.0%和23.2%。不同处理发酵床嗜温期主要微生物有芽孢杆菌属、乳杆菌属、鞘铵醇杆菌属、假单胞菌属等，但微生物的丰度存在差异。同时，功能基因预测显示脂类、氨基酸和碳水化合物代谢相关基因拷贝数Y组最高。不同处理在发酵进程中的理化指标变化相似，但Y组垫料的升温速率更快且整体温度更高，同时可溶性氮的含量更高。研究表明，秸秆垫料组的微生物丰富度和多样性都要高于对照组，同时油菜秸秆组的微生物有机质相关代谢更加活跃，更有利于发酵床的高温运行和有机肥形成。

• 牛粪中溶解性有机质对周丛生物吸附Cu（Ⅱ）特性的影响

  孙晨敏,邵继海,匡晓琳

  Cu（Ⅱ）和畜禽粪便中溶解性有机质（Dissolved organic matter，DOM）常共存于养殖废水，为了阐明牛粪DOM对周丛生物吸附去除废水中Cu（Ⅱ）的影响，研究了牛粪DOM存在条件下周丛生物对Cu（Ⅱ）的吸附容量、等温吸附、吸附动力学特性，并结合解吸特性和红外基团分析结果，分析了DOM影响周丛生物吸附Cu（Ⅱ）特性的机理。研究结果表明：牛粪DOM含有大量的羟基、羧基、磷酸基团，对周丛生物吸附Cu（Ⅱ）有竞争抑制效应；等温吸附试验结果表明，纯周丛生物对Cu（Ⅱ）的吸附用Langmuir模型和Freundlich模型拟合的相关性系数均较高，而加入DOM后，Langmuir模型拟合的相关性系数要高于Freundlich模型；吸附动力学的研究结果表明纯周丛生物对Cu（Ⅱ）的吸附符合准二级动力学模型，DOM的加入不改变其吸附动力学特性；解吸试验结果表明纯周丛生物对Cu（Ⅱ）吸附主要通过离子交换和络合吸附的方式进行，而加入DOM后离子交换吸附比率降低，表面络合吸附比率增加。

• UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响

  张彦雪,何永美,李想,盛建军,湛方栋,李元,李明锐

  本文旨在探讨UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响。在元阳梯田原位种植当地传统水稻品种——白脚老粳，研究UV-B辐射增强（0、2.5、5.0 kJ·m-2和7.5 kJ·m-2）对水稻生长期稻田土壤氮转化相关酶活性、无机氮含量及N2O排放量的影响。结果表明：5.0 kJ·m-2 UV-B辐射增强处理导致水稻分蘖期和孕穗期土壤亚硝酸还原酶、脲酶活性显著降低；孕穗期时所有处理亚硝酸还原酶活性显著高于其他时期，分蘖期时所有处理脲酶活性显著高于其他时期；与对照相比，3个UV-B辐射增强处理导致成熟期硝酸还原酶、蛋白酶活性显著增加；孕穗期时2.5、5.0、7.5 kJ·m-2UV-B辐射增强处理硝酸还原酶活性显著高于其他时期，分蘖期时所有处理蛋白酶活性显著高于其他时期的相同处理。2.5 kJ·m-2 UV-B辐射增强处理在水稻整个生育期中，除拔节期外NH4+-N含量均显著降低，5.0 kJ·m-2 UV-B辐射增强处理导致稻田土壤NO3--N含量在整个水稻生育期显著升高。UV-B辐射增强显著降低拔节期和孕穗期N2O排放通量，成熟期则显著增加。相关分析发现，稻田土壤N2O排放通量与NH4+-N含量呈极显著正相关，而NH4+-N含量与NO3--N含量及脲酶活性呈极显著正相关（P<0.01）。从水稻生长的生育期来看，UV-B辐射提高了土壤硝酸还原酶、蛋白酶活性，抑制了亚硝酸还原酶、脲酶活性，促进了NH4+-N向NO3--N的转化，从而抑制了拔节期、孕穗期N2O的排放。