农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第4期

• 秸秆移除对降低土壤镉含量的效果有限

  赵方杰,赵星宇,陶祎敏,王汉卿,汪鹏

  秸秆移除是重金属中低污染农田安全生产广泛采用的措施之一，其目的是通过移除积累在秸秆中的重金属，逐步降低土壤重金属含量。本文通过对文献报道的数据进行模拟计算，以评估水稻秸秆移除对降低土壤镉（Cd）含量的效果。基于田间试验数据，水稻秸秆Cd含量与土壤Cd含量呈显著的线性关系。根据回归方程和秸秆平均生物量估算，在土壤总Cd含量为0.5~5.0 mg·kg-1范围内，单季水稻秸秆可移除的Cd占耕层土壤Cd总量的0.23%~0.37%（平均值为0.27%），秸秆和籽粒Cd总移除率的平均值大约为0.30%。研究表明，水稻秸秆移除对降低耕层土壤Cd含量效果非常有限。

• 植物DNA错配修复系统响应Cd胁迫的研究进展

  王鹤潼,贾春云,张延召,赵强,李晓军,巩宗强,刘宛

  Cd胁迫下植物细胞内会出现不同形式的DNA损伤（如碱基错配、DNA单/双链断裂和甲基化），DNA损伤会迅速诱导DNA损伤响应（DDR）信号，如ATM、ATR及其下游的信号通路包括细胞周期阻滞、细胞内复制、细胞凋亡以及不同形式的DNA修复途径（如同源重组修复HR、DNA错配修复MMR）。植物细胞DNA MMR系统中的异源二聚体MutSα（MSH2/MSH6）、MutSβ（MSH2/MSH3）、MutSγ（MSH2/MSH7）、MutLα（MLH1/PMS1）与有关酶如增殖细胞核抗原（PCNA）、DNA复制因子C（RFC）、DNA核酸外切酶1（EXO1）、单链结合蛋白（RPA）、核酸内切酶FEN1、DNA聚合酶delta（δ）和DNA连接酶相互作用，启动DNA MMR反应，从而在感知Cd诱导的DNA损伤、修复DNA损伤、激活细胞周期检验点、确保基因组DNA的稳定性和DNA复制的精确性等方面发挥关键作用。然而，MutS缺失的植物细胞会绕过DNA MMR系统参与的细胞周期阻滞，从而严重影响植物的耐Cd性能。本文重点介绍了植物DNA MMR系统对Cd胁迫的响应以及表观遗传对DNA MMR系统的调控作用机理。

• 面向土壤环境质量等级划分的统计推断与加密采样优化方法研究综述

  高秉博,郝朝展,李发东,胡茂桂,李晓岚,郜允兵,潘瑜春

  环境质量等级划分是土壤环境调查和监测的一项重要目标。不同于总体估计和空间插值，等级划分只需要准确估计污染物浓度与等级划分阈值之间的大小关系，同时由于土壤环境质量等级具有空间连续性，加密采样时应该将样点布设在等级过渡地带，准确获取等级边界。但是初步调查的样点一般较为稀疏，导致等级估计结果具有较大的不确定性，难以反映真实的等级过渡情况，而且具体应用对两类等级划分错误也有不同的控制要求，构成了土壤环境质量等级划分及加密采样面临的特殊问题。本文分析梳理了国内外土壤环境质量等级划分统计推断与加密采样布局优化方法的研究进展，归纳总结了以等级划分为目的的统计推断方法与加密采样布局优化方法体系，并探讨了下一步研究的方向，为我国目前开展的农用地土壤环境类别划分、工矿企业土壤污染修复区确定等重大需求提供方法选择依据。

• 动态核事故农业后果评估模型开发及应用研究

  崔慧玲,黄莎,吕明华,赵多新,张俊芳,李云鹏

  为了评估核事故对农业生态环境的影响，建立了动态核事故农业后果评估模型AgrRAM（Agriculture radioactivity assessment Model）。AgrRAM基于动态模型理论，从沉积计算开始模拟了放射性核素在农业环境中的动态迁移过程，真实地反映了核事故后农业辐射效应。用AgrRAM模型以田湾核电厂为中心进行200 km×200 km范围的假想事故模拟计算，计算了不同事故时间典型农产品比活度空间分布及时间序列，说明AgrRAM具有动态模拟核事故农业后果的功能。计算结果表明：事故发生时间与农产品的生长特征密切相关，134Cs在不同事故时间农产品中的最终活度变化为1~2个数量级，131I不同事故时间对最终活度的影响达1~5个数量级；相同条件下，农作物中131I的活度水平衰减较快，如果收割时间距事故时间间隔较长，则131I的辐射危害较小。模型参数灵敏度测试显示转移因子对活度水平影响显著，尤其是只有根吸收的作物。模型的可靠性验证分析显示，AgrRAM与保守的平衡模型结果偏差在5倍左右，说明了AgrRAM结果的可靠性。

