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弱碱性玉米地土壤重金属赋存形态及生态风险评价

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环境化学 2020年第9期39卷 2469-2478页

作者：孙彤纪艺凝李可马文艳谢厦孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

采集弱碱性污灌区玉米地土壤,分析了土壤重金属含量特征,综合比较EDTA、NH4OAc、DTPA、CaCl2等4种不同提取剂对弱碱性土壤重金属有效态的提取能力,采用改进的BCR法测定了土壤重金属各形态含量,并分析不同提取剂浸提的重金属有效态含量... 详细信息

采集弱碱性污灌区玉米地土壤,分析了土壤重金属含量特征,综合比较EDTA、NH4OAc、DTPA、CaCl2等4种不同提取剂对弱碱性土壤重金属有效态的提取能力,采用改进的BCR法测定了土壤重金属各形态含量,并分析不同提取剂浸提的重金属有效态含量与土壤理化性质、重金属全量以及各形态之间的相关关系.结果表明,调查区土壤pH值为7.70—8.52,属于弱碱性土壤.采用地累积指数与Hakanson潜在生态危害指数综合评价发现,土壤重金属Cd污染程度较为严重,具有很强的潜在生态风险,而Cu、Zn、As属轻度污染,生态风险程度较低.不同提取剂对弱碱性土壤重金属浸提能力存在明显差异,最高为EDTA,依次是DTPA、NH4OAc和CaCl2.土壤Cd、Zn可交换态和可还原态比例较高,具有一定的潜在生物有效性,而重金属Cu、As赋存状态主要以残渣态和可氧化态为主.不同提取剂浸提的重金属有效态含量与重金属全量和各形态含量之间的关系较为密切,其中DTPA提取态重金属含量与土壤重金属全量均呈显著(P<0.05)或极显著正相关关系(P<0.01).

关键词：重金属弱碱性有效态提取剂生态风险评价

纳米铜(CuNPs)对土壤微生物群落PLFA特征及酶活性的影响

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安全与环境学报 2022年第1期22卷 494-504页

作者：孙约兵付宇童孙彤李可农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

纳米铜(Copper nanparticles,CuNPs)因其独特的性质被广泛使用,因此研究其释放到环境中所带来的不利影响十分重要。通过室内暗培养试验,探究纳米铜对土壤微生物群落结构多样性及酶活性的影响。土壤微生物群落组成和结构测定采用磷脂脂... 详细信息

纳米铜(Copper nanparticles,CuNPs)因其独特的性质被广泛使用,因此研究其释放到环境中所带来的不利影响十分重要。通过室内暗培养试验,探究纳米铜对土壤微生物群落结构多样性及酶活性的影响。土壤微生物群落组成和结构测定采用磷脂脂肪酸生物标记法,土壤酶活性测定采用分光光度法。结果表明,添加CuNPs(5 mg/kg、10 mg/kg、20 mg/kg、50 mg/kg和100 mg/kg)后土壤总磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acid,PLFA)含量与对照相比降低了19.1%~32.7%,纳米铜处理对革兰氏阳性菌PLFA、革兰氏阴性菌PLFA、细菌PLFA、放线菌PLFA、真菌PLFA、丛枝菌根真菌PLFA、厌氧菌PLFA、真核生物PLFA的含量造成不同程度上抑制。除10 mg/kg纳米铜处理下革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌(G+/G-)的值及50 mg/kg纳米铜处理下真菌/细菌(F/B)的值升高外,其他处理下G+/G-和F/B的比值均呈下降趋势。土壤微生物聚类分析(Cluster analysis)及主成分分析(Principal component analysis)结果显示不同质量比纳米铜处理下微生物群落结构差异明显。土壤微生物生态学指数结果为Simpson指数降低了2.4%~4.9%、Shannon指数降低了2.2%~6.1%、Pielou指数降低了3.4%~6.9%,表明添加纳米铜对土壤中微生物群落多样性产生了负面影响。添加纳米铜抑制土壤脲酶、脱氢酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,与对照相比,分别降低了29.4%~82.9%、8.4%~62.1%、35.8%~76.2%和15.7%~47.1%。综上分析,纳米铜进入土壤后会对土壤酶活性和微生物结构多样性产生一定的抑制作用。

关键词：环境科学技术基础学科纳米铜土壤磷脂脂肪酸酶活性生态学指数

鱼骨粉对土壤Cd污染钝化修复效应及其理化性质的影响

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水土保持学报 2019年第3期33卷 312-319页

作者：纪艺凝徐应明王农孙约兵农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

通过1年静态培养试验,研究了鱼骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应、基本理化性质和酶活性的影响。结果表明:随着鱼骨粉施加量的增加,酸性和碱性土壤中pH、有机质和阳离子交换量增加,而含水率则较对照降低了2.90%~6.19%和0.10%~1.... 详细信息

