农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第5期

• 改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用

  张倩茹,冀琳宇,高程程,吕宏虹,YONG Sik-Ok

  生物炭具有较大的孔隙度和比表面积，吸附能力强，在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛。由于高温热解过程会使生物炭官能团数量减少而降低其对某些特定污染物的吸附性能，同时，由于原始生物炭存在固液分离难的问题，通过改性生物炭提高其理化性质，并应用于环境修复受到了学术界和工业界的广泛关注。然而，目前针对改性生物炭的制备及其在土壤和水体修复中的应用综述较少。本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析，总结生物炭的改性方法，简要阐述改性生物炭在环境（土壤和水体）污染修复中的应用，并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状，最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。

• 聚苯乙烯微球对菜心种子及幼苗的毒性效应

  黄献培,向垒,郭静婕,潘一峰,陈逸平,李彦文,莫测辉

  为查明微塑料对蔬菜等农作物种子发芽的生态毒性效应，研究了不同粒径（0.07、1 μm和20 μm）、不同浓度（125、250、500、750、1 000、1 500 mg·L-1和2 000 mg·L-1）的聚苯乙烯微球（PS-MPs）对菜心种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明，不同粒径PS-MPs均对菜心种子发芽产生一定毒害作用。其中，0.07 μm PS-MPs的毒性敏感性最强，20 μm PS-MPs产生的毒性效应最大。菜心幼苗通过调节体内可溶性蛋白和可溶性糖含量来提高对PS-MPs的抗胁迫能力。此外，PS-MPs对菜心幼苗超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活力整体呈现抑制作用，特别是在高浓度处理时均显著降低其活力（P<0.05）。研究表明聚苯乙烯微球对菜心种子发芽和幼苗生长存在显著的毒性作用和粒径效应，其毒性作用机理涉及菜心对体内可溶性糖和蛋白质含量调节以及自身的氧化应激系统。

• 餐余蚓粪替代化肥对白菜和西兰花光合、抗氧化性及品质的影响

  杨凯,董青君,李其胜,王东升,焦加国,胡锋,李辉信

  为探讨餐余蚓粪部分替代化肥对设施白菜和西兰花生理特性、产量及品质的影响，采用田间大棚试验，以单施化肥（CF）和不施肥（CK）为对照，研究在等量养分条件下，餐余蚓粪（FVF）、猪粪蚓粪（PVF）、鸡粪有机肥（CMF） 3种有机肥替代40%化肥（简称有机替代）对西兰花和白菜光合特性、抗氧化性、产量及品质的影响。结果表明，与单施化肥（CF）相比，餐余蚓粪部分替代化肥能不同程度地提高白菜和西兰花的生长、光合作用、抗氧化酶活性与品质，且对产量影响较大。与CF相比，FVF处理白菜和西兰花叶片净光合速率、蒸腾速率分别增加了15.56%、11.80%和25.52%、18.74%，白菜产量增加了22.45%，可溶性蛋白和维生素含量分别增加了220.26%和24.55%。研究表明，餐余蚓粪替代40%化肥可显著改善白菜和西兰花的生理特性、产量及品质，其效果优于猪粪蚓粪和鸡粪有机肥。

• DEHP短期暴露下的大鼠代谢酶及其代谢动态变化

  黄卓权,刘瑞菁,黄少文,贺永健,刘焕,郑冬冬,柳春红

  为探讨短期重复暴露邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）在大鼠体内的代谢变化及对肝脏氧化酶和Ⅱ相酶的影响，将32只SPF级SD雄性大鼠随机分为4组：对照和DEHP低、中、高剂量处理（300、1 000、3 000 mg·kg-1），每个处理组8只，连续灌胃染毒28 d。使用ELISA试剂盒检测大鼠血清及肝脏中总超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、丙二醛（MDA）等氧化指标，以及肝微粒体中尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1（UGT1）、肝胞液中谷胱甘肽硫转移酶（GST）、谷胱甘肽硫转移酶pi（GST-pi）含量，采用高效液相色谱法测定血清和尿液中邻苯二甲酸单（2-乙基己基）酯（MEHP）含量。结果显示：DEHP会降低大鼠肝脏的SOD、GSH-Px活力，提高MDA水平，同时会诱导肝脏Ⅱ相酶UGT1、GST和GST-pi含量显著升高。在28 d重复染毒期内，DEHP的代谢产物MEHP在尿液中的含量经历了一个先升高后降低的变化过程，且各染毒组均在染毒第7 d时达到最高值。研究表明，DEHP对大鼠肝脏造成氧化损伤的同时诱导肝脏Ⅱ相酶含量的升高，其代谢产物MEHP在尿液中含量的变化与DEHP染毒剂量呈正相关趋势。

