农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2022年第1期

• 关于“碳中和生物”环境科学的新概念与研究展望

  周启星,李晓晶,欧阳少虎

  碳达峰、碳中和是责任，是使命，更是机遇和挑战。时至今日，越来越多的国家、地区和个人投身这一事业中，共创人类可持续的未来。我国政府更是承诺，通过采取更加有力的政策和措施，力争CO2排放于2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。为了更好、更快地实现这一战略目标，创新推动碳中和工作，本文首次提出了“碳中和生物”的新概念，并对其内涵进行了辨析。从碳中和植物、碳中和微生物、碳中和动物、碳中和种群/群落以及碳中和生态系统的界定入手，深入阐述了碳中和生物的分类体系。为了自然界生物本身的碳中和功能尽可能放大或得以最大程度的提升，必须大规模构建碳中和生物生态体系，包括农业碳中和粮食作物体系、低碳养殖体系、碳中和湿地生态系统、碳中和生物共生或协同体系，以及基于环境修复的碳中和体系。最后，还对碳中和生物和生物固碳的今后研究进行了建设性的展望。

• UV-B辐射对元阳红米籽粒酚类含量及其抗氧化能力的影响

  周应嫄,李想,凌成婷,祖艳群,何永美,杨雍康,李元

  为阐明UV-B辐射增强对水稻籽粒中酚类化合物含量及其抗氧化能力的影响，通过大棚盆栽种植元阳梯田传统水稻品种——白脚老粳（OryzamIaponicamantiquam cum pedibusalbis）。在水稻各生长期进行不同强度UV-B辐射处理（自然光和2.5、5.0、7.5 kJ·m-2·d-1），研究UV-B辐射增强对水稻籽粒酚类化合物含量（包括总酚、总黄酮、总酚酸）的影响和酚类清除活性氧自由基[包括1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1 - diphenyl - 2 - picrylhydrazyl，DPPH）、2，2 ′ - 联氮- 双- 3-6 - 磺酸（2，2 ′ - azino-bis（3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid）, ABTS）和羟自由基]的影响。结果表明：当UV-B辐射强度增加至7.5 kJ·m-2·d-1时，相较于自然光，千粒质量降低了34.9%，每株籽粒生物量下降了45.8%，同时对水稻籽粒酚类含量及其清除自由基的能力产生影响。水稻籽粒中酚类含量在自然光下无显著变化，当UV-B辐射达到2.5 kJ·m-2·d-1时酚类含量显著升高，但7.5 kJ·m-2·d-1时酚类含量会显著降低，同样地，酚类对自由基的清除率在自然光下无显著影响，在2.5 kJ·m-2·d-1时清除率显著上升，7.5 kJ·m-2·d-1清除率显著下降。研究表明，UV-B辐射增强对酚类合成作用表现为低强度促进高强度抑制，且酚类含量的高低直接影响自由基的清除率。

• 小麦对土壤铬富集和转运的品种差异性研究

  王彦苏,李士伟,于学臻,李合莲,马义兵

  为了筛选铬（Cr）的低累积小麦品种从而为农产品安全生产提供依据，本文通过生物试验研究了小麦对土壤Cr富集和转运的品种差异性。设置0（CK）、5.6 mg·kg-1（T1）和10.0 mg·kg-1（T2）3个浓度的Cr（Ⅵ）处理，采用温室盆栽试验研究山东潮土和江西红壤中12个品种的小麦对土壤Cr的富集和转运规律。结果表明：在Cr（Ⅵ）处理浓度相同的情况下，同一品种小麦秸秆和籽粒Cr含量在两种土壤之间存在显著差异（P < 0.05），山东潮土中的小麦籽粒Cr含量是江西红壤中的1.07~2.50倍。山东潮土中，不同品种小麦秸秆Cr含量在T1和T2处理下均无显著差异，籽粒Cr含量在T2处理下除轮选988和百农AK58外，其他品种间均有显著差异（P < 0.05）；江西红壤中，小麦秸秆Cr含量仅在扬麦20和轮选988中有显著差异（P < 0.05），籽粒Cr含量在不同品种间无显著差异。T1和T2处理下，山东潮土和江西红壤中12个品种小麦的生物富集系数（小麦Cr含量与土壤有效态Cr浓度的比值）分别为0.19~1.38和0.18~2.08，Cr从秸秆到籽粒的转运系数（TF）分别为0.14~0.61和0.04~0.49。研究发现，小麦籽粒Cr含量和TF值呈显著正相关（P < 0.05），土壤性质对小麦籽粒Cr含量影响的贡献率最大（P < 0.001），山东潮土中有效态Cr浓度更高，对小麦的生物有效性更大。研究结果表明，山农17是Cr的低累积小麦品种，百农AK58是Cr的高累积小麦品种。

