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多壁碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠对SBR运行性能及微生物种群结构的影响

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环境工程学报 2024年第6期18卷 1480-1488页

作者：冯楚娴李梅文慧杨晓慧林金融卢韦灼孙嘉阳李宜泽裴建川浙江农林大学环境与资源学院/碳中和学院杭州311300

随着多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)的广泛应用,其进入污水处理系统后可能对活性污泥系统产生影响。表面活性剂是污水中的常见污染物,MWCNTs对表面活性剂的吸附可能会改变MWCNTs对活性污泥系统的影响。为探明MWC... 详细信息

随着多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)的广泛应用,其进入污水处理系统后可能对活性污泥系统产生影响。表面活性剂是污水中的常见污染物,MWCNTs对表面活性剂的吸附可能会改变MWCNTs对活性污泥系统的影响。为探明MWCNTs和表面活性剂对活性污泥系统的影响及机制,以十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecylbenzene sulfonate, SDBS)为表面活性剂代表,研究MWCNTs和SDBS单独和共同存在条件下对序批式活性污泥反应器(sequencing batch reactor, SBR)运行性能及微生物种群结构的影响。结果表明:SBR连续运行22 d期间,SDBS和MWCNTs对系统COD去除率有不同程度的增强,MWCNTs对总氮去除率影响不大,而SDBS对总氮去除有轻微抑制。高通量测序结果表明:MWCNTs和SDBS均降低了微生物物种数量,并对微生物种群结构造成显著影响,门水平上,Chloroflexi(绿弯菌门)和Nitrospirae(硝化螺旋菌门)相对丰度下降,而Bacteroidetes(拟杆菌门)相对丰度增加,属水平上,Dechloromonas(脱氯单胞菌属)相对丰度从31%下降至20%左右,MWCNTs单独存在使得Zoogloea(动胶菌属)相对丰度从18%增加到30%,而SDBS存在使得Thauera(陶厄氏菌属)相对丰度从10%增加到20%以上。两者共存条件下,SDBS对微生物种群结构影响占主导地位。

关键词：多壁碳纳米管 SDBS 活性污泥微生物种群

浙江省钱塘江源区域山水林田湖草生命共同体健康评价

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水土保持通报 2024年第1期44卷 97-108页

作者：苏敏虞方伯方晓波浙江农林大学环境与资源学院/碳中和学院浙江杭州311300

[目的]分析浙江省钱塘江源区域山水林田湖草生命共同体健康状况,为国土空间规划和生态管理提供科学参考。[方法]基于生命共同体理论与活力—组织力—恢复力(vitality-organization-resilience,VOR)生态模型理论,构建生命共同体健康评价... 详细信息

[目的]分析浙江省钱塘江源区域山水林田湖草生命共同体健康状况,为国土空间规划和生态管理提供科学参考。[方法]基于生命共同体理论与活力—组织力—恢复力(vitality-organization-resilience,VOR)生态模型理论,构建生命共同体健康评价指标体系。利用3S技术和社会经济统计资料,以县域为评价单元,对钱江源区域山水林田湖草生命共同体的健康状况进行评价和分级。[结果]①2020年,钱江源区域的淳安县处于生命共同体健康状态,建德市、开化县、常山县生命共同体均为亚健康状态。②2015—2020年4个县(市)生命共同体健康指数总体呈上升趋势,健康指数上升趋势大小依次为:建德市>常山县>淳安县>开化县。③2020年,4县(市)中山水林田湖草子系统健康状态最好的为常山县,最差的为淳安县;生态系统健康状态最好的为淳安县,最差的为常山县。④钱江源区域林、田子系统结构及其生态服务功能有待提升优化。⑤生态修复试点工程对于提升钱江源区域生命共同体健康状态在一定程度上起到了积极的推动作用。[结论]钱江源区域山水林田湖草生态修复工程取得了阶段性成果。4县(市)接下来应针对山、水、林、田、湖等子系统的不同问题开展相关修复工作,同时进行统筹规划与生态整治,实现山水林田湖草生命共同体系统的统筹共治、健康管理与持续经营。

