农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2020年第6期

• 突发水污染风险评价与应急对策研究进展

  李春晖,田雨桐,赵彦伟,王烜

  突发水污染事故的频繁发生，严重威胁着水生态环境，使水生生物受到威胁，社会经济遭受损失，造成恶劣社会影响。因此在事故发生前进行风险识别与评价，并采取应急预防控制措施是减小事故危害的重要手段。本文采用文献调研法综述了以突发水污染风险识别为前提的风险评价与应急对策的研究现状及发展趋势，采取专家意见法提出环境风险受体量化分级依据。并采用类比法对突发水污染风险评价的方式进行归类，依据环境风险特征对应急对策进行研究。归纳出突发水污染风险源包括固定污染源及移动污染源两种，得出突发水污染风险评价包含3种方式：定性评价法、半定量评价法及定量评价法，构建了应急预案的预警指标体系，并按照反应时间流程对应急预案进行了梳理。未来突发水污染风险评价与应急对策将进一步拓展风险源识别，构建完善的评价技术规范体系。

• 我国畜禽粪便污染现状及处理与资源化利用分析

  吴浩玮,孙小淇,梁博文,陈家斌,周雪飞

  随着我国经济发展水平的不断提高，畜牧养殖业发展迅速，但在畜牧业蓬勃发展的同时，也产生了大量的畜禽粪便，由此造成的环境污染问题日益严峻。以我国近年畜禽养殖（大型牲畜猪、牛、羊和家禽）数据为基础，经污染量化评估得出，各地养殖结构的不同导致畜禽污染COD、TN、TP负荷占比呈现显著差异。总结分析了目前畜禽粪便的典型处理及资源化利用技术特点，为其污染防治工作提供决策支持。通过系统评估我国畜禽粪便资源化潜能，认为我国主要畜禽粪便能源潜力非常可观，畜禽粪便资源化可在较高程度上填补氮、磷肥的需求，减少化肥过量施用对农田土壤的危害。

• AM真菌和铅处理对镧胁迫下玉米生长和镧吸收的影响

  郝利君,潘亮,郝百惠,许静,周昕南,杨亮,刁风伟,郭伟

  为探讨AM真菌和重金属Pb对稀土La胁迫下玉米生长及La吸收的影响，采用盆栽试验方法，在La胁迫下（500 mg·kg-1）研究接种AM真菌G.versiforme和不同浓度Pb处理（0、50 mg·kg-1和400 mg·kg-1）对玉米菌根侵染率、生物量、营养元素吸收、稀土La和重金属Pb吸收、转运的影响。结果显示，在稀土La胁迫下，随着Pb浓度的增加（La500Pb0、La500Pb50、La500Pb400），接种G.versiforme的玉米根系平均菌根侵染率为20.8%~35.9%，400 mg·kg-1Pb处理使菌根侵染率显著降低42%。不接种AM真菌时，La500Pb400处理与La500Pb0相比使总干质量、地上部La浓度和转运率分别降低24.4%、73.3%和83.5%，根部La浓度显著增加101.2%。接种AM真菌时，与La500Pb0相比，La500Pb50处理使总干质量和La转运率分别显著增加26.4%和55.5%，La500Pb400处理使总干质量显著降低26.1%。与不接种CK相比，接种AM真菌使3种处理玉米总干质量和营养元素含量分别显著增加70.7%~128.2%和30.2%~467.1%；接种AM真菌使La500Pb0处理地上部La浓度和转运率分别显著降低52.8%和59.2%，使La500Pb50处理La转运率显著降低28.6%，使La500Pb400处理地上部La浓度和转运率分别显著增加110.5%和147.2%，根部La浓度显著降低41.9%，地上部和根部Pb浓度分别显著降低42.6%和28.2%。AM真菌和Pb的交互作用对玉米总干质量、地上部和根部La浓度、地上部Pb浓度以及La的转运率有显著影响。结果表明，重金属Pb可显著影响玉米对稀土La的吸收、转运和La的植物毒性，并与Pb浓度和AM真菌共生有关。

• 纳米二氧化钛对镉胁迫下小白菜毒性效应的影响

  王苗苗,强沥文,王伟,张克强,孙斌斌

  为了探究二氧化钛纳米颗粒（TiO2 NPs）对镉（Cd）胁迫下植物生长生理的影响，以小白菜（Brassica rapa var.glabra）为受试植物，采用水培实验，测定了生物量、丙二醛（MDA）、叶绿素、抗氧化酶活性、超微结构及小白菜根部、地上部中Cd、Ti含量等指标。结果表明：TiO2 NPs增强了Cd对小白菜的生长抑制，株高和干质量分别降低了5.31%和29.79%（P<0.05）；TiO2 NPs使Cd在小白菜根部和地上部的富集水平分别显著增加了64.86%和58.30%（P<0.05）；TiO2 NPs显著加强Cd对小白菜幼苗MDA含量和过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性的影响；超微结构显示，单一Cd胁迫下小白菜幼苗叶绿体基粒片层模糊且排列紊乱；Cd与TiO2 NPs共存时小白菜根、叶细胞中有大量的TiO2 NPs团聚体，细胞壁折叠、内陷，椭圆叶绿体变圆，类囊体膨胀解体，残存的基粒和基质类囊体更加肿胀、疏松，叶绿素含量显著降低。研究表明，TiO2 NPs作为载体显著促进了小白菜根系对Cd的吸收，并使其转运至地上部，引起膜脂过氧化，破坏幼苗的叶绿体结构和抗氧化系统，增强Cd对小白菜生长的抑制作用。