• 铁酸镍催化可见光还原缓解Cr(Ⅵ)对水稻幼苗的毒害

  刘秋霞,彭承浪,毛劲,文月,盛锋,杜雪竹

  为明确铁酸镍可见光下催化还原Cr（Ⅵ）对水稻幼苗生长的影响，采用水培（Yoshida溶液）试验，设置对照、Cr（Ⅵ）胁迫和光催化3个处理，研究不同处理下水稻（7优88和7优370）幼苗苗长、根长、叶绿素、铬含量、干物质量及铬积累量的差异。结果表明：Cr（Ⅵ）胁迫显著抑制两个水稻品种的苗长和根长，降低叶绿素含量，破坏活性氧清除系统，引起丙二醛积累，阻碍水稻幼苗正常生长。与对照处理相比，Cr（Ⅵ）胁迫处理苗长降低10.4%~14.6%，根长降低57.8%~59.5%，叶绿素含量减少38.4%~42.6%，丙二醛含量增加82.9%~86.6%，地上部Cr（Ⅵ）含量增加66~130倍，植株干物质量降低10.4%~13.1%。光催化处理显著缓解了水稻受到的Cr（Ⅵ）毒害，与Cr（Ⅵ）胁迫处理相比，光催化处理后苗长和根长平均增加17.6% 和73.8%，Cr（Ⅵ）含量降低50.4%~50.7%，干物质量增加4.9%~5.9%，总铬积累量减少25.9%~27.8%，丙二醛含量降低28.9%~30.6%，植株生长状况明显改善。然而，与对照相比，光催化处理干物质减少5.1%~8.9%。研究表明，Cr（Ⅵ）胁迫显著抑制了水稻生长，铁酸镍可见光催化还原可有效缓解植株Cr（Ⅵ）毒害。

• 重金属阻控菌剂的制备及其减少生菜吸收Cd和Pb的作用

  寇凤莲,郑金伟,郑英敏,贺卓,盛下放,何琳燕

  制备重金属阻控菌剂并研究其减少蔬菜吸收重金属的效果，有望为蔬菜安全生产和修复农田生态环境提供一种有效材料。本试验以具有吸附重金属的植物促生细菌Bacillus megaterium H3为供试菌株，采用单因素试验、Plackett-Burman设计法、最陡爬坡试验和响应面分析法对菌株H3发酵培养基进行优化。选用海泡石（C1）和生物炭（C2）作为载体制备固体菌剂，通过田间小区试验，评价重金属阻控菌剂对意大利生菜（Lactuca sativa L.）的品质、Pb和Cd含量以及土壤特性的影响。结果表明：优化后发酵培养基主成分为糖蜜3.8 g?L-1、大豆粉9.25 g?L-1、碳酸钙9.5 g?L-1时，菌株H3芽孢数提高到5.9×109 CFU?mL-1，较初始培养基芽孢数提高了156%。固体菌剂C2保藏6个月后有效活菌数在2.0×108 CFU?g-1以上，生物炭适合作为B. megaterium H3菌剂载体。在受污染农田中，菌株H3发酵液、生物炭和固体菌剂C2均可以提高生菜干质量和Vc含量，减少生菜的Cd和Pb含量，降低土壤有效态Cd和Pb含量，增加土壤脲酶和蔗糖酶活性。其中固体菌剂C2效果好于单一菌液或生物炭处理，具有保障生菜安全生产、修复受污染农田的潜力。

• 麦玉轮作区农田土壤重金属调查及评价

  李鹏,张惠娟,徐莉,李辉信,胡锋,焦加国

  为全面了解旱地两熟区典型轮作制农田土壤重金属污染和风险状况，通过采集150个耕层土壤样品调查分析了我国高利用强度下麦玉轮作农田土壤重金属含量（Ni、Cr、Cu、Cd、Zn、Pb、Hg、As），并采用单因子污染指数（Pi）、内梅罗综合污染指数（PN）、富集因子（EF）和生态风险评价（RI）4项指标进行土壤污染评价。结果表明：PN和RI指数表明，旱地两熟区土壤整体为清洁状态。As（29.04±9.21 mg·kg-1）、Cd（0.15±0.14 mg·kg-1）、Pb（17.84±18.10 mg·kg-1）含量高于全国土壤背景值，除As处于轻微污染外，其他重金属均未达到污染水平。不同区域间，云南地区的重金属含量高于其他区域，处于较低潜在生态风险，但逼近中等生态风险警戒。相关性、主成分和聚类分析结果进一步发现，土壤污染主要来源于成土母岩和人为活动，其中Ni、Cr、Cu、Cd和Zn含量受成土母岩影响更大，而Pb、Hg和As含量受人为活动影响更大。研究表明，农田土壤重金属含量在成土母岩的基底含量基础上通过人为活动进一步积累。