关键词：山水林田湖草生命共同体健康评价 VOR模型钱塘江源头浙江省

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青山湖流域景观格局对河流氮磷营养盐影响的时空尺度效应

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环境科学 2024年第7期45卷 4014-4022页

作者：徐佳妮刘东鑫黄赛宇倪思琪李冰妍何圣嘉邬建红姜培坤浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院杭州311300 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室杭州311300

景观格局对水质的影响具有时空尺度依赖性,然而不同空间尺度下景观组成、景观配置及景观坡度对季节性水质的影响程度仍然不甚明了.基于青山湖流域26个监测点的总氮、总磷、硝态氮和铵态氮数据,采用景观格局分析、冗余分析和偏冗余分析... 详细信息

景观格局对水质的影响具有时空尺度依赖性,然而不同空间尺度下景观组成、景观配置及景观坡度对季节性水质的影响程度仍然不甚明了.基于青山湖流域26个监测点的总氮、总磷、硝态氮和铵态氮数据,采用景观格局分析、冗余分析和偏冗余分析方法定量景观格局对河流氮磷营养盐影响的时空尺度效应.结果表明:(1)子流域尺度内景观格局对河流氮磷浓度的解释力比在缓冲区尺度上高6.8%~8.4%,且这种作用在干季更明显.(2)在子流域尺度,林地占比和居民地的散布分裂程度对河流氮磷浓度影响较大;而缓冲区尺度上,农田和居民地分布的坡度以及林地斑块的聚集度是影响氮磷浓度的关键因子.(3)景观配置对河流氮磷浓度变化的独立贡献率(20.1%~36.5%)高于景观组成(4.1%~14.5%)和景观坡度(5.5%~23.7%)的独立贡献率,且景观配置对河流氮磷浓度影响随季节变化的敏感度最高,而景观坡度对河流氮磷浓度影响具有更高的空间尺度敏感性.因此,通过景观格局调控非点源污染应从多尺度角度考虑.研究结果可从宏观上为制定以非点源污染控制为目标的景观格局优化措施提供科学依据.

关键词：景观格局坡度非点源污染氮磷营养盐尺度效应

厨余垃圾有机肥对土壤微生物活性及功能的影响

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环境科学 2024年第1期45卷 530-542页

作者：刘美灵汪益民金文豪王永冉王嘉和柴一博彭丽媛秦华浙江农林大学环境与资源学院杭州311300

为评估厨余垃圾有机肥(OFK)的肥效和安全性,在土壤中添加1%、3%和5%OFK进行土壤培养试验,动态测定土壤理化性质、酶活性、微生物量碳以及微生物群落组成,并对微生物功能进行预测.结果表明,添加OFK后,土壤有机质、有效磷、速效钾、NH_(4)... 详细信息

为评估厨余垃圾有机肥(OFK)的肥效和安全性,在土壤中添加1%、3%和5%OFK进行土壤培养试验,动态测定土壤理化性质、酶活性、微生物量碳以及微生物群落组成,并对微生物功能进行预测.结果表明,添加OFK后,土壤有机质、有效磷、速效钾、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量较对照分别提高了23.80%~35.13%、13.29%~29.72%、16.91%~39.37%、164.7%~340.2%、28.56%~32.71%;与碳、氮、磷循环的相关水解酶如α-葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶等酶类活性也显著高于对照.OFK刺激了土壤微生物生长,提高了微生物量碳含量.扩增子测序结果表明,不同处理土壤微生物群落结构在纲和属水平均有显著变化;在属水平上,土壤中有益菌相对丰度增加,植物病原菌显著降低.RDA结果佐证了添加OFK会显著改变土壤微生物群落结构,并主要受土壤pH、有机质、有效养分和微生物量碳等因素影响.利用PICRUSt和FAPROTAX分析细菌群落功能,结果表明各处理在功能层上表现相似,并且添加OFK显著提高了微生物对碳的利用能力和代谢能力;FUNGuild真菌功能预测结果表示,添加OFK增加了腐生-共生营养型和共生营养型占比,刺激外生菌根真菌-未定义腐生真菌生长,并抑制动植物病原真菌.综上,经过规范处理的OFK能提高土壤肥力、水解酶活性和有益微生物数量,抑制病菌生长,具有发展成安全高效有机肥的潜力.