• 腐植酸调节砷酸盐生菜毒性作用研究

  王琦,温婧玉,赵玉杰,杨烨,朱家超,穆莉,刘潇威,康为露

  为探究不同砷酸盐处理条件下生菜中砷的累积规律，以及腐植酸对生菜砷酸盐毒性的调控作用。分析了生菜自身代谢对培养液pH的调节作用，以及腐植酸协同砷酸盐作用下培养液中pH的变化，采用高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱法对生菜体内砷酸盐累积变化规律进行动态监测，同时采用叶绿素分析仪、氨基酸分析仪与最小偏二乘分析相结合的方法，探索生菜生长表现以及相关品质指标变化，进一步研究腐植酸添加对上述各指标的调节作用。研究表明：非砷酸盐处理组生菜正常生长会引起培养液pH显著升高，随着砷酸盐添加浓度的逐渐升高溶液中的pH逐渐下降，当砷酸盐添加浓度为10 mg·L-1时，pH下降最为显著，降低至3.87，腐植酸添加对砷酸盐的生菜产酸胁迫具有不同程度的缓解作用。同时，研究发现生菜各组织中无机砷的含量均随着砷酸盐处理浓度的增加而在各生长时期呈现出不同的增加趋势。在CK（不加砷对照处理）及CKHA（不加砷但添加腐植酸处理）组，生菜根、茎、叶中砷的形态主要以五价砷为主，并且随着腐植酸添加浓度增加，无机砷含量在生菜各生长时期均呈现不同程度的下降。然而，在不同砷酸盐处理组，各生菜植株内主要以亚砷酸盐As（Ⅲ）形式存在。当砷酸盐添加浓度为0.5 mg·L-1时，生物量、株高、根长以及叶绿素的相对含量均高于CK组，说明低浓度的砷酸盐可促进生菜生长，高浓度砷酸盐均不同程度地对生菜生长产生抑制作用，适量浓度的腐植酸添加则不同程度地促进了生菜生长，并对高浓度砷酸盐的生菜毒性作用有所缓解。在生菜叶中砷含量未超标的CK、V-0.5（添加0.5 mg·L-1砷酸盐）、V-1（添加1 mg·L-1砷酸盐）处理组中，V-0.5处理组的维生素C和可溶性糖含量最高，硝酸盐含量最低，说明低浓度砷酸盐提高了生菜的品质。而在砷酸盐处理组，当腐植酸添加浓度为5 mg·L-1时，生菜的维生素C、总酚含量最高，硝酸盐含量相较V-10（添加10 mg·L-1砷酸盐）处理组显著降低，具有提高生菜品质的作用。PLS-DA分析及VIP得分表明，应对砷酸盐胁迫的主要差异表达氨基酸类型为谷氨酸（GLU）和精氨酸（ARG），腐植酸添加使得GLU和ARG的表达水平明显上调。砷酸盐能降低生菜生长环境的pH，腐植酸具有降低生菜产酸胁迫的作用，砷酸盐添加浓度低于3.5 mg·L-1时，在各生长时期，生菜叶中砷含量均不超过国家限量标准，腐植酸对生菜叶中无机砷含量的调控具有时效性，腐植酸可上调与抗逆相关的GLU和ARG的表达水平。

• 玉米须对大气细颗粒物的吸附及监测潜能分析

  孟不凡,钱景皓,王雯欣,郑桂灵,李鹏

  通过分析中国主要玉米产区山东省17个地区的玉米须和叶片滞留细颗粒物（PM2.5）的能力，并与当地常规大气PM2.5浓度监测结果进行相关性分析，探寻利用当地农作物资源进行大气颗粒物生物监测的可能。结果显示：山东沿海地区大气PM2.5浓度明显低于内陆地区，与之对应的是，玉米须上PM2.5含量低的地区也位于沿海，而利用玉米叶的监测无此结果。相关性分析表明，玉米叶片上PM2.5含量与大气中PM2.5浓度无相关性，而玉米须上PM2.5滞留量与大气中PM2.5月平均浓度和雨后平均浓度均存在显著的正相关（P<0.01），说明玉米须可有效地、较长时间地滞留细颗粒物。研究表明，玉米须上PM2.5的量不但能反映大气PM2.5的污染程度，还能反映大气PM2.5的污染分布，利用玉米须来监测大气PM2.5的污染状况具有很大的应用潜力。

• 基于健康风险评价的白菜种植土壤中重金属的安全限量研究

  周旭,周安琪,曹红斌,刘建伟,陈艳姣,张爱琛

  解决蔬菜的食用安全问题需要从源头上进行控制，针对主栽蔬菜品种制定相应的种植土壤重金属安全限值是保障蔬菜食用安全的有效手段。本文基于健康风险分析，根据可接受健康风险水平、我国一般人群的蔬菜摄入量和所含重金属在膳食摄入总量中的占比，反推出保障人体健康不受危害的最低蔬菜摄入重金属的安全浓度。搜集大量研究数据，拟合白菜吸收富集重金属的回归方程，确定了白菜种植土壤中类金属As和重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg的安全限值。我国人群膳食摄入中由蔬菜摄入贡献的重金属在12%~43%不等，在不同区域膳食摄入差别较大，相同区域不同重金属间差异较大。蔬菜中具有致癌毒性的As和Cr的安全限值分别为0.04 mg·kg-1和0.17 mg·kg-1，低于《食品安全国家标准食品污染物限量》（GB 2762-2017）；白菜种植土壤中As、Cr和Pb的安全限值分别为26、16 mg·kg-1和51 mg·kg-1，低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018），其他5种重金属的安全限值则比国家标准更高。基于可接受人体健康风险推算的白菜产地重金属安全限值与我国现行土壤标准的比较，白菜产地依据重金属种类的不同应该有更低或更高的土壤重金属标准限值。因而建议针对具体的蔬菜种类制定相应的种植土壤标准。