• 大气CO2浓度升高对不同品种类型水稻钾素吸收利用的影响

  周娟,舒小伟,许高平,赖上坤,杨连新,董桂春,王余龙

  以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料，研究FACE（大气CO2浓度增加200 μmol·mol-1）对不同品种类型水稻产量、钾素吸收、钾素利用的影响。结果表明：FACE处理使水稻产量显著提高，平均增加24.17%，常规籼稻增幅最大；FACE处理促进成熟期植株吸钾量和钾素籽粒生产效率的提高，比对照分别增加17.88%和11.80%，前者以杂交籼稻增幅最大，后者以常规籼稻增幅最大，提高吸钾量有利于提高水稻产量；FACE处理使水稻成熟期茎鞘、叶片和植株的含钾率均低于对照，植株含钾率平均降低8.43%，以常规籼稻降幅最大。提高植株含钾率有利于成熟期植株吸钾量的增加；FACE处理使水稻成熟期茎鞘吸钾量和穗吸钾量明显增加，叶片吸钾量略有下降，提高各器官吸钾量均有利于植株吸钾量的增加，茎鞘吸钾量相关程度最大；FACE处理使水稻移栽-分蘖、分蘖-抽穗、抽穗-成熟阶段吸钾量均有所提高，增加移栽-分蘖阶段吸钾量有利于成熟期植株吸钾量的提高；FACE处理有利于钾素向穗和茎鞘中分配，但叶片分配比例明显降低；FACE处理使结实期茎鞘叶钾素运转量降低44.04%，结实期穗部钾素增加量显著增加55.43%，常规籼稻增幅最大。提高结实期茎鞘叶钾素转运量和转运率均利于钾素籽粒生产效率的增加；FACE处理提高了成熟期钾素干物质生产效率、钾素收获指数，但每吨籽粒需钾量有所下降。综上，FACE处理提高了产量、成熟期植株吸钾量、钾素籽粒生产效率、钾素干物质生产效率、茎鞘叶钾素转运量和转运率、收获指数，降低了成熟期植株含钾率、每吨籽粒需钾量，籼稻品种钾素吸收对大气CO2浓度升高的响应高于粳稻品种。

• 玉米根系、根鞘性状与镉吸收的品种差异研究

  于子昊,李胜宝,赵晓玲,李明锐,李博,何永美,陈建军,湛方栋

  采用云南主栽的12个玉米品种，开展盆栽试验，研究Cd污染土壤中玉米根系形态、根鞘性状与植株Cd累积特征及品种间的差异性。结果发现，不同品种玉米的生物量、根系形态、根鞘性状及植株Cd累积特征均存在显著差异，其中根长、根表面积、根体积、根尖数、分枝数差异较大，最大值分别为最小值的2.9、2.9、3.2、5.5、6.1倍，平均根系直径差异较小，最大值为最小值的1.48倍；根鞘质量、根鞘发育指数、根鞘土壤有效态Cd含量最大值分别为最小值的3.1、5.8、1.8倍，地上部、地下部Cd含量最大值分别为最小值的6.4、6.1倍，地上部、地下部Cd累积量最大值分别为最小值的6.5、4.0倍。相关性分析表明，根表面积和根体积与地上部Cd含量呈显著负相关，根尖数与地下部Cd含量呈极显著负相关；根鞘质量与地上部Cd含量呈极显著负相关，根鞘发育指数与地下部Cd含量呈极显著正相关。研究表明，根系形态和根鞘性状是导致不同品种玉米Cd吸收差异的重要因素。