关键词：厨余垃圾有机肥(OFK) 养分酶活性微生物群落组成微生物群落功能

钙肥配施生物质炭-铁锰复合材料对酸化水稻土中镉砷的钝化

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环境科学 2024年

作者：孙淇吴骥子吴秋产连斌袁峰赵科理浙江农林大学浙江省土壤污染生物修复重点实验室浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院

由于大气氮、硫沉降的加剧和肥料的不合理施用，导致土壤酸化问题愈发严重；在重金属污染土壤中，酸化不仅会严重影响地力，还会使常规钝化修复材料(如生物质炭)的有效性和持续性受到影响．施用钙肥或可改善土壤酸化，同时缓解生物质炭... 详细信息

由于大气氮、硫沉降的加剧和肥料的不合理施用，导致土壤酸化问题愈发严重；在重金属污染土壤中，酸化不仅会严重影响地力，还会使常规钝化修复材料(如生物质炭)的有效性和持续性受到影响．施用钙肥或可改善土壤酸化，同时缓解生物质炭材料在土壤中的老化，提高其对复合污染土壤的修复能力，然而其影响机制尚不明确．基于此，选取铁锰氧化物(FM)与山核桃蒲生物质炭(BC)制备生物质炭-铁锰复合材料(BFM)，并对其进行模拟酸化，通过表征及水溶液吸附试验，探究酸化后材料理化性质及其吸附性能的变化；而后开展正交试验，探究酸化条件下BFM与钙肥配施对土壤pH和Cd、As有效性的影响并得到最佳配施方案．结果表明，BFM中BC和FM的最佳比例为7:3(质量比)，对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)的去除率分别高达94.58%和97.14%，吸附容量为120.74 mg·g-1和129.29 mg·g-1(固液比1:500).酸化处理后BFM表面孔隙结构减少，官能团种类和数量变化，导致材料对水溶液中Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)的去除率分别下降73.97%～92.84%和73.56%～93.61%．钙肥与BFM配施能显著提高土壤pH，提升幅度为3.06%～　37.84%；对pH的提升效果随培养时间和酸化程度的增加而下降．与空白对照相比，配施使土壤有效态Cd含量显著降低了22.67%～97.78%；土壤有效态As含量总体较为稳定．对正交试验结果进行效应曲线分析可得，在酸化程度较弱(pH=5.6)的情况下，以2%添加量配合2%的硅钙肥和2%的钙镁磷肥共同施用对土壤Cd具有较好的钝化效果；在酸化程度较强(pH=4.0)的情况下，以2%添加量配合2%的硅钙肥共同施用对土壤As具有较好的钝化效果．综上所述，模拟酸化会影响BFM的吸附性能，钙肥与之配施后能够提高土壤pH，改善土壤酸化，同时缓解BFM在酸化土壤中的老化并改善其对重金属污染土壤的修复能力．

关键词：生物质炭老化土壤酸化钙肥镉(Cd) 砷(As)

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铁铜改性稻壳炭对双氯芬酸钠吸附性能

环境工程学报 2024年第3期18卷 737-746页

作者：裴曼一李梅裴建川杨金艳单骁郑砚石赖阳阳宋博涵梁佳雨浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院杭州311300 临安区市政公用和市容环境卫生保障中心杭州311300

以稻壳为原料制备铁铜改性生物炭(FCBC300),采用扫描电子显微镜、元素组成分析仪、X-射线衍射光谱仪、傅里叶红外光谱仪对其进行了系列基础理化性质表征,通过批量吸附实验研究了FCBC300在不同pH和干扰离子及有机物腐殖酸(HA)等条件下对... 详细信息