• 岩溶区土壤镉生物有效性影响因素研究

  唐世琪,杨峥,马宏宏,郭飞,杨柯,刘飞,彭敏,李括,刘秀金

  为研究岩溶区土壤镉生物有效性的影响机制，以广西碳酸盐岩区土壤垂直剖面、水稻子实与根系土协同样品为基础，讨论了土壤pH、有机质含量、黏土矿物含量、碳酸盐含量对土壤镉生物有效性的影响。结果表明，pH、有机质、黏土矿物主要对镉的吸附产生影响，其对镉生物有效性的影响程度由强到弱依次为pH、黏土矿物、有机质，碳酸盐的作用则主要体现为对土壤酸化的缓冲。总体而言，广西岩溶发育强烈，土壤中不断形成表生条件下稳定的新生黏土矿物，加之岩溶区土壤丰富的碳酸盐与有机质，都对该地区碳酸盐岩母质土壤中镉的固定较为有利，但防止土壤酸化是防控其土壤镉污染风险的首要措施。

• 有机物料输入对土壤及玉米籽粒重金属来源解析及风险评估

  李传哲,杨苏,姚文静,汪吉东,张永春,杨凤娟,艾玉春

  在黄泛冲积区添加不同有机物料可以提升土壤肥力，但是否对土壤环境及作物带来潜在的重金属污染风险尚未知。本研究开展了连续2 a的大田环境监测试验，在玉麦轮作条件下采用随机区组设计，分别为CK（对照，不施有机物料）、M1（有机肥用量6 t·hm-2）、M2（有机肥用量12 t·hm-2）、M3（有机肥用量18 t·hm-2）、S1（秸秆质菇渣用量6 t·hm-2）、S2（秸秆质菇渣用量12 t·hm-2）、S3（秸秆质菇渣用量18 t·hm-2）、B1（木质菇渣用量6 t·hm-2）、B2（木质菇渣用量12 t·hm-2）、B3（木质菇渣用量18 t·hm-2）。通过测定各处理0~20 cm土层土壤以及玉米籽粒重金属含量变化，运用Pearson相关分析和聚类分析探究土壤重金属来源和作物品质与不同有机物料的关系，应用潜在生态风险评价法以及污染负荷指数法对土壤进行污染评价。结果表明：以上不同有机物料投入的综合潜在生态风险危害程度均为中等风险，重金属Cd为主要生态危害贡献因子。等量不同有机物中，施用有机肥处理对玉米产量的影响最显著，但对土壤重金属含量的影响也最大；施用木质菇渣处理提升土壤有机质含量的效果最好，且对籽粒重金属含量影响效果最小。同种物料添加下，土壤及籽粒重金属的含量随着施用量的增加而增加，其中M2、M3、S3处理下玉米籽粒中重金属Pb含量超标（0.2~0.295 mg·kg-1），其超标率为35%。应用污染负荷指数法分析结果表明所有处理土壤单因子Cd污染等级属于重污染等级，但除Cd以外的其他重金属含量都远低于我国农用地土壤污染风险管控最低标准，因此土壤重金属含量整体而言仍属于安全等级。研究表明，目前所有处理的土壤重金属含量属于安全等级，但存在潜在的中等生态风险，部分处理玉米籽粒出现轻微Pb超标现象，从快速提高土壤肥力及最大限度减少土壤重金属和农产品污染风险角度，应减少商品有机肥及秸秆质菇渣的高量施入，提倡施用木质菇渣更有利于土壤环境和农产品健康的可持续发展。

• 猪粪源DOM对三峡消落带土壤吸附Cd的影响

  方宇潇,张维,崔俊芳,张建强,唐翔宇,周启刚

  由于周期性的淹水-排干交替作用导致三峡库区消落带土壤理化性质和孔隙性质产生较大空间差异进而影响重金属的吸附和迁移行为。本研究以库区非消落带（177 m）和消落带（160、151 m）不同淹水时长土壤为对象，通过吸附动力学试验和等温吸附平衡试验研究猪粪源溶解性有机质（DOM）添加对库区土壤吸附Cd的影响。结果表明，Elovich方程能较好地描述库区土壤对Cd的动态吸附（R2>0.886），而Langmuir和Freundlich模型均能较好地拟合Cd的吸附等温线。库区土壤对Cd的吸附为化学吸附且表现出强烈的非线性（1/n ≤ 0.45）。在梯度上，库区土壤对Cd的吸附强度（Qe、Qm及Kf）：消落带160 m > 非消落带177 m > 消落带151m，土壤pH是最关键的内在影响因素。猪粪DOM的添加能有效抑制库区土壤对Cd的吸附，尤其对消落带下部（151 m）土壤Cd吸附的抑制效果最明显。库区土壤对Cd的吸附量对猪粪DOM初始添加浓度梯度的响应呈现先快速降低（DOM添加浓度<30 mgC·L-1）再平稳缓慢增加的特点。在"后三峡"时代消落带管理过程中应特别注意消落带下部土壤中外源DOM输入对Cd动态的影响。

