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典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

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地学前缘 2024年第2期31卷 31-41页

作者：丁祥袁贝杜平刘虎鹏张云慧陈娟生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 泰州市生态环境监测站江苏泰州225300 中国环境科学研究院北京100012

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_(geo))评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(P... 详细信息

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_(geo))评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析土壤重金属的潜在来源,进一步应用冗余分析探索土壤重金属累积的环境驱动因子,借助健康风险评估模型量化土壤重金属的风险水平。I_(geo)结果显示,Cd污染处于中度污染水平,Cu、Pb和Zn污染处于轻度污染水平。依据PMF模型确定研究区域土壤重金属存在4个可能的污染来源,结合相关分析和区域特征,判断污染来源包括铅锌矿采选和冶炼源(Cd和Pb)、自然源与铜矿采选和冶炼的混合源(Cr、Ni、Cu和Pb)、有色金属冶炼排放源(Hg)、金矿采选和冶炼源(As),其中自然源和铜矿采选、冶炼的混合源是最主要的来源(70.10%)。冗余分析进一步明确,阳离子交换量、含水率和企业距离是土壤重金属累积的关键驱动因子。从健康风险评估结果来看,研究区域土壤重金属对儿童存在不可接受的致癌风险(概率为15.21%),对成人的致癌风险以及对儿童和成人的非致癌风险处于可接受风险水平。值得注意的是,As是研究区域主要的致癌因子,致癌风险的95%分位值(1.75×10-4)超过可接受风险阈值1×10-4。上述研究结果可为研究区域土壤重金属的优先管控和污染防治提供数据支撑。

关键词：矿冶城市土壤重金属源解析 PMF模型冗余分析概率风险评估

Fe对稻田土壤重金属迁移转化影响机制及研究进展

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地学前缘 2024年第2期31卷 103-110页

作者：李杉杉张荣费杨梁家辉杨兵王萌师华定陈世宝生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081

我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与... 详细信息

我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与多种重金属的地球化学过程。文章针对Fe氧化物对重金属的作用机制、土壤中Fe的生物化学过程、稻田系统中Fe对重金属吸收转运的影响,以及Fe相关材料在重金属污染土壤修复中的应用等方面进行总结。结果显示:(1)土壤中Fe氧化物主要通过吸附/络合/沉淀作用固定重金属,或通过氧化还原作用降低重金属的毒性和有效性;(2)土壤环境的变化容易引起Fe氧化物的还原溶解/氧化沉淀,以及微生物介导的Fe(III)还原和Fe(II)氧化等过程;(3)稻田环境变化关系到土壤中Fe氧化物的形态转化、水稻根表铁膜的形成与成矿过程、水稻对Fe的吸收转运等,从而影响重金属在土壤水稻中的运移;(4)Fe相关材料对土壤单一重金属污染修复效率高,但尚未在重金属复合污染土壤修复中大面积应用。同时,对我国当前Fe相关材料在稻田重金属复合污染修复应用中存在的问题进行思考,对今后的研究方向进行展望,以期为稻田重金属复合污染修复的推广应用提供参考与借鉴。

关键词：稻田土壤重金属复合污染 Fe 土壤修复

基于DRASTIC模型优化的地下水污染风险评价研究

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环境科学学报 2024年第2期44卷 227-236页

作者：侯宇徽窦筱艳保善磊高海鹏杨悦锁文一王明铭吉林大学新能源与环境学院长春130021 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 青海省生态环境监测中心西宁810000

地下水污染风险评价是地下水污染防治的方法之一,但传统的地下水污染风险评价仅考虑了自然条件因素,未考虑人类活动影响.因此,本文提出一种地下水脆弱性与污染荷载结合的评价方法,通过引入土地利用类型指标对DRASTIC模型进行优化,从毒... 详细信息