• 不同小麦品种灌浆期生长和镉积累的差异研究

  潘建清,陆敏,杨肖娥

  为了解不同小麦品种灌浆期在镉污染农田中的生长情况和重金属镉积累的差异，本研究以30个小麦品种为材料，探明其在镉污染农田上的生长情况以及镉积累情况。结果表明，30个小麦品种在镉污染条件下能正常生长。不同小麦品种在灌浆期其株高、地上部和根部的生物量均存在着显著的差异，变化范围分别为48.87~77.47 cm、0.89~1.92 g·plant-1、0.05~0.22 g·plant-1。此外，不同小麦品种之间各部位吸收、积累镉的能力也存在明显差异。地上部和根部镉含量的变化范围分别为0.07~0.26、0.37~1.57mg·kg-1。灌浆期镉在小麦体内的分配规律总体上为根>地上部。地上部和根部镉积累量的变化范围分别为0.12~0.38、0.04~0.24μg·plant-1。不同小麦品种各部位转运镉的能力存在明显差异，变化范围分别为0.08~0.47，其中淮麦23、冀麦738、宁麦17具有最低的根-地上部转运系数。成熟期的数据表明，淮麦23、冀麦738、宁麦17籽粒中镉的含量均远低于0.1 mg·kg-1 DW的国家限量标准，并具有很低的根-地上部转运系数，符合镉低积累小麦的标准。本文初步确定淮麦23、冀麦738、宁麦17作为低转运小麦品种的候选者，为低积累小麦品种的筛选提供科学依据。

• 我国20种典型土壤中锌对白符跳虫的毒性阈值及其预测模型

  王巍然,林祥龙,赵龙,张家乐,樊文华,侯红

  为了确定我国土壤中Zn对白符跳的毒性阈值并建立其预测模型，以外源添加重金属污染物（ZnCl2）的方式，研究了我国20种典型土壤中Zn对白符跳（Folsomia candida）繁殖率以及存活率的影响。结果表明：白符跳繁殖率对Zn毒害的敏感性远高于存活率，基于总量实测值推导的繁殖率的EC50（半数效应浓度）范围为56~711 mg·kg-1，最大值约为最小值的12.5倍；基于CaCl2提取有效态实测值推导的繁殖率的EC50范围为0.5~5.2 mg·kg-1，最大值约为最小值的8.7倍，这表明利用CaCl2提取有效态Zn，并基于此计算不同土壤中Zn对白符跳繁殖的EC50可以更好地预测土壤毒性。同时，对白符跳繁殖的EC50与土壤理化性质进行相关性分析表明：EC50与土壤pH、非晶质铝含量之间呈显著相关关系，相关系数分别为0.819、0.470。利用回归分析对白符跳繁殖的EC50及土壤理化性质进行分析：土壤pH和土壤有机质含量这两种土壤理化性质可以很好地解释白符跳繁殖的EC50值之间的差异，故对其建立毒性预测模型为lg（EC50）=0.255pH+0.013w（有机质）+0.673，此模型表明土壤pH和w（有机质）可以较好地预测不同土壤中Zn对白符跳繁殖的毒性阈值。

• 水旱轮作下钛石膏对土壤砷铅有效性的影响研究

  邹丽娜,徐婧婧,陈铮铮,原红红,袁峰,唐先进,赵科理,叶正钱

  通过模拟水旱轮作盆栽试验，研究了不同添加量（0.15%和0.30%）下实际钛石膏材料（ATG）和模拟钛石膏材料（二水硫酸钙和氧化铁按质量比7∶3和9∶1混合配制，分别为TG7和TG9）对砷（As）铅（Pb）复合污染土壤的钝化修复效果，并考察了钛石膏材料对青菜（旱地）和水稻（水田）积累As、Pb的影响。结果表明：钛石膏材料的添加使旱地土壤pH（5.22）降低了0.11~0.49个单位，水田土壤pH（6.35）降低了0.27~0.69个单位，但均未对作物产量产生影响。钛石膏材料并不能显著影响旱地土壤有效态As，但使青菜地上部As含量平均降低了39.2%；使水田土壤中的有效态As含量（11.96 mg·kg-1）平均下降了19.9%，同时使水稻糙米中的As含量平均下降28.9%。钛石膏材料显著降低了旱地和水田土壤中有效态Pb含量，分别平均下降12.8%和17.2%，同时使青菜地上部Pb含量平均降低32.5%，使水稻糙米中Pb含量平均降低21.9%。研究表明，钛石膏材料对水田条件下As、Pb复合污染的修复作用强于旱地条件，0.30%添加量的钝化修复效果优于0.15%添加量，且0.30%添加量的模拟钛石膏材料TG7对As、Pb复合污染农田土壤的修复效果最佳。