• 敌草快对斑马鱼组织损伤及慢性肝脏损害作用

  沈文静,张潇,赵子昂,方再光,谢曦,王蓉,胡文婷

  探讨敌草快对斑马鱼（Brachydanio rerio）的毒性效应及其致毒机理。观察敌草快对斑马鱼鳃和肝脏组织的急性损伤效应，并分析慢性敌草快胁迫对斑马鱼肝脏超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽-S转移酶（GST）、丙二醛（MDA）和甘油三酯（TG）的影响。敌草快对斑马鱼的96 h半致死浓度（LC50）为16.92 mg·L-1；斑马鱼暴露于8.46、4.23、1.69 mg·L-1敌草快中96 h后，苏木精-伊红（H-E）染色显示鳃小片出现卷曲变形、上皮细胞排列不规则和细胞脱落现象，肝细胞呈现明显的肿大，胞质产生空泡化，局部区域细胞坏死、溶解，斑马鱼鳃和肝脏组织的损伤程度随着敌草快浓度的增加而加重；暴露于1.69、0.84 mg·L-1和0.34 mg·L-1敌草快中28 d后，斑马鱼肝脏的SOD活性变化表现为降-升-降，并呈现出剂量效应；1.69 mg·L-1和0.84 mg·L-1敌草快处理组肝脏的GST活性表现为先升后降，28 d时显著低于对照组（P0.05）；与对照组相比，处理组肝脏的MDA含量在第7 d和14 d变化均不明显（P>0.05），在第28 d时0.84 mg·L-1和1.69 mg·L-1敌草快处理组肝脏的MDA含量极显著升高（P<0.01）；处理组斑马鱼肝脏中TG的含量均从14 d开始出现增加。水体中的敌草快对斑马鱼有较严重的急性损伤作用，长时间暴露于低浓度敌草快中的斑马鱼，其肝脏会发生氧化应激反应，肝脏代谢功能也会受到影响。

• 某流域农田土壤-水稻系统重金属空间变异特征及生态健康风险评价

  李子杰,孟源思,郑梦蕾,王慧慧,陈富荣,胡宏祥,马友华

  为探讨某流域农田土壤-水稻重金属污染状况、空间变异特征及生态健康风险，2017年9—11月期间陆续在该流域采集水稻籽粒样品以及对应水稻田土壤样品各938个，测定其Cd、Hg、As、Pb和Cr 5种重金属含量，并基于ArcGIS和SPSS对土壤和水稻籽粒中不同的重金属生态健康风险进行评价。结果表明：从研究区土壤和水稻籽粒的重金属空间变异与分布规律来看，Cd、Hg、As和Pb为中等空间自相关性，Cr空间相关性则较弱；水稻籽粒中5种重金属的空间相关性均较弱。流域耕层土壤5种重金属中除Cr外，其余含量均较高，并且在南部中心区域呈现一个明显的大斑块污染区，向四周平缓扩散；水稻籽粒中Cd和As风险较高，主要在流域沿岸地区。从研究区土壤-水稻重金属污染风险分布情况来看，不同区域的重金属风险存在明显差异。耕层土壤重金属风险指数跨度较大，处于轻微风险；水稻籽粒风险指数跨度较小，不同区域的水稻籽粒重金属风险差异不明显，有11个点位属于中等风险级别，其余属于轻微风险级别。

• 土壤镉污染北方小麦生产阈值及产区划分初探

  管伟豆,肖然,李荣华,刘翔宇,潘君廷,黄永春,张增强,郭堤

  本研究在从我国北方6个小麦产区的农田点对点收集了147对土壤和小麦样品的基础上，分析了土壤样品的pH、Cd含量、有机质（SOM）、阳离子交换量（CEC）、黏粒含量（Clay）及小麦籽粒的Cd含量，并通过线性相关与多元回归方法分析土壤性质与小麦籽粒Cd富集系数（BCF）之间的定量关系。同时，利用物种敏感度分布法对小麦宜产、限产和禁产区进行了划分，并以保护不同比例小麦安全生产反推出了各划分区的土壤Cd含量安全生产阈值。结果表明，研究区域的农田土壤和小麦生产均存在一定的安全风险，土壤Cd超标率95.1%，小麦籽粒Cd超标率47.6%。除CEC外，土壤pH、SOM和Clay含量均与BCF呈显著相关，相关系数分别为-0.18（P<0.05）、0.14（P<0.05）和-0.53（P<0.01）。由土壤pH、SOM和Clay含量3个变量所建立的回归模型可解释54%的BCF变异。基于北方小麦产区土壤的性质特征，设定3种典型情景，即当土壤6.5≤pH<7.5（SOM=15 g·kg-1，Clay=20%）、7.5≤pH<8.5（SOM=30 g·kg-1，Clay=20%）和pH≥8.5（SOM=20 g·kg-1，Clay=20%）时，小麦宜产区土壤Cd阈值分别为0.33、0.41mg·kg-1和0.64 mg·kg-1；禁产区阈值为1.93、2.51 mg·kg-1和2.61 mg·kg-1；土壤Cd含量在宜产区阈值和禁产区阈值之间即可划分为小麦限产区。