以稻壳为原料制备铁铜改性生物炭(FCBC300),采用扫描电子显微镜、元素组成分析仪、X-射线衍射光谱仪、傅里叶红外光谱仪对其进行了系列基础理化性质表征,通过批量吸附实验研究了FCBC300在不同pH和干扰离子及有机物腐殖酸(HA)等条件下对双氯芬酸钠(DCF)的去除效果和吸附机制。结果表明,改性后稻壳炭表面负载Fe_(3)O_(4)、γ-Fe_(2)O_(3)和CuO,芳香性增强、亲水性降低,对DCF的吸附性能大幅度提升。pH=5~9条件下,改性稻壳炭对DCF的吸附量约是未改性稻壳炭的20倍,吸附机制以静电作用为主;PO_(4)^(3-)的存在对吸附几乎无影响,SO_(4)^(2-)、Cl^(-)和HCO_(3)^(-)-对DCF的去除虽有轻微抑制作用,但去除率下降幅度均低于5%,HA存在则明显抑制吸附能力;FCBC300对DCF的吸附过程,更符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,预测最大吸附量为476.1905 mg·g^(-1)。综上所述,FCBC300体现出良好的pH缓冲性、抗离子干扰性和高吸附性能,在废水处理中有较好的应用前景。

关键词：稻壳生物炭改性双氯芬酸钠吸附

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模拟牲畜采食对高寒草甸土壤潜在氧化亚氮排放的影响

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草地学报 2024年

作者：吴晓芬陈有超蒋文婷沈玉叶蔡延江浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江农林大学环境与资源学院/碳中和学院

探明牲畜采食对土壤氧化亚氮(N2O)排放的影响，是准确预测放牧干扰下高寒草甸生态系统温室气体变化的关键。本研究通过刈割留茬模拟牲畜不同强度采食行为（无采食，CK；轻度采食，LD：留茬高度3 cm；重度采食，HD：留茬高度＜1 cm），... 详细信息

探明牲畜采食对土壤氧化亚氮(N2O)排放的影响，是准确预测放牧干扰下高寒草甸生态系统温室气体变化的关键。本研究通过刈割留茬模拟牲畜不同强度采食行为（无采食，CK；轻度采食，LD：留茬高度3 cm；重度采食，HD：留茬高度＜1 cm），利用室内培养法测定土壤潜在N2O排放，并测定了土壤理化性质、酶活性以及硝化和反硝化功能基因丰度等指标。结果表明：LD处理对土壤潜在N2O排放无显著影响，但HD处理显著降低了潜在N2O排放（P ＜0.05）。重度采食导致输入土壤铵态氮(NH4+-N)和碳减少，降低土壤AOA-amoA，nirS和nosZ I基因丰度及反硝化潜势（Denitrification potential， DP），减弱土壤硝化和反硝化作用从而降低N2O排放。综上，轻度采食对土壤潜在N2O排放无显著影响，但重度采食可能通过降低土壤硝化和反硝化作用，减弱土壤潜在N2O排放。

关键词：高寒草甸硝化作用反硝化作用放牧

锰改性生物质炭对砷铅在大蒜中积累及土壤酶活性的影响

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浙江农林大学学报 2024年

作者：王瑞萍杨兴高玉蓉陆扣萍何丽芝吴家森王海龙浙江农林大学环境与资源学院/碳中和学院海南大学生态与环境学院佛山大学环境与化学工程学院

【目的】土壤重金属复合污染是当前农业生产活动中遇到的普遍问题之一。如何有效同步钝化土壤中的砷和铅已成为研究热点。【方法】以稻壳为原料制备原始生物质炭，并通过高锰酸钾改性制得锰改性生物质炭。使用大蒜Allium sativum为指示... 详细信息