• 四川省稻田土壤的抗生素抗性基因多样性研究

  何燕,朱冬,王东,刘燕,彭超,黄丽萍,彭正松,路璐

  为了全面明晰四川省稻田土壤中抗生素抗性基因的丰度和多样性，及其与环境因子的相关性，对7个不同地区的稻田土壤采用高通量荧光定量PCR技术，对283种抗生素抗性基因和12种可移动遗传元件遗传标记引物进行检测，揭示抗性基因的污染状况及空间分布规律。结果表明，7个稻田土中共检出166种不同的抗生素抗性基因和9种可移动遗传元件，每个土壤分别检出56~84种抗生素抗性基因。7个稻田土的抗生素抗性基因组成各异，且都存在其独有的抗生素抗性基因。不同稻田土的抗生素抗性基因的相对和绝对丰度均不同，抗生素抗性基因的绝对丰度范围为9.55×108~2.83×1010 copies·g-1（干质量），相对丰度为0.012±0.006 copies·cell-1。7个稻田土的抗生素抗性基因和可移动遗传元件的丰度都呈极显著正相关（P<0.01），说明抗生素抗性基因的水平转移可能促进抗生素抗性基因的迁移和富集，加剧了农田土壤的抗生素抗性基因污染。总体相对丰度较高的抗生素抗性基因类型为多重耐药类（49.26%）、大环内脂类-林可酰胺类-链阳性菌素B类（11.30%）和β-内酰胺类（10.87%）。冗余分析表明土壤肥力重要指标总氮与7个稻田土中的抗生素抗性基因多样性极显著相关（P<0.01）。四川不同地区的稻田土抗生素抗性基因分布规律各异，农业耕种活动可能影响土壤抗生素抗性基因的多样性。

• 减量化肥配施紫云英对稻田土壤碳、氮的影响

  程会丹,鲁艳红,聂军,朱启东,聂鑫,曹卫东,高雅洁,廖育林

  以11 a（2008-2018年）长期定位试验为对象，研究了减施40%化肥下紫云英不同翻压量对双季稻产量及土壤活性有机碳、氮（DOC+MBC、DON+MBN）的影响，以探讨紫云英替代化肥的可行性和适宜翻压量。试验设置CK（不施紫云英和化肥）、GM22.5（单施紫云英22.5 t·hm-2）、100% CF（常规施肥）和减施40%化肥（60% CF）条件下将紫云英翻压量设为15、22.5、30、37.5 t·hm-2 4个水平，共7个处理。于2018年晚稻收获后采集土壤样品，分析土壤微生物量碳、氮（MBC、MBN）和可溶性有机碳、氮（DOC、DON）。结果表明：与常规施肥相比，减施40%化肥下各紫云英不同翻压量处理早稻及全年两季稻谷产量持平或略有增加，且均随紫云英翻压量增多而提高。紫云英翻压量为15~30 t·hm-2时，晚稻稻谷产量随紫云英翻压量的增多而提高，当紫云英翻压量多于30 t·hm-2时，则呈下降趋势。除翻压紫云英15 t·hm-2外，其他紫云英与化肥配施处理晚稻稻谷产量与常规施肥相比无显著差异；与常规施肥相比，紫云英与化肥配施均不同程度地提高了土壤MBC、MBN、DOC、DON含量。紫云英翻压量为15~22.5 t·hm-2时，土壤MBC、MBN、DOC、DON均随紫云英翻压量增加而增加，当翻压量多于22.5 t·hm-2时呈下降趋势；MBC/SOC和MBN/TN均随紫云英翻压量的增加呈先增加后降低的趋势，MBC/SOC在60% CF+GM22.5处理最高，MBN/TN以60% CF+GM30处理最高。DOC/SOC和DON/TN均在60% CF+GM15处理最高；相关分析结果表明，土壤MBC、MBN、DOC、DON、DOC+MBC、DON+MBN与土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）呈极显著正相关（P<0.01）。土壤各活性有机碳、氮与早、晚稻及全年两季稻谷产量均呈极显著正相关（P<0.01）。综合考虑双季稻的产量效应及土壤培肥效果，在本试验条件下或与该试验区域气候特点和种植制度类似的南方水稻主产区，在减少40%化肥条件下，紫云英翻压22.5~30 t·hm-2较为适宜。

• 白洋淀浮游动物群落结构与水环境因子的关系

  付显婷,杨薇,赵彦伟,徐菲

  为揭示白洋淀浮游动物群落结构动态特征及其与水环境因子的关系，于2009-2010年和2018-2019年对白洋淀浮游动物及水环境因子进行6次调查，采用生态位指数、冗余分析（RDA）等方法对白洋淀浮游动物群落结构变化、优势种生态位分化及其与水环境因子的关系进行研究。结果显示：白洋淀浮游动物物种数从2009年的56种减少至2019年的43种，密度从3.64×103ind·L-1下降至1.70×103 ind·L-1，且物种组成相似度极低；共同优势种为针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）及螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis），其生态位宽度分别增加了7.79%、9.76%和22.11%；优势种平均生态位重叠指数增加了35.26%，优势种间高度重叠（Oik>0.6）的种对数量占比增加了30.08%。RDA分析表明，pH、总氮（TN）和溶解氧（DO）始终是影响白洋淀浮游动物群落结构的主要水环境因子。