• 基于APCS-MLR受体模型的农田土壤重金属源解析

  霍明珠,高秉博,乔冬云,Sainbuyan Bayarsaikhan,安毅,霍莉莉

  定性、定量分析湘潭县农田土壤重金属的污染来源及源贡献率。以湘潭县农田土壤为研究对象，结合地统计学分析，利用数理统计方法[相关性分析、因子分析和绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型]，解析了研究区域内镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）和镍（Ni） 8种重金属元素的来源及源贡献率。结果表明：研究区域内8种重金属元素中仅有Cd含量平均值超出了农用地土壤污染风险筛选值（0.3 mg·kg-1，pH≤5.5），且Cd的空间变异性较强，其次是Hg，两者均受人为活动影响较大。综合数理统计分析和地统计学分析，将土壤中8种重金属元素的主要来源归结为3个：工业源主要分布于湘潭县工矿企业密集的东北部，其对Cd、Pb、Zn、Hg具有较大贡献率，分别为65.36%、49.21%、43.43%和22.12%；农业源对As、Hg、Pb具有较大贡献率，分别为59.20%、24.97%和17.82%；自然源对Ni、Cu、Cr具有较大贡献率，分别为86.73%、87.87%和89.67%。研究区域内土壤重金属含量主要受工业活动和自然成土母质影响较大，应重点加强Cd的来源控制，并加强管理和修复治理进度，降低其风险水平。受体模型和地统计学的结合使用能有效地定性、定量解析农田土壤重金属的来源与源贡献率。

• 广西某采选废矿区重金属生态风险与源汇关系

  毛志强,田康,刘本乐,张晓辉,卞子金,黄标,袁旭音,吴龙华,罗栋源

  为探究废矿区对周边环境介质的影响及量化农田土壤重金属的来源贡献，并估算重金属源汇通量，系统采集广西南丹县某多金属废矿区及其下游影响区的尾矿、农田土壤和河流沉积物样品共151个，测定重金属（Cr、Ni、Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb和Pb）含量，并对研究区重金属的污染特征、农田土壤重金属来源、生态风险、源汇通量进行探析。结果表明：尾矿和沉积物中重金属含量几何均值（除Cr、Ni外）显著高于农田土壤，且3种介质中重金属含量几何均值均超出背景值。研究区农田土壤Cr和Ni的来源主要为成土母质，上游Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb和Pb的来源主要为上游废矿区尾矿，下游Cu、Sn、Sb和Pb的来源主要为废弃选厂尾矿（贡献量分别为85.11%、92.04%、64.15%和57.57%），Cd、Zn、As的来源主要为上游废矿区尾矿（贡献量分别为59.28%、59.61%和93.81%）。农田土壤及沉积物中主要污染元素为Sn和Sb。农田土壤及沉积物生态风险较高（RI>300），Cd、As和Sb是主要生态风险因子。上游农田土壤Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb、Pb输入量分别为132、3、1 348、302、139、149、238 kg·hm-2，下游Cu、Cd、Zn、As、Sn、Sb、Pb输入量分别为36、2、746、177、271、211、455 kg·hm-2。多金属废矿区及其下游影响区的重金属源汇关系应得到重视，相关部门应针对不同介质和区域的污染现状加强重金属的污染防治和风险管理，并对尾矿进行源头管控。

• 蚯蚓/改性生物炭对As污染红壤的稳定化效应

  苏倩倩,李莲芳,朱昌雄,叶婧,刘雪,黄晓雅

  以砷（As）污染红壤为研究对象，以耐污染能力强的赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）为土壤动物，采用生物学模拟试验方法，探讨了铈锰改性生物炭（Cerium-manganese modified biochar，MBC）与蚯蚓联合作用对As污染红壤的稳定化效应。结果表明：将蚯蚓接种于As污染红壤中，大幅降低了土壤中水溶态As（WSAs）含量和pH值；其中蚯蚓与MBC联合作用时钝化效应最为明显，60 d时，土壤中WSAs含量降低幅度为77.59%，同时pH值比对照同期降低0.84个单位，蚯蚓与MBC对土壤As表现为协同钝化作用；蚯蚓与MBC的联合作用，促进了土壤As结合形态由活性较强的非专性吸附态和专性吸附态向无定型/弱结晶水合铁铝氧化物结合态、结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定态的转化。因而，MBC与赤子爱胜蚓联合作用可使土壤中As的移动性和环境风险大幅降低，且蚯蚓的生存状况良好，其与MBC的联合作用可实现As污染土壤的修复。