• 镉钝化剂筛选及其对中微量元素有效性的影响

  肖坤,田小辉,蒋珍茂,魏世强

  为明确不同钝化剂对重金属Cd的钝化率及其对中微量元素有效性的影响，筛选对Cd具有较高钝化率且对中微量元素具有较低活性影响的钝化剂，以重庆市典型农田土壤紫色土为供试土壤，采用室内培养实验，同步比较文献报道的18种常见钝化剂对Cd的钝化率，进而分析其中的高效率钝化剂不同剂量水平对Fe、Mn、Cu、Zn有效性的影响。结果表明，供试钝化剂按照其文献推荐用量，对本底土壤中Cd钝化率高低顺序依次为：生物质炭、氧化钙、氢氧化钙、蚕沙、腐植酸、沸石，其钝化率 > 47%；在高Cd污染土壤中依次为：氧化钙、蚕沙、生物质炭、氢氧化钙、腐植酸、沸石，其钝化率 > 72%。多数无机钝化剂在钝化Cd的同时降低了中微量元素有效性，而腐植酸、蚕沙可实现钝化Cd的同时维持或提高Fe、Mn、Cu、Zn的有效性。综合钝化剂的钝化率及其对中微量元素有效性的影响，几种钝化剂推荐施加量分别为：沸石3.2%，腐植酸1.5%，生物质炭2%，氧化钙0.4%，氢氧化钙4%，蚕沙4%。实际应用时应综合考虑土壤的基本性质、中微量元素有效态含量，适当补充中微量元素或配合其他钝化剂施用。

• 生物质炭对长期铅镉复合污染土壤微生物群落丰度及活性的影响

  邵佳,赵远来,冯琰玉,潘洋,于金珠,秦华,陈俊辉

  采集3种不同程度（低、中、高）铅（Pb）和镉（Cd）长期复合污染农田土壤进行90 d盆栽试验，研究了2% 和4%（炭/土质量比）生物质炭施用对土壤养分、重金属含量、土壤微生物丰度和活性的影响，旨在探明生物质炭对长期重金属污染抑制土壤微生物活性的缓解作用。结果表明：相比低水平铅镉污染土壤，长期中、高水平铅镉污染显著降低了土壤微生物磷脂脂肪酸（PLFA）总量（降幅分别为14% 和24%）、革兰氏阴性细菌数量（34% 和47%）和真菌数量（56% 和57%），提高了细菌胁迫指数（增幅分别为178% 和163%）和土壤基础呼吸（51% 和73%），且微生物活性受重金属抑制作用随污染程度提高而加剧；相反，生物质炭添加使3种污染土壤可提取态铅和镉的含量分别降低了65%~71% 和28%~52%，显著提高了土壤革兰氏阳性（平均14%）和阴性细菌（30%）、真菌数量（32%）、脱氢酶活性（426%）和底物诱导呼吸速率（99%），降低了细菌胁迫指数（20%）。铅镉污染和生物质炭处理均改变了土壤微生物群落结构，且两者具有显著的交互效应。冗余分析表明，土壤铅、镉总量和可提取态含量是影响土壤微生物群落结构变异的主导因素。可提取态铅和镉的含量与微生物丰度呈显著负相关，而土壤pH、有机碳和全氮含量与微生物丰度呈显著正相关。研究表明，生物质炭施用可减轻重金属污染对土壤微生物活性的胁迫作用，促进微生物生长及其潜在的养分周转功能。

• 茶园土壤有效态镉的提取方法

  李海涛,杨柳,方丽,倪康,石元值

  为筛选出适合茶园土壤有效态镉提取的提取剂并对提取方法进行优化，采集云南省普洱市、浙江省丽水市及嵊州市共62份土壤样品及其对应的茶树新梢样品，分别比较了0.1 mol · L-1 CaCl2、0.1 mol · L-1 HCl、1 mol · L-1 NH4OAc、1 mol·L-1 MgCl2、0.005 mol·L-1 DTPA 5种提取剂的提取效果，并对提取剂浓度、土液比、提取时间和振荡频率4个因素进行对比优化。结果表明: 不同提取剂的提取率依次为0.1 mol·L-1 HCl>1 mol·L-1 MgCl2>0.005 mol·L-1 DTPA>0.1 mol·L-1 CaCl2>1 mol·L-1 NH4OAc。不同提取剂提取的有效态镉含量与新梢镉含量的相关系数从高到低依次为1 mol·L-1 NH4OAc>0.1 mol·L-1 CaCl2>0.1 mol·L-1 HCl>1 mol·L-1 MgCl2>0.005 mol·L-1 DTPA。提取条件优化试验发现，提取剂浓度和提取时间对有效态镉提取率影响较大，振荡频率和土液比对有效态镉提取率影响较小。研究表明，以NH4OAc作为茶园土壤有效态镉提取剂，提取参数为提取剂浓度6 mol·L-1、土液比1∶10、提取时间120 min、振荡频率180 r· min-1时，提取效果最佳。