• 基于多层全连接神经网络的白洋淀水质预测

  刘世存,杨薇,田凯,王欢欢,赵彦伟,朱晓磊

  白洋淀是华北平原最大的天然湖泊湿地，也是雄安新区的重要生态依托，对其水质进行预测，可为其水质保护与管理提供重要依据。利用1996-2015年白洋淀南刘庄、圈头、烧车淀的生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）4项水质数据，通过率定与校验，构建了全连接神经网络水质预测模型，对未来3 a白洋淀水质进行了预测。结果表明，白洋淀南刘庄、圈头、烧车淀的各项水质指标都有所改善，但部分点位TN和TP仍然超标。未来应加强入淀河流与淀内污染控制，强化生态补水与水系连通。

• 植物塘+人工湿地+吸附池系统对灌溉水中痕量Cd的去除效果

  何钟响,董思俊,刘寿涛,李丹阳,彭鸥,刘孝利,铁柏清

  为了降低灌溉水中Cd向农田输入，减轻农田土壤Cd污染，试验选取梭鱼草、狐尾藻、野茭白为材料，构建"植物塘+人工湿地+吸附池"系统，研究其对湖南典型矿区Cd超标灌溉水净化效果，并分析Cd在系统中的分布规律。结果表明：在2018年11月-2019年9月监测期间，进水全量Cd平均浓度为6.35 μg·L-1，经系统净化后灌溉水中可溶态Cd、悬浮态Cd及悬浮颗粒物平均去除率分别为86.58%、90.37%和81.54%，构建的人工系统可有效降低灌溉水中Cd含量。进水口悬浮态Cd与悬浮颗粒物呈极显著正相关，悬浮颗粒物与进水流速呈显著正相关。灌溉水Cd输入总量为859.61 g，大气沉降Cd输入总量为95.34 g，处理系统拦截为865.52 g，各个单元拦截量从高到低依次为一级植物塘（544.64 g） > 三级人工湿地+吸附池（167.62 g） > 二级植物塘（156.26 g）。3种湿地植物对Cd均有较好的富集效果，富集浓度随水流方向下降。一、二级植物塘底泥最大Cd浓度分别为11.05、4.75 mg·kg-1，底泥中Cd弱酸可溶态比值较大，存在向水体解吸释放的风险。所构建的"植物塘+人工湿地+吸附池"净化系统可有效降低湖南典型矿区灌溉水中超标Cd含量，降低农田土壤Cd的灌溉输入通量。

• 玉米秸秆改性生物炭对铜、铅离子的吸附特性

  汪怡,李莉,宋豆豆,刘伟婷

  探究改性生物炭对重金属的吸附性能，为不同改性生物炭对铜、铅离子的有效去除提供理论依据。以玉米秸秆为原料，经500℃限氧热解制备生物炭（BC），再分别经KOH和聚乙烯亚胺（PEI）改性得到碱改性生物炭（KBC）和PEI改性生物炭（PBC），探讨3种生物炭对Cu2+和Pb2+的单一吸附效果及对复合体系中Cu2+和Pb2+的竞争吸附。3种生物炭对Cu2+、Pb2+的吸附动力学均符合准二级动力学方程，改性后生物炭的吸附速率均高于BC；吸附等温线均符合Langmuir模型，最大吸附量表现为：PBC > KBC > BC。3种生物炭的饱和吸附量和吸附容量遵循Pb2+>Cu2+；通过竞争吸附试验发现，Pb2+在3种生物炭上的竞争吸附能力均高于Cu2+。结果表明：KBC和PBC对Cu2+、Pb2+的吸附能力明显优于BC，有成为新型重金属吸附剂的潜力。

• 基于改进的SWAT模型的山地流域吸附态总磷负荷模拟

  龙天渝,钟少荣,李业盛,郑岐全,刘敏

  SWAT模型模拟的产沙量为流域总产沙量，而无法获得产沙量的空间分布以及与产沙量关联的吸附态负荷的空间分布。为此，针对山地流域，提出"径流连通性因子"，基于该因子，形成改进的产沙量以及吸附态总磷负荷的时空分布模型，并对模型进行验证。应用所构建的模型，采用小流域推广法，将非完整流域的行政区域三峡库区中所包含的小流域模型及其模型参数分别扩大模拟范围，总体覆盖整个库区，实现对三峡库区产沙量和吸附态总磷负荷时空分布的模拟，确定出产沙和产生吸附态总磷负荷的关键源区。所构建的模型可用于其他山地流域。

• 三峡库区农业小流域盐基离子排放特征研究

  窦添元,龙娟,廖宇琴,木志坚,慈恩,魏世强

  为了解盐基离子的农业面源流失负荷与排放特征，对三峡库区涪陵段两个毗邻的集水域汇出口径流水质进行了持续两年的高频（每日）监测。两集水域气候、地貌和农耕方式相同，但其中一个集水域稻田分布零散，破碎度指数高（记为集水域A），另一集水域的稻田连片分布在集水域底部，破碎度指数低（记为集水域B）。结果表明，集水域A阴、阳离子年均输出通量分别为499kg·hm-2·a-1和218 kg·hm-2·a-1，集水域B阴、阳离子年均输出通量分别为265 kg·hm-2·a-1和118 kg·hm-2·a-1。集水域A的盐基离子年均输出通量是集水域B的2倍左右，这种差异很可能是由两集水域稻田布局差异所导致。流域径流水体优势阴、阳离子分别为Cl-和Ca2+，各占阴、阳离子年均排放总量的58%和67%。不同作物季中，水稻/玉米季和榨菜季均贡献了全年盐基离子排放量的1/2左右；不同时期中，5月和11月的离子排放负荷最高，分别占全年的26%和24%。研究表明，5月和11月是控制该流域盐基离子流失的关键时间节点，稻田连片布设于集水域底部是降低农田盐基离子流失的重要空间布局。