• 中国地膜产品塑化剂特点及风险评价

  丁伟丽,刘琪,刘秋云,严昌荣

  为探讨中国地膜产品中塑化剂的含量与安全性，于2019年和2020年开展全国范围地膜抽检活动，在购入的294份地膜产品中随机抽取69份，依照《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》（GB 13735—2017）和《全生物降解农用地面覆盖薄膜》（GB 35795— 2017）国家标准，对其厚度、颜色与力学性能进行了检测；并依照《食品安全国家标准食品接触材料及制品邻苯二甲酸酯的测定和迁移量的测定》（GB 31604.30—2016）标准测定了地膜样品中6种优先控制类邻苯二甲酸酯类塑化剂的初始含量，包括邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸丁基苄基酯（BBP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）和邻苯二甲酸二正辛酯（DNOP）；分析了地膜塑化剂含量与地膜材料、颜色、厚度及力学性能的关系，并对地膜塑化剂产生的土壤环境风险进行评估。结果显示：抽检的地膜产品中6种邻苯二甲酸酯（PAEs）塑化剂检出率为100%，其中聚乙烯地膜中6种邻苯二甲酸酯总量（Σ6PAEs）平均值为13.4 mg·kg-1，包括DEHP和DBP两种类型；生物降解地膜中Σ6PAEs平均含量为32.5 mg·kg-1，显著高于聚乙烯地膜，且除含有DEHP和DBP外还有少量DMP和DEP。当地膜中塑化剂全部释放至0~20 cm土层且不发生迁移和降解等情况时，地膜应用每年对土壤塑化剂的贡献为0.000 4~0.001 0 mg·kg-1，与土壤平均塑化剂（1.0 mg·kg-1）含量和土壤塑化剂风险阈值（10 mg·kg-1）相比，对农田土壤造成塑化剂污染的风险较小。研究表明，我国地膜产品中塑化剂含量基本处于安全范围，地膜应用对土壤塑化剂的贡献微乎其微。地膜塑化剂的含量与材料密切相关，与颜色、厚度和力学性能无关。

• 重金属存在下微塑料对环丙沙星的吸附特征及机制研究

  刘迪,童非,高岩,卢信,樊广萍,张娅香,张振华

  为了揭示微塑料在重金属与抗生素共存体系中的吸附特征，以聚酰胺（PA）、聚氯乙烯（PVC）为典型微塑料，以环丙沙星（CIP）作为目标抗生素，以Cu、Cd为重金属代表，通过批量吸附试验研究了重金属存在下微塑料对CIP的吸附行为及机理。结果表明：PA和PVC两种微塑料对CIP的吸附同时符合Langmuir方程和Freundlich方程，由Langmuir方程拟合得到的CIP对PA和PVC的最大吸附量分别为1.846 mg·g-1和1.862 mg·g-1。不同pH下两种微塑料对CIP的吸附呈现先增加再降低的趋势，pH为6时吸附量达到最大。重金属Cu、Cd存在下的吸附等温线更符合Langmuir方程，Cu的存在显著促进了微塑料对CIP的吸附，而Cd的存在抑制了微塑料对CIP的吸附，Cu、Cd没有改变吸附量随pH变化的趋势。PVC对CIP的吸附以物理吸附为主，PA吸附CIP的机制包括酰胺基与羰基间氢键的产生，此外静电相互作用、极性作用也是两种微塑料吸附CIP的重要机制。研究表明，重金属Cu、Cd存在下，可以改变微塑料对CIP的吸附量，但不会对PA、PVC吸附CIP的机制产生影响。

• 高效氟吡甲禾灵对潮土微生物呼吸及酶活性的影响

  程亚南,王振东,任秀娟,郭彦玲,刘根源

  为了探究除草剂——高效氟吡甲禾灵对土壤生态系统的毒理效应，采用室内培养法，设置对照（CK）、0.01 mg·kg-1（T1）、0.04 mg·kg-1（T2）、0.08 mg·kg-1（T3）、0.16 mg·kg-1（T4）、0.40 mg·kg-1（T5） 6个处理，研究不同浓度高效氟吡甲禾灵对土壤呼吸强度和酶活性的影响。结果表明：除T1处理显著促进土壤呼吸外，在培养第7 d和14 d时T2和T3处理显著抑制了土壤呼吸；T4处理在第7 d时抑制土壤呼吸，之后转为激活；T5处理在培养前14 d与CK基本持平。高效氟吡甲禾灵显著抑制了土壤蔗糖酶的活性，且抑制程度与浓度呈正比，在培养35 d时T1处理的土壤蔗糖酶活性已恢复至CK水平，而高浓度处理下的抑制作用则较强。而对于土壤脲酶，高效氟吡甲禾灵反而显著刺激了其活性，除在培养7、21 d和28 d时，T5处理的脲酶活性与CK持平外，随着高效氟吡甲禾灵浓度的增加，土壤脲酶活性逐渐增强。在培养14 d时高效氟吡甲禾灵显著抑制了土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶的活性，在培养7 d时浓度达到T3才开始抑制这两种酶的活性，而在培养21 d时浓度达到T4才开始抑制过氧化氢酶的活性，碱性磷酸酶活性则在浓度达到T3时又恢复到CK水平。研究表明，高浓度高效氟吡甲禾灵条件下，蔗糖酶和脲酶活性被显著抑制和激活，能够表征高效氟吡甲禾灵的污染程度，而过氧化氢酶和碱性磷酸酶在培养21 d时基本恢复到对照水平，表现出较强的耐受性。