• 嗜盐石油烃降解菌Halomonas sp.1-3降解石油烃特性研究

  翟栓丽,侯心然,张强,李琪,李天元,邢颖娜,傅晓文

  为研究嗜盐石油烃降解菌在石油烃污染修复中的应用可行性，研究了来自胜利油田油泥中的一株嗜盐石油烃降解菌Halomonas sp.1-3在不同NaCl浓度条件下的生长特性及对石油烃的降解特性。结果表明：菌株在NaCl浓度低于6%条件下培养时表现为延滞期短，快速达到稳定期后随即进入衰亡期；中高盐度（≥9%）条件下培养时延滞期延长，达到稳定期的时间滞后，但稳定期时间长。低盐条件下菌株对石油烃的降解启动快，但不持续；当NaCl浓度为5%~10%时，菌株对石油烃有长效的降解，NaCl浓度为5% 时菌株对石油烃降解率最高，对C10~C35不同碳数石油烃的降解率为55%~85%；当NaCl浓度大于10% 时，随着NaCl浓度的升高降解率迅速降低，其中碳链较短的石油烃（C10~C14）降解率呈明显下降趋势，而长链石油烃（C29~C36）降解率呈上升趋势。研究表明，菌株Halomonas sp.1-3在盐碱环境中对石油烃具有良好的降解效果。

• 不同水分处理对华中地区稻田土壤酶活性的影响

  鄢紫薇,高璟赟,张秀玲,杜丽君,徐晗,王玺,胡岚,林杉,胡荣桂

  为探究不同水分处理对土壤碳转化相关酶活性的影响，以湖北咸宁和湖南长沙的稻田土为研究对象，通过室内培养试验，研究了4种土壤含水率，即40%、70%、100% 和200% 田间持水量（WHC）下土壤过氧化物酶、酚氧化酶活性以及酚类物质和可溶性有机碳（DOC）含量的变化。结果表明：咸宁土壤的酶活性高于长沙土壤，两种土壤酚氧化酶活性和过氧化物酶活性均随水分含量的增加而增加，土壤酚类物质含量随培养时间总体呈动态平衡，在40%WHC下最高，而在200%WHC下最低；土壤DOC含量在较高（100%WHC、200%WHC）含水率下较高，而在较低（40%WHC、70%WHC）含水率下较低。酚氧化酶活性在培养前期较低，在培养的第5~15 d较高，咸宁水稻土最高值为260.76 nmol·g-1·h-1，长沙水稻土为107.10 nmol·g-1·h-1。较高水分处理（200%WHC）下，过氧化物酶活性在培养后期活性较高，最高值达到929.66 nmol·g-1·h-1。相关性分析表明，DOC含量与过氧化物酶活性、酚氧化酶活性、含水率呈极显著正相关，结果表明有机质含量高的土壤酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、酚类物质含量均显著高于有机质低的土壤。较高含水率（100%WHC、200%WHC）可显著提高土壤的酚氧化酶活性和过氧化物酶活性，且在较高含水率条件下土壤酚类物质含量和DOC含量均较高。

• 周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响

  夏梓泰,赵吉霞,李永梅,王自林,范茂攀

  为探究周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响规律与机制，通过田间试验设置苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作、休闲-玉米和全年休闲4个处理，分析不同种植模式下团聚体、球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）及有机碳（SOC）的变化规律。结果表明：与休闲-玉米、苕子-玉米轮作、豌豆- 玉米轮作相比，全年休闲能显著增加大团聚体（>0.25 mm）含量，提高团聚体稳定性；在不同团聚体粒级下，与休闲-玉米相比，苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作和全年休闲均能有效增加GRSP和SOC的含量，且全年休闲效果更佳；结构方程模型的结果显示，GRSP对SOC和可溶性有机碳（DOC）有直接的正面影响，对团聚体稳定性有间接影响，各因子对平均质量直径的总效应由大到小依次为WSA>0.25（>0.25 mm水稳性团聚体）>DOC>总GRSP>SOC>易提取GRSP；相关性分析表明，不同团聚体粒级下GRSP与SOC均呈线性正相关关系，但在不同粒级下的相关系数的大小有所差异。研究表明，合理的轮作休耕模式有助于恢复地力，改善耕地质量，减少水土流失。