• 普者黑流域土地利用及“源-汇”景观的氮磷输出响应研究

  刘鹏,张紫霞,王妍,刘云根

  以滇东南典型岩溶流域普者黑为研究对象，在将流域划分为26个子流域的基础上，以2018年3个水期各子流域的水质数据为依据，结合子流域内土地利用结构和景观格局特征，采用相关性分析、冗余分析和回归分析，探讨流域氮、磷输出与景观特征指数的定量关系。结果表明：丰水期氮、磷输出要高于枯水期和平水期，全流域从外围到中部呈"汇"景观逐渐减小，"源"景观逐渐增大趋势，耕地是流域氮、磷输出的主要"源"景观，水域具有改善水质的"汇"景观功能；耕地、水域面积比例和斑块密度、香农多样性指数与水质之间相互关系显著，说明农业活动是影响普者黑流域氮、磷输出的主要原因，景观的破碎化促使了这一生态过程的发展；3个水期景观空间负荷对比指数（LWLI）与TP、PO43--P和NH4+-N均呈正相关，枯水期和丰水期时LWLI与所有水质指标均集中于同一象限，LWLI与丰水期TP的回归系数最大，R2为0.856，表明LWLI对水质指标的解释能力远大于传统景观指数，对水质评价及预测有重要意义。

• 增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

  蒋东,章力干,齐永波,朱荣,程林,疏晴,张富源,郜红建

  通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响，旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理：不施肥（CK）、不施氮（PK）、常规施肥（CF）、常规施肥减氮20%（CR）、腐植酸复合肥减氮20%（HR）、氨基酸复合肥减氮20%（AR）、海藻酸复合肥减氮20%（SR）。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水，分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明：增效复合肥减氮处理（AR、HR和SR）明显降低了田面水TN和NH4+-N浓度峰值，峰值分别维持在37.1~49.7 mg·L-1和26.0~28.8 mg·L-1，以SR处理田面水TN和NH4+-N浓度峰值最低，较CR处理分别降低了38.4%和14.3%，其他减肥处理之间未见显著差异；施肥一周后，田面水TN与NH4+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定；各施肥处理NO3--N浓度变幅较小，峰值未见明显差异。SR处理0~20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L-1，较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%，氮素形态以NH4+-N为主，随土层深度增加，渗漏液TN和NH4+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CF > CR > HR > AR > SR，SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm-2，较CR处理降低了58.5%；增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失，施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为AR > CF > CR > HR > SR，SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm-2，较CR处理氮素淋失率降低了18.1%；稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低，达13.9 kg·hm-2，较CR处理降低了22.8%。研究表明，增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响，可减少稻田水氮素损失风险，以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。

• 村域农田氮素排放特征研究——以新安村为例

  陈帅,辛思颖,佟丙辛,吕敏娟,吉庆凯,马文奇,魏静

  为揭示村域氮素排放特征，以河北正定新安村为例，通过2016-2018年两个轮作周期对农户作物管理、作物产量等信息实地调研、取样分析，运用NUFER-Farm模型系统，研究了新安村氮素时空排放特征及其与作物种类、施氮量、灌溉、土壤质地等的关系。结果表明，两个轮作周期单位面积农田氮素总排放量和氧化亚氮排放量差异不显著，而硝态氮淋洗量和氨挥发量差异显著，第二个轮作周期单位面积农田硝态氮淋洗量和氨挥发量分别比第一个轮作周期增长60.1%和减少13.8%，造成差异显著的原因主要是气象条件和作物种类。季节上，两年单位面积农田氮素总排放量均为秋冬春季显著大于夏季。村内临近田块氮素排放差异较大，空间分布规律不明显；但到村域尺度，不同方位氮素排放空间分布上存在一定规律，如西北、东北、东南、西南方位单位面积农田氮素总排放量平均值分别为66.8、60.2、59.6、52.3 kg N·hm-2，其中西南方位氮素排放显著低于其他方位。村域农田氮素排放受到作物种类、施氮量、灌溉次数与土壤质地等因素显著影响。其中当地主要作物冬小麦、夏玉米和大豆单位面积农田氮素总排放平均值分别为40.5、28.5 kg N·hm-2和5.3 kg N·hm-2，差异显著；两个轮作体系氮素总排放量均随施氮量、灌溉次数的增加而呈现增加的趋势；土壤质地对农田氮素总排放量也有较大影响，其中砂土、砂壤土和壤土单位面积农田氮素总排放平均值分别为78.2、60.4 kg N·hm-2和51.0 kg N·hm-2，依次降低。总之，村域农田氮素排放具有较大的时空差异，更多受到田块作物种类、土壤条件、管理因素的影响，因此，村域氮素减排要针对田块采取优化施氮、节水灌溉、调整作物布局等措施。