• 不同污染时长土壤中石油烃的生物去除特性及影响因素

  侯爽爽,吴蔓莉,肖贺月,段旭红,易宁

  利用生物刺激法修复不同污染时长的土壤，比较了向新污染（污染7 d）和陈旧性污染（污染5 a以上）土壤中加入有机肥、有机肥+KNO3复合物（C∶N=100∶10）、脱硫石膏等处理剂对土壤中石油烃的去除效果。结果表明：对于新污染黄绵土，向土壤中加入有机肥、有机肥+KNO3对土壤中石油烃去除效果较好，修复150 d时土壤中石油烃去除率分别为60.13%、56.09%；对于陈旧性污染土壤，施入有机肥+KNO3、脱硫石膏对石油烃去除效果较好，修复150 d时土壤中石油烃的去除率分别为36.62%、36.61%；生物刺激对新污染土壤中石油烃的去除效率高于陈旧性污染土壤。两种不同污染时长土壤中的石油烃生物降解均符合伪一级动力学。生物刺激修复使土壤的pH值由8.50~8.56降低至7.35~7.91。新污染土壤中石油烃的降解率与pH值呈显著负相关（相关系数为-0.789），与微生物数量呈显著正相关（相关系数为0.849）；陈旧性污染土壤中石油烃降解率与土壤pH值呈显著负相关（相关系数为-0.683）。研究表明，土壤受到石油污染后立即进行生物刺激修复有利于土壤中石油烃的去除，影响不同污染时长土壤中石油烃生物降解的关键因素并不相同。

• 畜禽粪污抗生素对土壤生物学效应的Meta分析

  曾悦,黄红英,吴华山

  为研究养殖粪污抗生素土壤残留风险，从数据库文献检索获得国内外近10年来发表的相关论文，通过统计分析论文的结果，以获得现有相关研究的主要结论和主要趋势。利用关键词检索获得相关论文，通过Meta分析（Meta-analysis）的方法分析论文中关于氟喹诺酮类、四环素类和磺胺类这3类抗生素在土壤中残留的影响因素及对土壤微生物多样性的影响。结果表明：抗生素进入土壤后前7 d降解速率较快，之后会逐渐趋于平缓，第30 d时氟喹诺酮类、四环素类、磺胺类抗生素的最终降解率分别为77%、85%、91%。土壤类型、pH能显著影响抗生素的降解率，弱酸性土壤更有利于抗生素降解。3种抗生素在土壤中浓度大于10 mg·kg-1时会抑制土壤微生物多样性，影响能力为氟喹诺酮 > 磺胺类 > 四环素类。土壤中抗生素能够自然降解，30 d内降解能力表现为磺胺类 > 四环素类 > 氟喹诺酮类，土壤pH越低，降解效果越好；抗生素对土壤微生物多样性存在显著影响，抗生素浓度越大抑制越明显；土壤pH在4.3~9.4的范围内时，pH越高抗生素对土壤微生物多样性的影响越强。

• 三格式化粪池出水水质特征及对周边土壤环境的影响

  蒯伟,李厚禹,高艺,杨波,张春雪,徐艳,郑向群

  为进一步摸清三格式化粪池对粪污的处理效果及其对周边环境的影响，本文选择了广西壮族自治区典型村，对三格式化粪池第二、三格出水水质特征进行分析，同时采集三格式化粪池周边横向及纵向土壤，探究其理化指标与微生物群落结构的变化规律，从而阐述三格式化粪池产生的环境风险，明确三格式化粪池周边横向土壤与纵向土壤中潜在致病菌变化的关键影响因素。研究发现，三格式化粪池对粪污中的有机质（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）的平均去除率分别为66.77%、61.82%和26.64%，然而，三格式化粪池第三格出水中TOC、TP、TN含量仍高达219.0、32.9、226.0 mg·L-1，TOC含量超过《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）要求。三格式化粪池周边土壤中的TOC、TN、TP的含量随化粪池距离和深度的增加而下降。距离化粪池10 m处表层土壤TOC、TN、TP分别为23.2 g·kg-1、131.0 g·kg-1、72.3 mg·kg-1；而40 cm深度土壤TOC、TN、TP值分别为22.9 g·kg-1、89.0 g·kg-1、80.3 mg·kg-1。距离化粪池10 m处表层土壤TOC、TP、TN含量均高于背景土壤中TOC（22.3 g·kg-1）、TN（79.9 g·kg-1）和TP（71.3 mg·kg-1）的含量。PLS-DA分析表明，化粪池出水能够影响周边土壤环境微生物结构与分布，且三格式化粪池出水与周边土壤均检出潜在致病菌。通过Spearman与RDA分析可得，横向土壤的TP是影响潜在致病菌分布的关键环境因素（P<0.01）；纵向土壤中，TOC与梭状芽孢杆菌（Clostridiales）、拟杆菌（Bacteroidales）等个别潜在致病菌之间呈正相关关系（P<0.05）。结果表明：三格式化粪池可影响周边土壤的理化性质和微生物群落结构，可能是由于三格式化粪池存在溢漏、渗漏或者在粪污转运过程中的滴漏等，而污染了周边土壤。