地下水污染风险评价是地下水污染防治的方法之一,但传统的地下水污染风险评价仅考虑了自然条件因素,未考虑人类活动影响.因此,本文提出一种地下水脆弱性与污染荷载结合的评价方法,通过引入土地利用类型指标对DRASTIC模型进行优化,从毒性、释放可能性和可能释放量3个方面定量评价污染源荷载;同时,构建了基于DRASTIC模型优化的地下水污染风险评价指标体系,并以西部半干旱地区西宁市为例,在宏观尺度上评价该地区地下水污染风险,并通过地下水脆弱性和污染源荷载叠加,研究了该区域地下水污染风险.结果表明,研究区地下水脆弱性整体偏低,污染风险水平较低;较高脆弱性和高脆弱性区域主要分布在湟水河河谷两侧,占比约23%,该区域地下水埋深浅,含水层厚度薄;此外,工业污染源的潜在污染风险最高,高荷载区占评价区域总面积的0.272%;较高风险和高风险区面积为293.96 km^(2),占总面积的3.84%,主要分布在湟中区东部和城东区南部.本研究结果可为后续地下水污染防治重点区划等工作提供科学依据和参考.

关键词：地下水脆弱性 DRASTIC模型 ArcGIS 污染源荷载风险评价西宁

稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1350-1359页

作者：褚向乾吕卫光樊海丹白娜玲郑宪清李双喜张娟琴张海韵张月张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式... 详细信息

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

关键词：稻鳝种养氨氧化微生物高通量测序土壤理化性质微生物群落

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淡水鱼类环境DNA宏条形码引物的筛选及其在千岛湖的应用

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湖泊科学 2024年第1期36卷 187-199页

作者：周严童璐胡文静李志力郝雷刘其根胡忠军上海海洋大学农业农村部鱼类营养与环境生态研究中心上海201306 上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室上海201306

基于环境DNA(eDNA)技术的鱼类多样性监测方法因具有灵敏度高、对目标生物无伤害以及成本低等特点,近年来在国内外得到了广泛应用。eDNA方法的有效性往往取决于宏条形码引物的选择,尽管目前已经有一些鱼类环境DNA宏条形码引物,但较少有... 详细信息

基于环境DNA(eDNA)技术的鱼类多样性监测方法因具有灵敏度高、对目标生物无伤害以及成本低等特点,近年来在国内外得到了广泛应用。eDNA方法的有效性往往取决于宏条形码引物的选择,尽管目前已经有一些鱼类环境DNA宏条形码引物,但较少有研究综合评估这些引物的检出效果。本研究评估了来自COI、Cytb、12S rRNA和16S rRNA基因的29对鱼类e DNA宏条形码引物(包括本研究设计的2对和从国内外文献中引用的27对引物),首先基于计算机模拟PCR(in silico PCR)进行了初步分析,随后通过高通量测序对其中效果较好的17对引物开展了更进一步的验证,结果显示:计算机模拟PCR结果良好的引物在进行高通量测序时并非全部表现良好,表明引物的筛选不能仅仅依靠计算机模拟PCR;具有更长扩增片段长度的宏条形码引物并没有获得理想中更好的扩增效果,表现效果好的引物大多是扩增片段长度处于200~300 bp之间的引物;相对于COI和Cytb而言,12S rRNA引物与16S rRNA引物均具有良好的扩增效果,适宜作为鱼类环境DNA宏条形码而用于鱼类多样性研究;同时,鉴于当前的鱼类DNA条形码数据库尚不完备以及不同引物的特性不同,使用多对引物将大大增加物种的检出概率和e DNA研究的可信性。本研究展示了eDNA在评估生物多样性方面的潜力,有助于将来的鱼类eDNA研究,从而为鱼类多样性的保护提供参考。

关键词： eDNA DNA宏条形码生物多样性计算机模拟PCR 引物千岛湖

整建制全要素全链条农业面源污染综合防治的思考及实践

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农业工程学报 2024年第10期40卷 306-314页

作者：刘连华张晴雯黄雪良燕燕王芊习斌李旭冉中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 平湖市农业农村局平湖314200 平湖市农业生态能源站平湖314200 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