• 热改性坡缕石对土壤Cd污染的钝化修复研究

  陶玲,管天成,刘瑞珍,何静,尚倩倩,任珺

  为探讨不同热解温度下的坡缕石对土壤中重金属Cd的钝化效果，将坡缕石颗粒分别在250、300、350、400、450℃条件下热解2.5 h，将其施用于重金属Cd污染土壤中，进行钝化试验和盆栽试验来判断对Cd污染土壤的钝化效果。结果表明：添加不同温度的热改性坡缕石均不同程度地提高了土壤pH、EC和CEC，使DTPA和TCLP提取态Cd含量显著降低，在添加350℃的热改性坡缕石钝化土壤时，两种提取态Cd含量降幅最大，分别为39.7%和32.6%。添加350℃的热改性坡缕石可以促进Cd由活性高的酸溶态向活性低的残渣态转化，从而有效降低Cd的迁移能力。添加热改性坡缕石有助于玉米植株的生长，与对照相比，玉米植株的根长、株高、鲜质量和干质量都有显著的增高，同时Cd从土壤到地上部分的富集和地下部分到地上部分的转运有了明显的降低。因此，热改性坡缕石可作为钝化修复重金属污染土壤的环保材料。

• 耐镉促生根瘤菌的鉴定及其对镉的吸附特性

  池耀威,王晓雅,初少华,周培,张丹

  微生物在镉（Cd）污染农田土壤的生物修复上具有应用潜力，然而目前仍缺少有价值的微生物，且从种类繁多的微生物群体中鉴定出有价值的Cd生物修复候选者具有一定挑战性。以前期筛选获得的植物生长促进微生物AXY1菌株为研究对象，通过形态特征和系统发育学分析对该菌株进行初步鉴定，并对其生长条件进行优化，进一步考察其对Cd的耐受、吸附和活化特性。经鉴定该菌株为根瘤菌（Rhizobium pusense），最适生长温度在35℃左右，最适生长pH在7.0左右；菌株对Cd的耐受性达120 mg·L-1，对碳酸镉的活化率为9.21%。批次吸附实验结果显示，在pH 7.0、生物量为1.0 g·L-1（湿质量）、初始Cd2+浓度为10 mg·L-1和吸附时间4 h条件下，菌株表现出最高的吸附率41.98%。等温线模型拟合结果显示，菌株的吸附数据符合Langmuir模型，表明菌株以单层生物吸附为主。解吸实验结果显示，菌株以离子交换形式（46.94%）为主对Cd2+进行吸附。SEM-EDS和FTIR分析结果显示，在吸附过程中，Cd2+可能与菌株表面配体（—OH、—NH、—COOH等）发生相互作用。该研究结果表明，AXY1菌株具有较高的Cd耐性和吸附特性，可用于Cd污染农田土壤的生物修复。

• Cr（Ⅵ）还原菌Microbacterium sp. QH-2对铝氧化物吸附铬影响的研究

  王春勇,张震斌,崔岩山,朱博,商井远,陈玥琪

  氧化铝是土壤中最丰富和最活泼的矿物质之一，能对土壤中铬元素的迁移和转化产生影响。而土壤Cr（Ⅵ）还原菌能将Cr（Ⅵ）还原成Cr（Ⅲ）。本研究探讨了Cr（Ⅵ）还原菌对铝氧化物吸附铬的影响。结果表明，在pH为4时，γ-氧化铝对Cr（Ⅵ）吸附能力明显强于α-氧化铝。α-氧化铝和γ-氧化铝与Cr（Ⅵ）还原菌株Microbacterium sp. QH-2混合培养后，二者的晶体结构并未受影响，但菌株QH-2的存在增加了α-氧化铝和γ-氧化铝对总铬的吸附量。

• 不同老化过程对生物炭理化性质及吸附邻苯二甲酸酯的影响

  闵露娟,柳金明,张鹏,肖辉,孙红文

  为明确农田常见土壤环境过程对生物炭的老化作用及吸附能力的影响，本研究以水稻秸秆为原材料，分别在300、500℃和700℃下限氧热解制备3种初级生物炭，并将其进行酸洗、氧化、水洗及根系分泌物老化等处理，研究不同环境过程对生物炭理化性质和其对邻苯二甲酸酯（PAEs）吸附能力的影响。结果表明：经强酸、H2O2、植物根系分泌物以及水洗等老化处理的生物炭无机组分比例均下降，引起有机组分比例增加，比表面积和总孔体积增大，且老化处理所引起的生物炭性质变化的程度为强酸>H2O2≈植物根系分泌物>水洗。初级和老化生物炭对邻苯二甲酸二乙酯（DEP）和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的等温吸附线均符合Freundlich模型，且对DBP的吸附能力均强于DEP。老化处理显著提高了中高温生物炭（500℃和700℃）对PAEs的吸附，且强酸老化效果显著强于H2O2、植物根系分泌物及水等老化处理，这是由于中高温生物炭中高含量无机组分易被酸洗去除并释放一部分有机吸附位点和被堵塞的孔道，增加了PAEs吸附位点的可及性。因此，中高温生物炭对水体和土壤中常见塑化剂具有更强的吸附固定潜力，在使用时需要综合考虑其土壤环境过程和理化性质以及目标污染物，以引导生物炭技术的健康发展。