• 不同水分对砂壤土初级氮转化速率的影响

  郎漫,魏玮,李平

  为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应，以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程，为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据，以该地区的农田砂壤土为对象，利用15N同位素双标记技术结合FLUAZ数值优化模型开展室内培养试验，研究60%WHC（田间最大持水量）、100%WHC和淹水条件下土壤初级氮转化速率。结果表明：60%WHC水分条件下土壤初级氮矿化速率、初级氮固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率分别为1.87、1.16、2.84 mg·kg-1·d-1和0.01 mg·kg-1·d-1，水分含量增加至100%WHC对土壤初级氮转化速率没有显著影响。淹水后土壤初级氮矿化速率和初级氮固定速率分别增加至2.45 mg·kg-1·d-1和2.15 mg·kg-1·d-1，初级硝化速率降低至1.13 mg·kg-1·d-1，初级反硝化速率增加至0.65 mg·kg-1·d-1，与60%WHC处理差异显著。60%WHC和100%WHC处理土壤初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值（gn/ia）以及初级氮矿化速率与初级氮固定速率比值（gm/gi）都大于1，而淹水处理的gn/ia值小于1（0.55），gm/gi值接近1（1.14）。非饱和水分条件下，砂壤土的氮素供应和固持能力较低，容易发生硝态氮的积累和淋溶损失。砂壤土淹水后促进了反硝化作用的发生，但氮矿化和固定过程紧密偶联，提高了土壤氮的供应和周转能力；同时硝化作用受到抑制，减少了硝态氮淋溶损失的风险。

• 碳酸钙对黄壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响

  李瑞东,王小利,段建军,罗安焕,陈领,陈佳

  为研究碳酸钙和温度对土壤有机碳矿化的影响，以贵州典型黄壤为对象，通过60 d室内矿化培养试验，研究15、25 ℃和35 ℃下13C标记碳酸钙（30 g·kg-1）对土壤有机碳矿化及其温度敏感性的影响。结果表明：不同处理的土壤CO2释放速率均在第1 d达到峰值，随后迅速减小，在15~60 d时趋于稳定。碳酸钙抑制了土壤原有有机碳的矿化（P < 0.01），在培养前期（1~10 d）表现为强负激发效应，其负激发效应在不同温度下最强可达-81.0%（25 ℃）、-69.3%（35 ℃）和-54.0%（15 ℃）。土壤总CO2累积释放量在35 ℃下高于15 ℃和25 ℃，温度可增强土壤有机碳的矿化（P < 0.05）。13CO2释放量在25 ℃和35 ℃下显著高于15 ℃（P < 0.05），对土壤总CO2释放量的贡献率为25 ℃（27.33%）>35 ℃（19.36%）>15 ℃（13.81%）。黄壤有机碳矿化温度敏感性（Q10）变化范围在0.90~ 1.69。添加碳酸钙对Q10值无显著影响，但温度对Q10值有显著影响，25~35 ℃体系下Q10值高于15~25 ℃。研究表明，在15~35 ℃范围内，外源碳酸钙抑制了黄壤有机碳的矿化，且外源碳酸钙对黄壤有机碳矿化的影响效果显著强于温度的影响。

• 人工降雨模拟河南淮河流域潮土非点源氮输出

  袁远,杨海洋,王江彦,申冲,杨国馨,吴明作

  为研究淮河流域农田非点源输出、区域农业非点源污染控制与管理，以河南淮河流域典型土壤（潮土）及其是否秸秆还田为对象，人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm·min-1降雨强度下的径流、泥沙和氮输出负荷。结果表明：降雨强度越大，相同时间段内的累积径流量、累积泥沙量、氮输出量以及三者的产出速率均越大；径流中氮元素的浓度在降雨初期的20 min内变化较大，具初期冲刷效应，随后波动并趋于相对稳定或略有降低，其平均浓度在未掺混秸秆时以2.0 mm·min-1降雨强度时最大，其次为3.0 mm·min-1，掺混秸秆后以1.5 mm·min-1时最大；未掺混秸秆时氮元素泥沙输出量占总输出量的98.25%以上，但掺混秸秆后输出量有所降低（最低值为65.12%）。秸秆还田后，分别可在 < 1.0 mm·min-1与 < 1.5 mm·min-1的低降雨强度下减少径流与泥沙流失量，高降雨强度下则增加泥沙流失量；径流氮元素浓度比未掺混秸秆的高，增加了氮元素的累积输出量。累积径流量与累积泥沙量间及两者分别与氮元素输出量之间均存在良好的幂函数与对数函数关系，相关系数均在0.900以上。研究表明，降雨强度、秸秆还田均对径流、泥沙、氮输出等产生影响，引起氮输出明显变化的降雨强度在未掺混秸秆时为1.0 mm·min-1，在掺混秸秆时为1.5 mm·min-1；减少农田非点源氮输出负荷的重要途径包括控制产流初期氮流失与泥沙流失。