• 冬季侧窗通风猪舍氨气和温室气体排放特征

  周忠凯,杨殿林,张海芳,赵建宁,王丽丽,余刚

  冬季猪舍通风管理方式影响猪舍内的环境质量以及污染物的排放，为确定改造后猪舍侧窗负压通风系统6阶段管理对冬季舍内环境质量以及氨气和温室气体排放的影响，对舍内温度、湿度和空气流速等环境指标进行了测定，采用水分平衡方程确定了不同通风阶段猪舍的通风率，利用INNOVA 1412多气体分析仪-连续采样测试技术，对冬季猪舍NH3、N2O、CH4和CO2的排放进行了测定，确定了不同通风量条件下氨气和温室气体的排放率。结果表明，冬季侧窗通风密闭式育肥猪舍平均温度为13.7℃，湿度为69.7%，舍内最大温度与湿度差值分别为3.2℃和39.6%，平均通风率为6 207 m3·h-1（单头生猪通风量：24.9 m3·h-1），舍内平均空气流速为0.28 m·s-1，满足了育肥猪生长的要求；冬季试验猪舍中NH3平均浓度范围在8.42~15.63 mg·m-3，CO2平均浓度范围保持在2 509~5 303 mg·m-3之间，CH4浓度变化在1.11~5.90 mg·m-3，可满足冬季育肥猪生长的需求；单头生猪NH3、CO2和CH4的平均排放率分别为250.0 mg·h-1、79.9 g·h-1、57.7 mg·h-1，单头生猪累积日排放量分别为6.0 g·d-1、1.92 kg·d-1和1.39 g·d-1，试验期间没有监测到N2O的排放；采用的6级通风管理模式显著影响NH3、CO2的平均排放率，对CH4的排放影响不显著。

• 响应面法优化藻菌共生体系深度处理畜禽养殖废水工艺研究

  曾慧卿,刘强,肖丛亮,郭远涛,孙盛进,辛佳期,李昆

  为优化微藻-细菌共生体系对畜禽养殖废水中碳氮磷去除的参数条件，利用响应面分析法（Response surface methodology，RSM）中的Box-Behnken中心组合设计（BBC），以接种比例、曝气量以及初始氨氮浓度为试验变量，以污染物去除率为响应值开展试验。响应面分析结果表明，对于COD去除的最佳条件为：活性污泥与微藻接种比例为6.0（m/m）、曝气量2.0 L·min-1、初始氨氮浓度750 mg·L-1，此时COD去除率达92%以上。对于总氮（Total nitrogen，TN）的去除，当接种比例5.0（m/m）、曝气量1.5 L·min-1、初始氨氮浓度750 mg·L-1时，其去除率可达最大值（53%）。而对于磷酸盐的去除，当接种比例6.0（m/m）、曝气量1.5 L·min-1、初始氨氮浓度600 mg·L-1时，试验前96 h内便可达到100%的去除率。进一步对生物量检测发现，初始条件分别为曝气量1.5 L·min-1、初始氨氮浓度900 mg·L-1、接种比例4.0（m/m）或曝气量1.0 L·min-1、初始氨氮浓度750 mg·L-1、接种比例4.0（m/m）时，微藻生物量产量最高，可达到1.63~1.64 g·L-1。研究表明，通过响应面法可以优化藻菌共生体系对畜禽养殖废水的处理工艺。对于不同的目标污染物，具有不同的最优参数组合。综合考虑各因素对各目标污染物去除效果的影响，可以选择废水处理工艺最优参数组合。通过回收在废水处理过程中生长的藻菌共生体用于后续生物质利用，可实现良好的经济价值，提高该工艺在污水深度处理中的应用前景。

• 添加硒、钨元素对猪粪厌氧发酵的促进机制

  陈彪,郭绍英,陈芳,黄婧,肖艳春

  为更精确地了解微量元素硒（Se）、钨（W）在厌氧发酵系统中的影响效应，提高发酵底物的生物产甲烷效率（BDA），以猪粪为发酵底物，添加微量元素Se、W，应用一级动力学模型和Gompertz模型拟合厌氧发酵过程。研究显示：适量添加微量元素Se、W对厌氧发酵产甲烷过程具有积极的促进作用，其中，M组（Se 0.8 mg·L-1、W 1.8 mg·L-1）促进作用最为显著，累积产气量、平均甲烷体积分数和甲烷产率（以挥发性固体计）分别为177 001 mL、68.3%和398.3 mL·g-1，比CK组分别提高了10.2%、6.1%和21.4%。相关性分析表明：添加微量元素Se、W能够加快产甲烷菌对总挥发性脂肪酸（TVFAs）的利用率（对丙酸降解作用最为显著），促进产甲烷进程，TVFAs浓度与甲烷产率呈负相关，M组具有最低TVFAs累积量（809 mg·L-1）、最大产甲烷速率（31.0 mL·g-1·d-1），相比CK组水力停留时间（HRT）缩短了4 d、BDA提高了21.4%，厌氧发酵过程符合Gompertz模型（R2=0.999 2）。