• 温度对农田黑土氮初级转化速率的影响

  郎漫,李平,魏玮

  为探讨不同温度下土壤氮素的供应、固持和消耗损失过程，从而为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据，以黑龙江省农田黑土为对象开展室内培养试验（15、25、35℃，60% WHC），采用15N同位素成对标记技术（15NH4NO3和NH415NO3，15N标记丰度为5atom%，氮浓度为60 mg N·kg-1）及FLUAZ数值优化模型研究土壤氮初级矿化速率、初级固定速率和初级硝化速率对温度变化的响应。结果表明：在15~35℃范围内，土壤氮初级矿化速率随培养温度的增加显著增加，但25~35℃范围内的增幅小于15~25℃。在15~25℃范围内，土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著增加，而在25~35℃范围内土壤氮初级固定速率和初级硝化速率随培养温度的增加显著降低，但仍然显著高于15℃处理。15℃和25℃处理土壤氮初级矿化速率与初级固定速率比值（gm/gi）以及初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值（gn/ia）均稍大于1，两处理间没有显著差异，而35℃处理的gm/gi值和gn/ia值均远大于1。研究表明，温度在15~25℃范围内，土壤有机氮的矿化与固定过程耦联相对紧密，硝态氮累积及淋溶风险较小；而35℃高温条件下土壤有机氮矿化速率和硝化速率均显著大于铵态氮的生物固定速率，表明硝化作用是铵态氮的主要消耗过程，可能会增加硝态氮的累积、反硝化和淋溶风险。

• 模拟酸雨及秸秆添加对农田土壤微生物呼吸及酶活性的影响

  张旭,陈书涛,陈桂发,蔡敏,周丽,崔娜欣,邹国燕

  为研究模拟酸雨及秸秆添加对农田土壤微生物呼吸及酶活性的影响，通过室内培养试验，设置4个模拟酸雨强度，分别为去离子水（pH 6.7）、pH 4.0、pH 3.0和pH 2.0，每个模拟酸雨pH下设置0、0.6、1.2、1.8 g共4个秸秆添加量，观测不同处理下土壤微生物呼吸的动态变化，并在培养试验结束后测定不同处理下的土壤转化酶和过氧化氢酶活性以及pH值。结果表明：不同模拟酸雨pH和秸秆添加量与土壤微生物呼吸之间的关系均可用一元线性方程描述，其P值均达到显著水平（P<0.05）。双因素方差分析结果表明，不同模拟酸雨pH和秸秆添加量处理下的土壤微生物呼吸均存在极显著差异（P<0.001），但两者对土壤微生物呼吸无显著交互影响。土壤转化酶和过氧化氢酶活性与秸秆添加量均呈显著（P<0.05）正相关关系。土壤微生物呼吸与过氧化氢酶活性存在极显著（P<0.001）线性正相关关系，与转化酶活性存在显著（P<0.05）线性正相关关系。基于转化酶和过氧化氢酶活性的双因子模型比单纯线性模型提高了对土壤微生物呼吸变异的解释量（R2 = 0.955，P<0.001）。研究表明，短期模拟酸雨降低了土壤微生物呼吸和过氧化氢酶活性，这可能意味着短期酸雨会抑制土壤物质循环过程，对农田生态系统造成负面影响。