【目的】土壤重金属复合污染是当前农业生产活动中遇到的普遍问题之一。如何有效同步钝化土壤中的砷和铅已成为研究热点。【方法】以稻壳为原料制备原始生物质炭，并通过高锰酸钾改性制得锰改性生物质炭。使用大蒜Allium sativum为指示植物，进行盆栽试验，以评估不同施用量(10和30 g·kg-1)下原始生物质炭和锰改性生物质炭对土壤中砷和铅生物有效性及土壤酶活性的影响。【结果】施用各比例和种类的生物质炭显著提高了土壤有机质、速效钾和有效磷质量分数和pH （P<0.05），同时降低了土壤碱解氮质量分数。锰改性生物质炭相比原始生物质炭的效果更为显著。施用10 g·kg-1锰改性生物质炭使土壤中有效态砷质量分数显著降低了11.5%，而30 g·kg-1锰改性生物质炭显著降低了土壤二乙烯三胺五乙酸（DTPA）可提取态的铅质量分数，降低了28.3%（P<0.05）。相比对照，施用10 g·kg-1锰改性生物质炭使土壤中β-N-乙酰氨基葡萄糖甘酶活性显著提高了11.6%,30 g·kg-1锰改性生物质炭使土壤酸性磷酸酶和β-葡萄糖甘酶活性分别显著提高了9.8%和37.7%（P<0.05）。同时，锰改性生物质炭处理的大蒜植株中氮、磷、钾质量分数显著提高（P<0.05），砷、铅质量分数显著降低（P<0.05）。【结论】锰改性生物质炭对提高土壤肥力和修复砷铅复合污染土壤表现出较大的潜力。图8表1参52

关键词：重金属生物质炭土壤修复生物有效性酶活性

生物菌剂对青枯病防控效果及其影响因素的优化

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植物营养与肥料学报 2024年第4期30卷 655-665,I0001,I0002页

作者：胡星磊白鸽邱巍袁军秦华赵梦丽徐秋芳浙江省亚热带森林培育国家重点实验室/浙江农林大学浙江杭州311300 浙江农林大学环境与资源学院/碳中和学院浙江杭州311300 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

[目的]由茄科劳尔氏菌引起的青枯病是一种普遍的细菌性土传病害,严重威胁多种经济作物的生产。青枯病主要采用生物技术防治,但由于施用方法以及生防菌株较为多元,生防效果差异较大。因此,我们研究了生物菌剂对青枯病发病率的防控效果及... 详细信息

[目的]由茄科劳尔氏菌引起的青枯病是一种普遍的细菌性土传病害,严重威胁多种经济作物的生产。青枯病主要采用生物技术防治,但由于施用方法以及生防菌株较为多元,生防效果差异较大。因此,我们研究了生物菌剂对青枯病发病率的防控效果及主要影响因素。[方法]基于Web of Science和CNKI数据库,以关键词“青枯病”和“生物菌剂”、“Ralstonia solanacearum”或“Pseudomonas solanacearum”和“Biological bacterium agent”或“Biological bacterium control”进行检索。以具有1个不施生物菌剂对照组,且具有发病率(DI)、发病率均值和样本量为条件进行筛选,共获得113对有效数据。采用meta分析方法评估了生物菌剂的防控效果及主要影响因素。采用Metawin软件中的随机效应模型,以处理组和对照组之间的效应值(effect size, ES)评价因素的效应强弱。[结果]施用生物菌剂后,青枯病发病率从77.35%降至37.13%,防控效率为52.00%。施用模式、土壤中功能微生物与青枯菌数量比、功能微生物种类是影响青枯病防治效果的主要因素。土施、浸根、喷淋和种子处理4种施用方法对青枯病的防控效应值分别为-0.80~-0.61、-1.34~-1.15、-0.96~-0.79和-0.67~-0.49,说明4种施用方法均有显著的防控效果,以浸根法的防控效率最好,其防控效率可达66.72%。施用生物菌剂后的土壤中功能微生物与青枯菌数量比值为1∶1、10∶1、100∶1时,对青枯病均有显著防控效果,以比值为100∶1时的防控效果(63.62%)最为显著。链霉菌对青枯病的防效优于假单胞菌和芽孢杆菌,其防控效率可达74.08%。[结论]生物菌剂对青枯病的防治效果普遍较为显著,采用移栽前浸根,生物菌剂施用量达到土壤中功能微生物数量与青枯菌数量比值为100∶1,选择链霉菌属作为功能菌剂,均可获得较高且稳定的青枯病防控效果。

关键词：青枯病发病率生物菌剂防控效果 meta分析