加强农业面源污染综合防治是加快推进中国农业发展全面绿色转型,实现乡村全面振兴的重要任务。近年来,在多方的共同努力下,中国生态环境改善取得了一定成效,但重点流域的农业面源污染问题仍然突出。该研究在分析中国农业面源污染现状的... 详细信息

加强农业面源污染综合防治是加快推进中国农业发展全面绿色转型,实现乡村全面振兴的重要任务。近年来,在多方的共同努力下,中国生态环境改善取得了一定成效,但重点流域的农业面源污染问题仍然突出。该研究在分析中国农业面源污染现状的基础上,通过资料收集、现场调研、专家座谈等多种方式梳理和分析了农业面源污染综合防治在治理主体、投入要素、技术体系与产业链条方面的瓶颈,解析了整建制全要素全链条农业面源污染综合防治的内涵,阐述了国家农业绿色发展先行区浙江平湖在践行整建制全要素全链条农业面源污染综合防治方面的先进做法及应用效果。总结了典型案例在网格化健全污染综合防治“整建制”、特色化延伸综合防治“全链条”、以及全方位保障污染综合防治“全要素”三个方面开展的相关工作,以期为探索形成农业面源污染综合防治整体解决方案,示范带动农业发展全面绿色转型提供支撑。

关键词：农业面源污染农业绿色发展先行区全要素全链条污染防控

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几种药剂防治水稻纹枯病田间药效试验

江西农业 2024年第17期 181-183页

作者：金培伟海盐县秦山街道农业农村与生态环境办公室浙江嘉兴314300

为进一步明确35%噻呋·氟环唑悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、30%氟环唑悬浮剂对水稻纹枯病的防治效果、最佳施药时间和适宜剂量等,开展田间药效试验。在水稻分蘖末期进行第1次施药,隔16 d进行第2次施药。第2次施药后10 d三种试验... 详细信息

为进一步明确35%噻呋·氟环唑悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂、30%氟环唑悬浮剂对水稻纹枯病的防治效果、最佳施药时间和适宜剂量等,开展田间药效试验。在水稻分蘖末期进行第1次施药,隔16 d进行第2次施药。第2次施药后10 d三种试验药剂对水稻纹枯病的防治效果分别为84.50%、82.86%、81.55%,与对照处理4%井冈霉素水剂250 mL/667 m^(2)防效差异突出,同时对水稻生长具有一定的安全性,可将三种试验药剂作为防治水稻纹枯病期间轮换使用的替代药剂。

关键词：噻呋·氟环唑悬浮剂肟菌·戊唑醇水分散粒剂氟环唑悬浮剂水稻纹枯病药效试验

防护林建设过程中土壤微生物养分限制与有机碳组分之间的关系

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环境科学 2024年第4期45卷 2342-2352页

作者：徐凤璟黄懿梅黄倩申继凯西北农林科技大学资源环境学院农业农村部西北植物营养与农业环境重点实验室农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室杨凌712100

微生物主要通过“体外修饰”和“体内周转”途径影响土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的累积,而不同的植物输入引起的微生物养分限制对两种土壤有机碳(SOC)组分累积的影响机制尚不清楚.因此,以陕西省米脂县的撂荒地为对照... 详细信息