• 资江尾闾集水区景观格局与非点源污染过程关系研究

  贾玉雪,帅红,韩龙飞

  为识别资江尾闾集水区非点源污染的关键源区并探究非点源污染过程与景观格局之间的关系，利用SWAT模型模拟非点源污染总氮、总磷的时空输出特征，选取景观格局指数定量描述景观格局特征，通过冗余分析（RDA）方法分别从景观、类型两个层次分析子流域尺度上非点源污染过程与景观格局的关系。结果表明：在率定期与验证期径流量、总氮、总磷的R2与ENS均大于0.66，表明SWAT模型在研究区的适用性较好；总氮、总磷的关键源区空间分布上不完全一致，在非点源污染输出的关键时期，关键源区分别贡献了研究区非点源总污染的31.64%、43.73%。景观格局与非点源污染过程的联系密切，景观水平上，流域内景观越破碎、景观类型越复杂、人类活动对其影响越大，非点源污染负荷输出值越高；类型水平上，聚集度指数（AI）、最大斑块指数（LPI）、斑块平均面积（AREA-MN）、斑块边缘密度（ED）是对“源”“汇”景观具有显著影响的共性指标，其中“源”景观破碎度越大、斑块面积越大、聚集度越高越会加剧非点源污染负荷的输出，而破碎度小、景观形状复杂、斑块连通度高的“汇”景观则有利于阻截非点源污染物。研究表明，非点源污染过程与“源”“汇”景观格局存在明显的内在联系，合理布设“源”“汇”景观可以降低非点源污染风险，从土地利用角度为非点源污染防治提供了借鉴。

• 阿特拉津胁迫下外源磷对香蒲磷吸收和抗氧化酶系统的影响

  武淑文,侯磊,洪子萌,范黎明,叶敏

  为探明阿特拉津和外源磷对水生植物磷吸收及抗氧化酶系统影响的复合效应，选取典型的湿地植物香蒲（Typha angustifolia L.）为供试植物，采用水培实验，研究阿特拉津（0、0.5、2 mg·L-1和5 mg·L-1）和外源磷（0.5、4 mg·L-1和10 mg·L-1）交互作用对香蒲体内磷含量、叶绿素含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明：阿特拉津胁迫下，外源磷相较于对照显著提高了香蒲地上（310.47%）和地下部（165.81%）平均磷含量；中低浓度（0.5 mg·L-1与2 mg·L-1）阿特拉津处理下，随着外源磷浓度增加，叶绿素a、叶绿素b含量升高，过氧化氢酶（CAT）及谷胱甘肽（GSH）活性增强，丙二醛（MDA）含量则显著降低；高浓度阿特拉津（5 mg·L-1）处理下，外源磷降低了叶绿素a、叶绿素b含量及超氧化物歧化酶（SOD）、CAT、GSH活性，却提高了MDA的积累。因此，中低浓度阿特拉津胁迫下外源磷能够提高香蒲体内磷含量、叶绿素含量及抗氧化酶系统活性，而高浓度阿特拉津与外源磷的复合效应表现为协同抑制，研究结果有助于理解阿特拉津胁迫与外源磷交互作用下水生植物响应的生理生化机制。

• 绿狐尾藻生态沟渠在低温状态下对磷的去除

  常小云,张树楠,张苗苗,肖博仁,陈均利

  为解决冬季生态沟渠磷去除效率低的问题，设置低、中、高水位下3条绿狐尾藻生态沟渠，研究不同水位下绿狐尾藻生态沟渠在低温条件下的总磷（Total phosphorus，TP）去除表现。结果表明：绿狐尾藻生态沟渠在整个冬季均有较高的除磷效果，平均TP去除率为61.9%~73.7%，且在高水位条件下，相对较高的水温和水下空间利于绿狐尾藻的生长，从而促进了TP的去除；而低水位下较高的溶氧（Dissolved oxygen，DO）浓度和根土界面利于基质对TP的吸附。根据磷质量平衡，植物吸收和沉积物吸附分别占进水TP负荷的30.27%~48.75%和18.38%~24.95%。研究表明，绿狐尾藻是一种适合种植于生态沟渠，用于磷去除的耐寒水生植物。

• 丝瓜络固定生物氧化锰吸附重金属离子

  孟佑婷

  为了考察丝瓜络固定生物氧化锰对不同重金属离子的吸附特性，本研究将锰氧化芽孢杆菌Bacillus cereus CP133固定于经过NaOH预处理的丝瓜络表面并合成生物氧化锰，制备复合生物吸附剂LIBMOs；通过扫描电镜（SEM）和傅里叶红外变换光谱（FTIR）分析LIBMOs的表面性质；考察LIBMOs对重金属离Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附特性。结果表明，NaOH预处理改善了丝瓜络的表面性质，提高了亲水性，使其能够高效地固定Bacillus cereus CP133和生物氧化锰微粒。NaOH预处理丝瓜络固定生物氧化锰的比例明显高于未经处理的天然丝瓜络，14 d后生物氧化锰固定化比例分别为79.66%和49.39%；采用Langmuir和Freundlich模型对LIBMOs吸附重金属离子的等温吸附实验数据进行拟合的结果表明，Pb2+和Cd2+的吸附行为同时符合Langmuir和Freundlich模型（R2 > 0.95），但Langmuir模型能更好地拟合LIBMOs对4种重金属离子的吸附行为（R2 > 0.98）。LIBMOs对Pb2+、Cd2+、Cu2+和Zn2+理论饱和吸附量（LIBMOs 2.0 g·L-1,pH 6.0和25℃时）分别为0.81、0.68、0.51 mmol·g-1和0.41 mmol·g-1。采用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附动力学实验数据进行拟合，4种重金属离子的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型（R2 >0.95）。以上结果表明，用丝瓜络制备的LIBMOs可作为处理重金属废水的吸附剂。