通过1年静态培养试验,研究了鱼骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应、基本理化性质和酶活性的影响。结果表明:随着鱼骨粉施加量的增加,酸性和碱性土壤中pH、有机质和阳离子交换量增加,而含水率则较对照降低了2.90%~6.19%和0.10%~1.81%。土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随鱼骨粉投加量增加而降低,较对照最大分别降低49.7%和17.0%。施加鱼骨粉后,碱性土壤中过氧化氢酶活性显著升高(p污染土壤较为有效可行。

关键词：鱼骨粉镉污染钝化修复有机碳

不同土地利用类型下土壤-作物铅的积累特征及其健康风险分析

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农业环境科学学报 2010年第3期29卷 481-486页

作者：师荣光刘凤枝郑向群蔡彦明农业部环境保护科研监测所农业部产地环境与农产品安全重点实验室天津300191

潜在有毒污染物对人体的暴露及其健康风险是当前环境研究中的一个主要问题,重金属Pb对人体具有较大毒性,为此通过对研究区菜地、稻田、果园、旱地、茶园等5种典型土地利用类型402个土壤和同步采集的作物样品的测试分析,探讨了不同土地... 详细信息

潜在有毒污染物对人体的暴露及其健康风险是当前环境研究中的一个主要问题,重金属Pb对人体具有较大毒性,为此通过对研究区菜地、稻田、果园、旱地、茶园等5种典型土地利用类型402个土壤和同步采集的作物样品的测试分析,探讨了不同土地利用方式对土壤及其种植作物Pb积累的影响。研究结果表明,不同土地利用方式下,土壤Pb积累的程度不同,菜地土壤Pb积累程度最高,果园土壤Pb积累程度最低。方差分析结果表明,菜地土壤与茶园、果园土壤之间,茶园土壤与菜地、稻田、旱地土壤之间Pb含量存在显著差异性。研究区不同土地利用方式对作物Pb积累的影响较大,水稻Pb平均含量最高,水果Pb平均含量最低。不同作物之间Pb含量也存在显著性差异,水稻Pb含量显著高于其他4种作物,水果和蔬菜Pb含量则远低于其他3种作物。利用定性风险分析技术,对不同土地利用类型下土壤Pb对人体健康的风险商值进行了计算。结果表明,不同土地类型土壤Pb对人体健康的风险商值为稻田>菜地>旱地>果园,尤其是稻田和菜地土壤Pb对人体健康的风险较大,均存在土壤Pb含量对人体健康造成危害、处于不可接受的样点,居民面临较大健康风险,应采取积极措施对这两种土地利用类型下土壤Pb污染进行治理和修复。

关键词：铅土地利用类型土壤作物健康风险分析

丹江口水源涵养区退耕还草对土壤微生物和线虫群落的影响

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草业科学 2019年第11期36卷 2796-2805页

作者：周广帆杨殿林秦洁李青梅赵建宁农业农村部环境保护科研监测所天津300191 农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 沈阳农业大学园艺学院辽宁沈阳110866

研究丹江口水源涵养区退耕还草土壤微生物和线虫群落变化特征及相互作用机制,为全面分析和评估退耕还草土壤生态效应提供基础数据,也为库区生态环境保护和土地可持续利用提供科学的依据。2017年9月,在丹江口水源涵养区上游选取退耕种植... 详细信息

研究丹江口水源涵养区退耕还草土壤微生物和线虫群落变化特征及相互作用机制,为全面分析和评估退耕还草土壤生态效应提供基础数据,也为库区生态环境保护和土地可持续利用提供科学的依据。2017年9月,在丹江口水源涵养区上游选取退耕种植3年紫花苜蓿(Medicago sativa)草地作为退耕还草的代表样地,以相邻未退耕的玉米(Zea mays)田为对照,比较分析退耕还草土壤微生物和线虫群落变化及其相互作用。结果表明,退耕还草改变了土壤微生物群落结构和多样性,0–10和10–20 cm土层中微生物群落磷脂脂肪酸总量分别显著提高了59.13%和62.58%(P<0.05)。土壤微生物与土壤有机碳、全氮和硝态氮极显著正相关(P<0.01),与土壤pH和C/N显著负相关(P<0.05)。土壤微生物和土壤线虫相互作用,土壤革兰氏阴性菌与土壤食细菌线虫显著负相关(P<0.05),与食真菌线虫显著正相关(P<0.05),土壤食微线虫结构改变。土壤微生物中革兰氏阴性菌与土壤线虫富集指数和结构指数显著正相关(P<0.05)。退耕还草土壤微食物网结构发生分异,土壤线虫对土壤微食物网结构稳定性贡献更大。