• 猪粪秸秆沼液短程硝化反硝化快速启动及稳定运行研究

  高兴东,陈杨武,付世玉,董世阳,周后珍,罗娅君,谭周亮

  短程硝化反硝化工艺具有节省碳源、节省曝气量、污泥产量低等优点，但由于启动时间长、短程硝化效果不稳定等问题限制了其工程应用。针对此问题，本研究采用泥膜一体化工艺（IFAS）处理猪粪秸秆沼液，并考察了短程硝化反硝化工艺生物强化快速启动及稳定运行效果。结果表明，通过添加实验室自制氨氧化菌剂与反硝化菌剂，可在17 d内完成反应器的快速启动；稳定运行阶段，系统猪粪秸秆沼液有机负荷（COD）平均为1 040.0 mg·L-1·d-1，好氧池平均NH3-N负荷为110 mg·L-1·d-1；好氧池平均NO2--N积累率为91.4%；COD、NH3-N、TN平均去除率分别达到92.1%、97.0%、90.1%，且COD和TN的去除主要发生在缺氧池。分子生物学分析表明，整个运行过程中，好氧池生物膜氨氧化细菌（AOB）的丰度由0.003 6%上升至0.014 3%，增长至原来的4倍；亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的丰度由0.004 8%下降至0，说明利用氨氧化菌剂、反硝化菌剂可快速稳定实现短程硝化反硝化脱氮工艺的启动。

• 微生物固定化生物炭对水体铵态氮去除效果的研究

  吴梦莉,李洁,智燕彩,李刚,赖欣,居学海,张贵龙

  为探究微生物固定化生物炭对水体铵态氮（NH4+-N）去除效果的影响，以花生壳生物炭（BC）为载体，通过吸附和包埋两种方法将脱氮副球菌（Paracoccus denitrificans）、假单胞菌（Pseudomonas）和拉乌尔菌（Raoultella）固定在生物炭上，然后将该微生物固定化生物炭投加到NH4+-N模拟废水中，结合表面微观结构表征，研究其对水体NH4+-N的去除性能。结果表明：吸附和包埋法均能将微生物固定到生物炭表面，并在生物炭表面呈饼状、杆状和粒状分布。吸附法固定脱氮副球菌和假单胞菌，分别缩小生物炭比表面积和孔容积5.5%~17.2%和5.4%~25.8%。吸附法固定拉乌尔菌，分别增大生物炭比表面积和微孔容积45%和43%，缩小介孔和大孔容积。包埋法引入—CH2、C—H和C=O键等新的官能团，但由于带入包埋材料，使固定微生物生物炭比表面积减少87.3%~96.3%，孔容急剧缩小，其中介孔缩小84.1%~98.2%，微孔几乎全部被封堵。因此，吸附法制得的固定化微生物生物炭对水体NH4+-N去除速率较包埋法高1.16~3.44倍。研究表明，吸附法和包埋法均能将微生物固定在生物炭表面，包埋法对生物炭的孔隙结构和表面官能团影响更大，吸附法对水中NH4+-N的去除效率更高。

• 硫掺杂零价铁去除Cr（Ⅵ）的机理及环境影响因素

  刘丽,梁乐缤,时悦,王小治,封克,王圣森

  为提高对六价铬[Cr2O72-，Cr（Ⅵ）]的去除能力，采用硫代硫酸钠对零价铁（ZVI）进行改性。采用吸附实验研究所制备的硫化零价铁（S-ZVI）在不同环境条件下对溶液中Cr（Ⅵ）的去除能力，结合对材料的表征分析，探讨了S-ZVI去除Cr（Ⅵ）的机理。结果表明：硫掺杂后形成FeSx并覆盖在ZVI表层，所得S-ZVI的表面积约为ZVI的2倍。硫化改性有效地提高了材料对水体中Cr（Ⅵ）的吸附和还原能力。在pH为3时的吸附数据更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型，其中S-ZVI对Cr（Ⅵ）的去除量约为ZVI的3倍。反应后材料的解吸实验和XPS分析显示Cr（Ⅵ）大部分被还原为Cr（Ⅲ），并进一步被吸附沉淀。硫化改性提高了ZVI的导电能力，从而提高了ZVI在Cr（Ⅵ）还原过程中的电子传递速率。低pH值和高温更有利于两种吸附剂对Cr（Ⅵ）的去除，而腐植酸（HA）抑制Cr（Ⅵ）的去除。因此，S-ZVI对Cr（Ⅵ）的去除包括还原、吸附和共沉淀机制，S-ZVI较好的性能可能与其良好的电化学特性和较大的表面积有关。