• 生物炭基硫酸盐还原菌（SRB）对Cr（Ⅵ）的吸附效应及作用机制

  朱晓丽,李雪,寇志健,王军强,尚小清,陈超

  分别在300、500℃和700℃下制备水稻、小麦和玉米秸秆生物炭，对比以不同类型生物炭为载体制备的炭基硫酸盐还原菌（SRB）对Cr（Ⅵ）的吸附效应，筛选出吸附效果最佳的炭基菌剂。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱和比表面积测试仪对生物炭进行表征分析，研究了溶液pH、吸附时间、生物炭添加量和Cr（Ⅵ）初始浓度对炭基SRB吸附Cr（Ⅵ）的影响，并结合吸附动力学和等温吸附模型探讨其对Cr（Ⅵ）的吸附过程及作用机制。结果表明：以700℃限氧热解小麦秸秆（XM700）为载体制备的炭基SRB（IBXM700）对Cr（Ⅵ）的吸附效果最佳，其最佳吸附条件为pH=5、生物炭添加量0.6 g·100 mL-1、吸附时间24 h、Cr（Ⅵ）的初始浓度100 mg·L-1；IBXM700对Cr（Ⅵ）的吸附更符合拟一级动力学，以离子交换和表面物理吸附为主，以化学吸附作用为辅，其等温吸附符合Langmuir模型，属于单分子层吸附；SRB能还原SO42-为S2-，或分泌还原酶将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ），从而达到去除目的。研究表明，IBXM700去除Cr（Ⅵ）的主要机制为吸附作用与还原作用。

• 高铁酸钾/高锰酸钾改性生物炭对Cd2+的吸附研究

  蒋子旸,徐敏,伍钧

  为增强生物炭对Cd的吸附性能，以600℃制备的酒糟生物炭（BC）为原料，采用K2FeO4和KMnO4氧化活化的方式制备改性生物炭，分别标记为BCFE和BCMN，采用全自动比表面积和孔隙度分析仪（BET）、电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）对改性前后酒糟生物炭的性质进行分析，并探究改性生物炭对Cd2+的吸附效果。结果表明，添加K2FeO4和KMnO4可有效地将Fe和Mn负载到生物炭上，分别在生物炭表面生成铁氧化物与锰氧化物。BCFE的总官能团含量分别是BC和BCMN的1.8倍和1.5倍，BCFE的含氧官能团与芳香性结构更为丰富。K2FeO4和KMnO4改性显著提高了生物炭的比表面积，3种材料比表面积表现为：BCFE（2 302.0m2·g-1）>BCMN（521.3 m2·g-1）>BC（245.9 m2·g-1）（PBCMN（5.61 m2·g-1）>BC（1.46 m2·g-1）（PBCMN>BC；吸附等温模型均符合Langmuir模型，吸附过程为单分子层吸附，最大吸附量（Qm）表现为：BCFE>BCMN>BC。因此，K2FeO4和KMnO4改性处理显著改善了生物炭的结构，提高了对Cd的吸附能力，且K2FeO4改性效果明显优于KMnO4。可见，经K2FeO4改性的生物炭具有较好的吸附潜力，可作为Cd废水处理的有效材料。