• 卫河流域河南段水体污染物时空差异性特征分析

  张彦,邹磊,李平,窦明,黄仲冬,梁志杰,齐学斌

  为了揭示卫河流域河南段水体污染物时空差异性特征，选取流域9个监测断面水体污染物COD、NH3-N和TP的监测数据，利用M-K检验、Pettitt突变检验法、聚类分析和判别分析等方法对不同时期水体污染物的变化趋势、时空分布以及差异性进行分析。结果表明：卫河干流、共产主义渠和汤河的水质状况相对较差，淇河和安阳河的水质状况较好，NH3-N为卫河流域河南段主要的水体污染物。大部分监测断面的水体污染物在不同时期均呈现出显著减小的趋势，COD和NH3-N的突变时间多集中在2016年和2017年，而TP的突变时间多集中在2017年和2018年。各监测断面的COD和NH3-N处于Ⅳ类及以上水质标准的占比呈现出非汛期＞汛期，而TP呈现出汛期＞非汛期；不同时期的水体污染物的空间聚类结果有效且相对较好，监测断面鹤壁耿寺COD质量浓度和浚县前枋城TP质量浓度在不同时期的波动性均较小，其余监测断面COD和TP质量浓度的波动性相对较大；各监测断面NH3-N质量浓度在不同时期的波动性具有一定的相似性。研究表明，卫河流域河南段水体污染物具有明显的时空差异性特征。

• 不同质量浓度硝态氮在潮白河模拟河床中去除效果研究

  王西涵,王莹,刘云,杨丽虎,梁琼,张茜茜,王浚亦

  近年来再生水逐渐成为城市景观河流的主要用水来源，但再生水含有较高氮元素，容易造成水体与地下水污染。河床底泥对NO3--N有一定的截留与去除作用，本实验通过河槽装置模拟潮白河河床，探究低、中、高3种NO3--N质量浓度水平下河槽系统中底泥对NO3--N的去除效果。结果表明：水体中NO3--N质量浓度为5、10、20 mg·L-1时NO3--N去除率分别为67.8%、63.0%、55.0%。河槽10 cm处和下部70 cm处对NO3--N去除效果较好。底层排出水中pH与NO3--N质量浓度相关性较强，底泥中50 cm与70 cm处反硝化作用强度与溶解氧质量浓度紧密相关；随着温度降低，溶解氧质量浓度升高，反硝化作用减弱，NO3--N去除效果变差。底泥中NO3--N的去除主要通过土壤淋溶作用、同化作用、反硝化作用与异化还原作用等共同作用；部分氮素以同化作用形成的有机氮和异化还原作用形成的NH4+-N留存于底泥中。研究表明，河床底泥对再生水河道具有一定的净化效果。

• 贵州威宁草海湿地表层沉积物有机质时空分布及其来源辨析

  李林蔚,吴攀,曹星星,杨诗笛,刘闪,廖家豪

  为探究岩溶湿地生态环境的营养状况及污染物来源，以贵州威宁草海岩溶湿地为例，通过对其不同水文期表层沉积物中总有机碳（TOC）和总氮（TN）的含量分布及其稳定碳同位素（δ13C）、稳定氮同位素（δ15N）和C/N的分析，探讨了沉积物有机质的分布特征及来源。结果表明：草海湿地表层沉积物丰水期TOC、TN含量变化范围分别为3.75%~32.71% 和0.39%~2.90%，平均值分别为14.34% 和1.52%；枯水期TOC、TN含量变化范围分别为1.26%~34.11%和0.18%~2.49%，平均值分别为12.46%和1.12%；丰水期TOC、TN含量略高于枯水期，这与丰水期大量降雨带来的陆源输入有关，同时在空间分布上二者在两个水文期均表现为西南和湖心区域大于东部和西北区域。草海湿地表层沉积物丰水期δ13C、δ15N分布范围分别在-2.55%~-1.97% 和0.03%~0.37%，平均值分别为-2.23% 和0.24%；枯水期δ13C、δ15N分布范围分别在-2.75%~-1.96%和0.10%~0.46%，平均值分别为-2.35% 和0.30%；其中δ13C的空间分布特征表现为东区较西区明显偏负，说明东区污染严重，这是由于东区毗邻县城，污染物来源复杂，沉水植物遭到破坏，使得湖泊自身生产力降低。通过端元混合模型对沉积物来源进行定性和半定量分析，结果表明：草海湿地表层沉积物有机质的主要来源为土壤有机质、浮游藻类及淡水水生植物，同时由于草海岩溶湿地具有较高的初级生产力，沉积物中有机质来自内源的贡献大于来自外源的输入。