关键词：土壤微生物群落结构土壤线虫磷脂脂肪酸微食物网退耕还草

丹江口水源涵养区退耕还草土壤线虫群落变化特征

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农业资源与环境学报 2020年第3期37卷 308-318页

作者：周广帆秦洁祁小旭王瑞琪赵建宁谭炳昌杨殿林沈阳农业大学园艺学院沈阳110866 农业农村部环境保护科研监测所天津300191 农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应,2017年9月,选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿(Medicago sativa)草地作为退耕还草的代表样地,以相邻未退耕的玉米(Zea Mays)田为对照,比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结... 详细信息

为评估丹江口水源涵养区退耕还草的土壤生态效应,2017年9月,选取3块同一土壤类型、退耕3年的紫花苜蓿(Medicago sativa)草地作为退耕还草的代表样地,以相邻未退耕的玉米(Zea Mays)田为对照,比较分析退耕还草土壤线虫群落的变化特征。结果表明:退耕还草样地0~10 cm土层含水量显著提高15.86%(P环境受到扰动降低,土壤线虫群落的多样性和稳定性增加,结构指数(SI)和富集指数(EI)表明退耕还草提高了土壤健康程度,同时降低了土壤所受的干扰程度。土壤线虫数量与土壤pH值、含水量、全氮和硝态氮含量呈极显著相关(P<0.01);食细菌线虫和食真菌线虫相对丰度与土壤有效磷含量呈极显著相关(P<0.01),植物寄生性线虫和捕/杂食线虫相对丰度与有机碳和铵态氮含量呈极显著相关(P<0.01),与全氮含量呈显著相关(P<0.05)。研究表明,退耕还草改变了土壤pH值及全氮、有效磷养分含量,改变了土壤线虫群落结构和多样性,提升了土壤健康水平。

关键词：丹江口水源涵养区退耕还草土壤理化因子土壤线虫生态指数

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黄淮海地区商品鸡饲料中重金属含量特征研究

农业环境科学学报 2018年第11期37卷 2603-2612页

作者：迪娜.吐尔生江贾宏涛王农闫翠侠罗文文纪艺凝孙约兵新疆农业大学草业与环境科学学院乌鲁木齐830052 农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

为了从源头有效控制家禽养殖重金属污染,本文调查了黄淮海地区(北京、天津、河南、河北、山东、江苏、安徽)180个商品鸡饲料样品,分析了不同省市、不同养殖品种和不同生育期饲料中Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和As 8种重金属含量特征。... 详细信息

为了从源头有效控制家禽养殖重金属污染,本文调查了黄淮海地区(北京、天津、河南、河北、山东、江苏、安徽)180个商品鸡饲料样品,分析了不同省市、不同养殖品种和不同生育期饲料中Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、Cd、Pb和As 8种重金属含量特征。结果表明:黄淮海地区鸡饲料中重金属含量变化幅度较大,饲料样品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量范围分别为0.05~9.91、52.59~726.68、0.02~6.84、12.74~458.70、34.09~594.78、0.01~3.98、0.01~1.96 mg·kg^(-1)和0.02~10.76 mg·kg^(-1),与我国《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)含量相比,饲料样品Mn、Cu、Zn超标率分别为99.1%、100%、69.0%,与《饲料卫生标准》(GB 13078—2001)含量相比,饲料样品中Pb、Cd含量超标率为39.7%、23.50%。不同省市鸡饲料中重金属的含量存在一定差异,总体上来看,安徽省鸡饲料中重金属含量最高,天津市鸡饲料中含量最低。蛋鸡Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别为680.86、458.70、580.27 mg·kg^(-1),肉鸡Mn、Cu、Zn含量最大检出量分别达到726.68、399.07、594.78 mg·kg^(-1),蛋鸡和肉鸡饲料中Mn、Cu、Zn平均含量均超过我国《鸡饲养标准》。总体来看,产蛋期蛋鸡饲料中重金属含量最高,中后期肉鸡饲料中重金属含量较高。