• 升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响

  孙宝宝,刘晓雨,袁睿,刘成,李婕,张旭辉,李恋卿,潘根兴

  研究升温和大气CO2浓度升高对不同品种小麦养分吸收的影响，为未来气候变化下农田土壤养分管理与作物施肥提供科学参考。在田间开放条件下模拟升温和大气CO2浓度升高，设置对照（CT）、大气CO2浓度升高（C+T）、升温（CT+）以及两者同时升高（C+T+）4个处理。每个处理种植扬麦16、苏麦188、鑫农518和镇麦9号4个品种。收获时测定小麦籽粒和秸秆中N、P、K、Ca和Mg的浓度，并计算各养分在籽粒和秸秆间的分配比例。结果表明：大气CO2浓度升高增加了N、K、Ca和Mg在小麦地上部分的总吸收量，其中N、K和Mg的总吸收量受到大气CO2浓度升高和小麦品种的共同影响，但是大气CO2浓度升高没有改变养分在小麦籽粒和秸秆间的分配。升温显著降低了各养分在地上部分的总吸收量，此外升温还提高了K、降低了Ca在籽粒中的分配比例。升温和大气CO2浓度升高下，小麦养分吸收总量变化一方面与生物量有关，另一方面与各养分含量（浓度）相关。大气CO2浓度升高显著降低了小麦籽粒和秸秆中P的含量，但是对籽粒N、Mg和秸秆N、P、K含量的影响都与品种有关。升温降低了小麦秸秆K和籽粒P、K、Ca、Mg的含量，其中只有P的吸收对升温的响应受品种的影响。升温和大气CO2浓度升高改变了小麦养分吸收过程，而且大气CO2浓度升高对小麦养分吸收过程的改变与养分类型和作物品种密切相关。因此，未来气候变化下有必要根据小麦品种选择合理的培肥和管理方式。

• 氮肥模式对稻田温室气体排放和产量的影响

  张枝盛,汪本福,李阳,杨晓龙,胡杨,王泠菲,程建平

  为探明不同施肥模式对稻田温室气体排放和水稻产量的影响，本研究以江汉平原一季中稻为研究对象，通过大田试验设置5个氮肥处理：不施氮肥（CK）、农民习惯施肥（FFP）、实时氮肥管理（RTNM）、精确定量施氮（PQNA）和一次性施肥（OOF），采用静态箱-气相色谱法研究了稻田CH4和N2O排放特征。结果表明：与CK相比，FFP、PQNA、RTNM和OOF显著增加了CH4和N2O排放。FFP、PQNA和RTNM处理CH4排放并没有显著差异，但是OOF处理比FFP处理CH4减排27.5%；RTNM和OOF处理比FFP处理N2O排放分别减少了23.1%和25.0%。与FFP相比，OOF并没有降低水稻产量，而RTNM和PQNA显著增加了水稻产量。OOF较FFP、RTNM和PQNA处理增温潜势（GWP）分别减少了27.4%、12.5%和18.5%。PQNA、RTNM和OOF处理的温室气体排放强度（GHGI）较FFP分别降低了22.2%、24.4%和26.7%。研究表明，采用合理的施肥模式，在保障水稻产量的同时，能够减缓稻田温室气体排放，实现丰产增效和环境友好。在所有施肥模式中，OOF具有最低的GWP，同时能够维持水稻产量并减少追肥次数，是一种低碳丰产的施肥技术，值得在江汉平原大面积推广。

• 长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放估算

  赵明炯,王孝忠,刘彬,邹春琴,陈新平

  基于相关统计数据，本文采用生命周期评价（LCA）方法，研究了长三角地区三省一市蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放。结果表明：长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放潜值较高，2012-2016年平均分别为103 kg N·hm-2和5 930kg CO2-eq·hm-2；不同年份间活性氮损失和温室气体排放差异显著，2015年活性氮损失和温室气体排放潜值最低，分别为95 kg N·hm-2和5 618 kg CO2-eq·hm-2，其活性氮损失和温室气体排放潜值分别较其他年份低6.5%~12.3%和3.5%~9.0%；5 a平均活性氮损失和温室气体排放潜值露地蔬菜分别为106 kg N·hm-2和5 157 kg CO2-eq·hm-2；设施蔬菜分别为93 kg N·hm-2和8 760 kg CO2-eq·hm-2；与该区其他省市蔬菜生产相比，浙江5 a平均活性氮损失低2.8%~13.7%，安徽温室气体排放潜值低1.4%~10.7%。针对蔬菜生产高氮肥投入、活性氮损失以及温室气体排放问题，在田间管理时可采取控制氮肥用量、优化施用氮肥、合理使用增效氮肥等措施。

• 四溴双酚A类阻燃剂的酶联免疫方法的构建及应用

  黄哲,邵杰,曾昆,张旭芸,陈斌,杜道林

  为建立快速、灵敏的检测方法评估四溴双酚A（Tetrabromobisphenol A，TBBPA）类阻燃剂四溴双酚A双（2-羟基乙基）醚（TBBPA-DHEE）在环境中的行为分布，本研究基于TBBPA-DHEE的结构，设计并合成半抗原D3；采用杂交瘤技术制备了5株针对TBBPA-DHEE的单克隆抗体；鉴定发现这些抗体均与四溴双酚A单（2-羟乙基）醚（TBBPA-MHEE）有较高的交叉反应，与其他TBBPAs没有交叉反应；优化抗原/抗体工作浓度、缓冲液条件后，建立了间接竞争ELISA标准曲线。结果显示优化后的ELISA方法检测TBBPA-MHEE的检测范围为0.86~13.70 ng·mL-1，检测限（LOD）为0.78 ng·mL-1；检测TBBPA-DHEE的检测范围为0.96~8.10 ng·mL-1，检测限为0.56 ng·mL-1。采集山东省寿光市一家BFR工厂周边的水样和土壤样本，发现TBBPA-DHEE/TBBPAMHEE在水样中浓度最高可达15.45 ng·mL-1，土壤样本中浓度最高可达6.75 ng·g-1。