• 巯基改性生物炭对水中甲基汞的吸附

  谢童,薛炳松,王珊,吴胜春,梁鹏

  为探讨巯基改性生物炭对甲基汞的吸附特征及机理，以牛粪、污泥、竹屑为原料制备热解生物炭，并利用3-巯丙基三甲氧基硅烷分别对其改性，采用元素分析、电镜扫描和傅里叶变换红外光谱仪对改性前后的生物炭进行表征，结合等温吸附实验和吸附动力学实验，对比研究不同原料改性生物炭对甲基汞的吸附性能并探讨其吸附机理。结果表明：通过O—Si基团的成功引入证明巯基改性成功，巯基改性后的生物炭对甲基汞的吸附能力增强，主要归因于含硫基团（—SH、C—S）与甲基汞离子有较强的络合能力。改性后，3种生物炭对甲基汞的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附方程。巯基改性生物炭对甲基汞的最大拟合吸附量达到526~1 450 ng·g-1，显著高于未改性生物炭（331~533 ng·g-1），改性组生物炭的吸附速率常数k2（1.800~2.640）明显高于未改性组生物炭（0.014~0.156）。研究表明，巯基改性生物炭吸附甲基汞主要是通过其表面引入的—SH和C—S等官能团，与甲基汞形成—SHgCH3和（CH3Hg）2S等络合物，从而有效去除水中甲基汞。

• 微生物群落对厌氧干发酵挥发性脂肪酸抑制的响应

  王思淇,张克强,孔德望,高文萱,韦红,梁军锋,李佳佳,杜连柱

  为研究挥发性脂肪酸（Volatile fatty acid，VFA）抑制对厌氧干发酵体系微生物的影响，在接种率25%[以挥发性固体（VS）计]条件下以猪粪（P组）、猪粪秸秆混合物（VS比1∶1，M组）为原料开展厌氧干发酵实验，结合体系中产气性能、理化指标，分析微生物群落对VFA抑制的响应。结果表明，两组发酵体系均出现VFA抑制，且M组抑制效应更明显，体现在日甲烷产量（以VS计）一直低于0.99 mL·g-1。高通量测序结果显示，VFA抑制下，2种发酵体系中细菌门以Firmicutes为主，主要优势菌属为Clostridium sensu stricto；优势古菌门为Euryarchaeota，氢营养型产甲烷菌Methanosphaerula和乙酸营养型产甲烷菌Methanothrix为主要优势菌属。混合发酵体系中以氢营养型产甲烷途径为主。2组发酵体系中产生的主要酸抑制种类不同，P组中酸抑制主体为丙酸，而M组中为乙酸。本实验中，猪粪秸秆混合原料比猪粪单独发酵的酸抑制作用更强，并且细菌和古菌协同作用受到阻碍，严重影响了体系的产气性能，酸抑制的发生对菌群结构的演替有很大影响。

• 猪场粪污中典型重金属和抗生素的去除及农用风险评估

  程宇航,李合莲,徐国豪,韩雪梅,刘英豪

  为了解规模化猪场粪污中重金属和抗生素的残留水平，选取山东省某规模化养猪场，采集不同处理阶段废水（暂存池、初沉池、二沉池、终沉池和氧化塘）和好氧反应器进出料，采用原子吸收法/电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）及超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS-MS）分别对6种主要重金属（Cu、Zn、As、Cd、Cr、Pb）和6种典型抗生素（土霉素、金霉素、强力霉素、磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑）进行测定，并采用内梅罗污染指数法和生态风险商值对氧化塘出水和堆肥产品中重金属或抗生素进行生态风险评估。结果表明：6种重金属和6种抗生素在废水和堆肥产品中均有检出，废水中重金属主要为Cu和Zn，最高浓度分别为15 042.5 μg·L-1和20 890.3 μg·L-1；主要残留抗生素为土霉素、金霉素和强力霉素，其中土霉素最高浓度可达234.1 μg·L-1。猪场废水处理工艺中“固液分离+UASB+多级A/O+氧化塘”组合工段能有效去除重金属和抗生素，重金属的去除率为74.8%~ 99.7%（Pb除外），抗生素的去除率为39.4%~99.8%，其出水水质满足《农田灌溉水质标准》（GB 5084—2005）。猪粪中抗生素在好氧反应器堆肥过程中的降解率为49.8%~90.9%；好氧堆肥产品中Pb、Zn含量超过了我国《有机肥料》（NY 525—2012）或《农用污泥污染物控制标准》（GB 4284—2018）。研究表明，强力霉素和土霉素为氧化塘出水中主要的高风险污染物，排入环境会造成一定的生态风险，需要采取减量等消减措施；Pb、Zn是堆肥产品中主要的污染物，直接施用农田会带来潜在风险。