• 某规模化猪场废水中抗生素污染特征及生态风险评估

  李盟军,申健,姚建武,宁建凤,王荣辉,周凯军,艾绍英

  为了解规模化养猪场废水中抗生素污染特征和生态风险，选取广东省某规模化养猪场，连续2 a于夏、冬两季采集饲料、不同处理阶段废水和鱼塘水，用UPLC-MS/MS法检测4类19种兽用抗生素，对比分析沼气池和曝气池对不同类型抗生素的去除效果，并采用风险商值法评价猪场经处理后废水和鱼塘水综合利用的生态风险。结果表明，猪饲料中仅检出四环素类（TCs）的4种抗生素，TCs浓度在1 867~181 050 μg·kg-1之间，土霉素（OTC）和金霉素（CTC）是猪饲料中主要添加抗生素；猪场原水中喹诺酮类（QLs）、磺胺类（SAs）和TCs抗生素浓度分别为1 791.41、4 144.28 μg·L-1和42 393.81 μg·L-1，未检出大环内酯类（MAs）抗生素，其中OTC单体浓度最高，其次为四环素（TC），分别为19 555.70 μg·L-1和18 654.86 μg·L-1；处理后废水中MAs、QLs、SAs和TCs浓度分别为0.01、0.10、21.24 μg·L-1和388.02 μg·L-1，单体浓度以OTC最高，为381.56 μg·L-1。沼气池对原水中QLs、SAs和TCs的去除率分别为91.9%、96.5%和18.8%，曝气池对沼液中QLs、SAs和TCs的去除率分别为99.9%、85.5%和98.9%。处理后废水向环境排放抗生素总量910.29 μg·d-1·pig-1，其中TCs占比达94.24%。风险商值评价结果显示，处理后废水中的恩诺沙星（ENR）、磺胺二甲嘧啶（SM2）、OTC和TC为猪场处理后废水中的高风险污染物，磺胺嘧啶（SDZ）为鱼塘水中高风险污染物。研究表明，规模化养猪场经处理后废水和接纳部分废水的鱼塘水中抗生素对环境仍有较高生态风险。

• 不同黄贮预处理对水稻秸秆干法厌氧发酵特性的影响

  王振旗,张敏,沈根祥,王晨,钱晓雍,倪远之,张心良

  针对长三角水源区高C/N水稻秸秆干法厌氧发酵产气效率低的问题，利用自制全自动不锈钢发酵罐装置，探索了不同黄贮预处理技术对厌氧发酵效率的影响，并从预处理前后物料结构变化与降解效果方面对秸秆产沼机理进行了初探。结果表明，在发酵物料C/N为50的条件下，8 mg·L-1 Ca（OH）2的稀碱处理组和稀释20倍沼液的微生物处理组产气效果最佳，单位干物质产气量分别达407 L·kg-1 VS与397 L·kg-1 VS，总产气量分别是对照组的1.64倍和1.59倍，可以达到最佳C/N条件下的80%~115%，表明适宜的预处理方式可在一定程度上解决因氮源不足造成的产气效率低下问题。两种预处理方式均可使水稻秸秆表面蜡质层、颗粒物与丝状物分解，进而提高纤维素类物质降解效率。研究表明，稀碱预处理可缓冲发酵前期酸化对产气的抑制作用，沼液处理组可显著提高发酵初期沼气中的甲烷含量，但所需预处理时间相对较长，约为稀碱预处理的4倍，工程应用中可根据实际需求选择适合的预处理方式。

• 改性膨胀蛭石覆盖对沼液贮存氨气和温室气体排放影响

  王悦,刘婧怡,张佳男,郭赫,朱志平,李新荣,邹国元

  畜禽养殖污水贮存是重要的氨气（NH3）和温室气体（GHG）排放源，本文以奶牛场沼液贮存气体排放为研究对象，探索采用不同酸性盐溶液改性膨胀蛭石后再覆盖对气体减排效果的影响。研究比较了硫酸铜改性蛭石（CuSO4-VM）、氯化锌改性蛭石（ZnCl2-VM）、未改性蛭石（UN-VM），以及不加覆盖（CK）4种条件下奶牛场沼液贮存32 d过程中NH3、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和氧化亚氮（N2O）排放情况，分析了不同改性处理蛭石覆盖对各气体排放的影响及其原因。研究发现，改性处理后可使蛭石覆盖对NH3和CH4的减排效果增强，ZnCl2-VM、CuSO4-VM和UN-VM对NH3减排效果分别为90%、81%和34%；对CH4减排效果分别为58%、21%和14%；对于CO2的减排效果分别为-8%、2%和20%。蛭石改性后呈酸性，其覆盖后对污水的酸化是NH3减排效果提高的关键因素；而蛭石改性后产生的对污水有机物的絮凝作用以及形成的良好覆盖是促使CH4减排效果提高的主要原因。但是酸性的提高会降低改性蛭石覆盖对CO2的减排效果。研究中较低的温度条件造成N2O排放较低，不能判断改性对N2O排放的影响。研究表明，改性膨胀蛭石覆盖可能是一种有效的污水贮存NH3和CH4的减排方法。