• 改性棕榈树纤维生物质炭的制备及其对溶液中Pb2+的吸附性能分析

  温嘉伟,王辉,张浩,姜军

  为提高生物质炭对重金属的吸附性能，以棕榈树纤维为原材料制备了棕榈树纤维生物质炭（NPB）、KOH活化正交优化生物质炭（PB）及负载改性纳米二氧化硅生物质炭（PBS）。分别采用红外光谱、扫描电镜等对制备的生物质炭进行表征，比较了其碘吸附值大小及对水中Pb2+的吸附效果，并分析了吸附动力学和等温吸附特性。结果表明：PB、PBS较NPB增加了表面吸附位点，比表面积、总孔体积及最大吸附容量显著增加，PB吸附Pb2+的过程符合准二级动力学模型，PBS吸附Pb2+的过程符合准一级动力学模型，PB、PBS对Pb2+的最大吸附容量分别为110.89、151.63 mg·g-1；通过比较Langmuir和Freundlich模型拟合方程相关参数可知，PB、PBS对Pb2+的吸附过程为匀质、单双层同时进行，更加符合Langmuir方程。研究表明，PBS对Pb2+的吸附性能最好（较PB吸附性能提升了1.37倍），负载改性效果显著，具有良好的应用潜力。

• 榆林煤气化渣重金属生物有效性评价

  相微微,李夏隆,严加坤,刘翠英,王建武,屈香香

  为系统评价榆林煤气化渣重金属生物有效性，采用化学提取法和生物评价法（植物指示法和微生物评价法）进行研究。结果表明：细渣重金属的非残渣态含量均在90%以上；粗渣中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、锌（Zn）、铊（Tl）、钒（V）和锑（Sb）的非残渣态含量约占90%，其余重金属含量较低。添加细渣培养的大豆苗茎和叶中Tl含量分别为2 189.3 μg·kg-1和570.1 μg·kg-1，添加粗渣培养的大豆苗茎和叶中Tl含量分别为550.0 μg·kg-1和99.6 μg·kg-1，超过了可食用植物中Tl的安全限值（0.03~0.3 mg·kg-1）；添加煤气化渣培养的大豆苗叶中铅（Pb）、汞（Hg）、镍（Ni）和铬（Cr）的含量超过国家标准限量要求。添加细渣培养的细菌菌体重金属含量都显著高于添加粗渣的菌体，大部分细渣培养的菌体含量都比粗渣培养的高一个数量级以上。化学提取法、植物指示法和微生物评价均表明榆林煤气化细渣的重金属生物有效性更强，毒性较粗渣大，大量添加煤气化渣可以造成多种重金属在植物地上部分积累，因此煤气化渣直接用于土壤水体修复要慎重。

• 江苏设施菜地控释氮肥一次性基施增效减排效果研究

  徐丽萍,巨昇容,王远,刘之广,闵炬,施卫明

  江苏设施蔬菜集约化程度高，劳动力需求大，氮肥用量大，面源污染问题突出。控释氮肥在该地区集约化蔬菜上应用后的减量、增效和减排潜力尚缺乏研究。本研究通过连续三季田间试验，设置4个施肥处理：常规施尿素氮100% N（N1）、常规施尿素氮70% N（N2）、基肥一次性施氮70% N（N3，控释氮与尿素氮的比例为7∶3）、基肥和一次追肥70% N（N4，基肥氮为控释氮，追肥氮全部为尿素氮，控释氮与尿素氮的比例为7∶3），研究其对集约化花椰菜和番茄产量、环境效应和经济效益的影响。结果表明：与N1、N2和N4相比，N3处理的产量和利润每季均为最高，花椰菜和番茄平均产量分别达到86.4 t·hm-2和87.0 t·hm-2，利润分别达到12.0万元·hm-2和12.2万元·hm-2，氨挥发量最低,仅为4.4 kg N·hm-2和9.3 kg N·hm-2，三季蔬菜种植后土壤中硝态氮的残留量最低。与N1处理相比，N3处理可使花椰菜和番茄分别平均增产3.7%和21.3%，分别增收10.7%和40.3%，并分别平均减少64.0%和46.9%氨挥发。基于此，在江苏设施蔬菜种植上，与常规（N1）相比，控释氮肥与尿素7∶3混合一次性基施，可减氮30%且增效减排效果显著，值得在生产上推广应用。