微生物主要通过“体外修饰”和“体内周转”途径影响土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的累积,而不同的植物输入引起的微生物养分限制对两种土壤有机碳(SOC)组分累积的影响机制尚不清楚.因此,以陕西省米脂县的撂荒地为对照(CK),测定人工林建设的第3、13、20和37 a的0~5、5~10和10~20 cm土层中SOC、POC和MAOC含量及用于计算养分限制的土壤胞外酶活性,探讨防护林建设过程中SOC积累的微生物养分限制机制.结果表明:(1)ω(SOC)、ω(POC)和ω(MAOC)分别3.14~8.35、0.44~1.87和1.99~6.72 g·kg^(-1);各组分有机碳含量在林地建设第3 a时均显著低于CK(P<0.05),且随防护林建设先增加后降低:0~5 cm和5~10 cm中SOC和MAOC含量在第20 a达到最大,但总体低于CK;10~20 cm中二者在第13 a达到最大且高于CK;0~5 cm和5~10 cm中ω(POC)在第37 a达到最大,10~20 cm中在第13 a达到最大.(2)0~5 cm中β-葡萄糖苷酶活性在第20 a时最高,其余土层在第13 a最高,但均在第37 a降至最低;0~5 cm中亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性随防护林建设呈增加趋势,第37 a时显著高于CK(P<0.05);碱性磷酸酶活性在第3 a时显著低于CK(P<0.05),第20 a时0~5 cm和5~10 cm中其活性最高,10~20 cm中为最低.(3)第3 a酶化学计量比的向量角度(VA)和长度(VL)显著高于CK(P<0.05),即防护林建设加剧了微生物C、N限制;在防护林建设过程中,N限制减弱,而C限制仅在第37 a时有所缓解.(4)结构方程模型显示,第3 a微生物C限制的增强,导致POC含量降低和MAOC含量增加,微生物将主要以“体内周转”积累有机碳;随着微生物N限制的缓解,通过“体内周转”形成的MAOC含量将会增加.因此,长期的防护林建设利于植物源有机碳累积,且以固氮植物造林将有助于促进稳定的SOC组分增加,提升植被固碳效率.

关键词：防护林建设土壤有机碳(SOC) 颗粒态有机碳(POC) 矿物结合态有机碳(MAOC) 土壤胞外酶活性养分限制

基于620 nm藻蓝蛋白特征吸收峰提取蓝藻水华光谱指数的方法研究

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环境科学研究 2024年第8期37卷 1736-1748页

作者：胡月红周丽芸张屹郭晶周芸陈琛李濠生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 湖南省地质调查所湖南长沙410116 湖南省洞庭湖生态环境监测中心湖南岳阳414000 益阳市生态环境局大通湖分局湖南益阳413000 湖南省生态环境监测中心湖南长沙410014

湖库蓝藻水华为全球性水生态环境问题之一,藻蓝蛋白是蓝藻水华的特征标志物,在620 nm处具有明显吸收的特性,为此利用620 nm波段开展湖库蓝藻水华提取方法研究具有重大意义。本研究基于Sentinel-3数据,利用余弦定理计算光谱曲线上第7波段... 详细信息

湖库蓝藻水华为全球性水生态环境问题之一,藻蓝蛋白是蓝藻水华的特征标志物,在620 nm处具有明显吸收的特性,为此利用620 nm波段开展湖库蓝藻水华提取方法研究具有重大意义。本研究基于Sentinel-3数据,利用余弦定理计算光谱曲线上第7波段(中心波长为620 nm)与相邻波段反射率的夹角,构建出新型蓝藻水华光谱指数-PCAI(Phycocyanin Angle Index),并应用于太湖和大通湖蓝藻水华的提取,同时与NDVI、PCI、MCI等指数法的蓝藻水华提取结果、藻密度实测浓度、藻蓝蛋白反演浓度进行比对,研究PCAI指数法提取蓝藻水华的可行性和适用性。结果表明:①本研究构建的光谱指数PCAI,能够准确表征藻蓝蛋白的生物量和水华程度,以角度的形式表示水华程度,较其他指数更加形象、直观。②从太湖和大通湖水华分布、强度和面积来看,PCAI指数法与PCI指数法的蓝藻水华提取结果基本相当,与NDVI指数法仅部分甚至极少部分结果相当或接近,与MCI指数法较为接近,但其非水华区域MCI值相对较高。③采用PCAI指数法提取蓝藻水华,克服了NDVI指数法对较重水华过饱和、对轻度或轻微水华识别极不灵敏的问题,避免了MCI指数法易受富营养化水体中叶绿素a影响的问题,较PCI指数法更易于判定蓝藻水华程度。④PCAI与藻密度、蓝藻密度的相关性最强,因其不受叶绿素a影响在水华定性方面较NDVI、PCI和MCI指数法更具优势。研究显示,PCAI构建原理简单,方法独特,提取蓝藻水华的结果较为可信,可推广使用。

关键词：藻蓝蛋白 Sentinel-3数据蓝藻水华