关键词：重金属饲料肉鸡蛋鸡黄淮海地区

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污灌区镉污染菜地的植物阻隔和钝化修复研究

农业环境科学学报 2014年第11期33卷 2111-2117页

作者：王林秦旭徐应明孙约兵梁学峰董如茵农业部环境保护科研监测所污染防治研究室天津300191 农业部产地环境质量重点实验室天津300191 天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

为了比较植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对污灌区镉污染菜地的修复效果,通过大田试验,研究施用黏土矿物海泡石、膨润土和鸡粪对普通油菜和镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理。结果表明,施用鸡粪... 详细信息

为了比较植物阻隔、化学钝化及其联合修复措施对污灌区镉污染菜地的修复效果,通过大田试验,研究施用黏土矿物海泡石、膨润土和鸡粪对普通油菜和镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理。结果表明,施用鸡粪可显著提高普通油菜和镉低积累油菜的地上部生物量,最大增产率分别为42.8%和127.8%,而施用黏土矿物则没有显著的增产作用。黏土矿物和鸡粪配合施用显著降低普通油菜地上部镉含量,最大降幅为50.5%,使其低于食品安全标准(GB 2762—2012)规定的叶菜类镉含量限值0.2 mg·kg-1;所有钝化处理均显著减少低积累品种地上部镉含量,使其符合食品安全标准要求。施用鸡粪显著降低土壤有效态镉含量,最大降幅为37.0%,而单独施用黏土矿物对土壤镉有效性没有显著影响;施用黏土矿物和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的残渣态或有机结合态转化,从而显著降低了镉的生物有效性。总之,种植镉低积累品种同时施用黏土矿物和鸡粪,即联合应用植物阻隔和钝化修复措施,可以更好地保障污灌区镉污染菜地的安全利用。

关键词：植物阻隔修复钝化修复镉低积累品种油菜海泡石膨润土鸡粪

施用鸡粪有机肥对种植小油菜土壤微生物群落结构多样性的影响

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农业环境科学学报 2020年第10期39卷 2316-2324页

作者：李可孙彤孙涛徐应明孙约兵农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 新疆农业大学草业与环境科学学院乌鲁木齐830052

为探究施用不同剂量的鸡粪有机肥对种植小油菜土壤微生物群落结构多样性的影响,设置0(CK)、7.5 t·hm^-2(T0.5)、15 t·hm^-2(T1)、30 t·hm^-2(T2)和60 t·hm^-2(T4)5个鸡粪有机肥施用水平,种植3茬油菜后采集土壤样品,分析其基础化学... 详细信息

为探究施用不同剂量的鸡粪有机肥对种植小油菜土壤微生物群落结构多样性的影响,设置0(CK)、7.5 t·hm^-2(T0.5)、15 t·hm^-2(T1)、30 t·hm^-2(T2)和60 t·hm^-2(T4)5个鸡粪有机肥施用水平,种植3茬油菜后采集土壤样品,分析其基础化学性质和微生物磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acid,PLFA)组成特征,并探究微生物与土壤化学性质之间的关联。结果表明:施用鸡粪有机肥后,土壤肥力整体趋于升高,其中T4处理土壤有机质、全氮、全磷、全钾、硝态氮和有效磷含量分别较CK增加了34.1%、48.2%、47.9%、35.5%、3.9%和14.7%;土壤总PLFA、各类群微生物PLFA含量和真菌PLFA/细菌PLFA在中、高量有机肥处理下显著高于不施肥处理,T4处理总PLFA、细菌总PLFA和真菌总PLFA含量分别较CK增加了53.4%、52.1%和108.3%;T2处理的Shannon、Simpson、Pielou指数最高。微生物群落结构在施用极低和低剂量鸡粪有机肥(≤15 t·hm^-2)时较为相似,且显著区别于中量和高量施肥处理(≥30 t·hm^-2);冗余分析结果表明,土壤基础化学特性解释了群落结构多样性发生变化的87.2%,起主要作用的环境因子包括硝态氮、总磷和pH,其中微生物PLFA与有效磷、铵态氮、硝态氮、全氮、全磷含量呈正相关,与土壤CEC和pH呈负相关。研究表明:施用鸡粪有机肥可以提高土壤肥力,增加土壤微生物群落多样性,但土壤微生物群落结构及多样性对不同的施肥剂量的响应结果不同,施用量为30 t·hm^-2和60 t·hm^-2时明显提高了土壤肥力、微生物总量及各菌群生物量,效果优于其他处理。因此,在短期内可通过适当增加有机肥的施用量来提高土壤肥力和生物学质量。

关键词：有机肥土壤肥力磷脂脂肪酸土壤微生物群落结构