• 苏南麦田基施包膜尿素的农学和环境效应评价

  孙婷,王孟兰,王柏淳,李运东,王慎强

  为验证包膜尿素一次性基施、速效矿质氮肥分次施用在南方冬小麦系统中的可替代性，在江苏江宁麦田建立田间试验，通过连续3 a的3个作物季观测，比较了0、160 kg N·hm-2（低量）和240 kg N·hm-2（习惯用量）施氮量下树脂包膜尿素一次基施（PU）和非包膜尿素分次施用（U）对小麦产量、氮肥利用率及NH3挥发与N2O排放的影响，并从经济效益和气态活性氮减排两方面评估了包膜尿素施用的农学和环境效应。结果表明：U和PU处理小麦产量均随施氮量增加而提高，但PU下增产更显著。习惯施氮量下，PU比U平均增加小麦产量16.6%，提高氮肥偏生产力和农学利用效率16.7%和26.6%。等氮量下PU虽不能提高氮肥生理效率，但却显著提高氮肥利用率35.7%~65.2%。同时，PU较U处理能有效削减NH3和N2O排放峰，习惯施氮量下可降低NH3和N2O季节累积排放量43.3%和37.6%。综合分析产量、肥料和其他管理成本的产投收益结果表明，施用160 kg N·hm-2 PU即可近似达到U习惯施氮量下小麦产量水平和净收益；且当PU施氮量增至240 kg N·hm-2时，可在不显著增加NH3和N2O排放情况下，显著增加小麦产量，近而大幅提高农户净收益41.8%。研究表明，与农户习惯施氮相比，供试聚氨酯包膜尿素一次基施不仅能够获得高产，而且也有利于农户增收和环境保护。

• 不同水分对半干旱地区砂壤土温室气体排放的短期影响

  李平,魏玮,郎漫

  为探明不同水分条件对土壤排放温室气体的短期影响，本研究以黑龙江省半干旱地区的砂壤土为对象，通过室内培养试验研究60%田间最大持水量（WHC）、100% WHC和淹水条件下土壤中N2O、CO2和CH4的排放规律。结果表明：与60% WHC处理相比，土壤水分含量增加至100% WHC对净硝化速率没有显著影响，但显著促进了N2O的排放，平均排放速率（0.109 mg N2O-N·kg-1·d-1）是60% WHC处理（0.014 mg N2O-N·kg-1·d-1）的7.8倍。淹水处理显著抑制了硝化作用的进行，但显著促进了N2O的排放，平均排放速率（0.419 mg N2O-N·kg-1·d-1）分别为60% WHC和100% WHC处理的29.9倍和3.8倍。60% WHC处理土壤CO2和CH4平均排放速率分别为9.92 mg CO2-C·kg-1·d-1和2.99 μg CH4-C·kg-1·d-1，土壤水分含量增加至100% WHC对CO2和CH4排放速率没有显著影响。淹水处理土壤CO2和CH4平均排放速率分别为12.7 mg CO2-C·kg-1·d-1和5.14 μg CH4-C·kg-1·d-1，显著高于60% WHC和100% WHC处理。研究表明，半干旱地区砂壤土应注意田间水分管理，避免短期淹涝，以减少温室气体排放。

• 活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的研究

  龙娟,廖宇琴,文首鑫,木志坚,杨志敏

  为了解活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的贡献，量化了重庆西部地区不同土壤类型与耕作制度下61个典型农田土壤的表层（0~30 cm）、中层（30~60 cm）、底层（60~100 cm） 3层的活性铁铝矿物所固定的有机碳量（OCFe-Al）。结果表明：OCFe-Al表现为表层（均值2.02 g·kg-1） > 中层（均值1.37 g·kg-1） > 底层（均值1.19 g·kg-1）；OCFe-Al占土壤总有机碳的范围为12.8%~83.6%。3层土壤的活性铁铝矿物平均固碳量，在不同土壤类型中，石灰岩土最高（1.83 g·kg-1），紫色土最低（1.40 g·kg-1）；在不同耕作制度中，水旱轮作用地最高（1.65 g·kg-1），旱作用地最低（1.50 g·kg-1）；在不同地形中，陡坡地最低（0.97 g·kg-1），平地（1.53 g·kg-1）与缓坡地（1.54 g·kg-1）较高；OCFe-Al与土壤Fe、Al及TOC含量呈显著正相关（P<0.01），与土壤pH呈显著负相关（P<0.01）。总体而言，活性铁铝矿物固碳是土壤固碳的重要机制且对底层土壤碳库的贡献率更大；而土壤类型、耕作制度、土壤pH等均会影响活性铁铝矿物对土壤有机碳的固定。