• 基于种养平衡的吉林省辽河流域农田畜禽粪便负荷研究

  黄鑫,赵兴敏,苏伟,郑玉昕,王鸿斌,王玉军

  为明确吉林省辽河流域畜禽养殖污染现状，优化调整产业养殖生产布局，结合国内外相关研究核算了畜禽粪便产生量和农田负荷量，并基于种养平衡理论进行畜禽养殖环境承载力分析。结果显示：2017年吉林省辽河流域畜禽粪便产生量达537.59万t，农田粪便平均负荷量为5.43 t·hm-2·a-1，其中辽源市区的农田粪便负荷量最大，为12.09 t·hm-2·a-1。畜禽养殖氮、磷环境承载力平均值分别为131.39 kg·hm-2和20.65 kg·hm-2，其中四平市区的氮环境承载力最小（78.64 kg·hm-2），辽源市区的磷环境污染风险值最大（1.08），东辽县的氮和磷污染风险等级均达到Ⅱ级。畜禽养殖环境承载力和粪便负荷风险评估表明，辽源市区畜禽粪便污染情况最为严重，该区域属于氮和磷污染中等风险区，已对农田环境产生了威胁，此外四平市区属于氮污染中等风险区和磷污染低风险区，东辽县属于氮和磷污染低风险区。流域内其余市县的畜禽养殖环境承载力和粪便负荷量则处于安全范围，对周围农田环境基本无影响。

• 基于添加剂使用的污泥堆肥厂经济效益分析

  刘燕,马若男,李国学,袁京

  基于原位控制理念的外源添加剂可有效控制堆肥过程中污染气体的产生，同时提高堆肥产品养分含量，但其在工厂尺度应用的经济效益仍不明确。本文以内蒙古通辽市某污水处理厂为例，对不同堆肥模式情景以及外源添加剂使用进行系统的经济效益分析。结果表明：处理量较大的条垛式自然通风堆肥工艺（配套WT36型翻堆机）具有相对较低的基础设施投资费用和运行管理成本。不同堆肥工艺不添加外源材料的堆肥产品生产成本为314.93~349.85元·t-1；使用磷石膏可使堆肥生产成本降低约6元·t-1；磷石膏与双氰胺混合添加、仅使用过磷酸钙、过磷酸钙与双氰胺混合添加时生产成本升高5.0%~16.2%。堆肥产品销售可以补偿污泥堆肥处理成本，使污泥堆肥达到微利水平。采用大规模的条垛式自然通风且添加磷石膏的堆肥工艺经济效益最优，产投比达到3.22，投资回收期最短，可在3年2个月收回项目静态投资总额。因此，以磷石膏为外源添加剂并采用大规模条垛式自然通风工艺的污泥堆肥工厂化应用具有经济可行性。

• 不同施氮措施对枸杞园土壤NH3挥发和N2O排放的影响

  卢九斤,聂易丰,魏娇娇,盛海彦,华明秀,许米聪,王永亮

  为明确适宜氮肥用量配施硝化抑制剂对柴达木枸杞园土壤NH3挥发和N2O排放的影响, 在柴达木地区枸杞园开展研究，共设置9个处理：N667、N534、N400、N267、N133、N0处理分别表示施用纯氮667、534、400、267、133、0 kg·hm-2，N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理分别表示在N400、N267、N133处理基础上配施2-氯-6（三氯甲基）-吡啶（nitrapyrin）2.00、1.33、0.67 kg·hm-2，采用通气法和静态暗箱法采集NH3和NO2，连续流动分析仪和气相色谱仪测定气体含量。结果表明：NH3挥发速率与累积量均随施氮量的增加而增加，相同施氮量下配施硝化抑制剂对NH3挥发无显著影响。N667处理2019年及2020年的NH3挥发速率峰值分别为0.48 kg·hm-2·d-1和0.57 kg·hm-2·d-1，NH3挥发累积量分别为34.49 kg·hm-2和35.11 kg·hm-2，显著高于其他处理。两年相同施氮量处理下配施与未配施硝化抑制剂处理的NH3挥发累积量均无显著差异；N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理较农民习惯施氮（N667）处理显著降低了N2O排放。2019年和2020年N667处理的N2O累积排放量较N400处理分别增加了43.10%、16.11%，N400I2.00、N267I1.33、N133I0.67处理的N2O累积排放量较N400、N267、N133处理降低了28.52%~41.37%。2019年和2020年N400I2.00处理的产量较N667处理显著提高了9.26%及6.67%，且净收益提高了9.80%、7.10%。研究表明，与农民习惯施氮量相比，减施氮肥且配施硝化抑制剂可显著降低NH3挥发和N2O排放，同时可提高枸杞产量与经济效益。施氮量为400 kg·hm-2且配施nitrapyrin 2.00 kg·hm-2为柴达木高肥力枸杞园较优的施氮组合。