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土壤有机氯污染风险与调控:基于多过程耦合的视角

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土壤学报 2024年第5期61卷 1179-1187页

作者：何艳苏心李淑瑶成洁杨雪玲窦继博徐建明浙江大学环境与资源学院土水资源与环境研究所杭州310058 浙江省农业资源与环境重点实验室杭州310058

传统和新兴有机氯污染物(Organochlorine pollutants,OCPs)在环境中易形成持久性污染源,可对人类健康和生态环境造成巨大影响。已有大量研究证实,厌氧条件下由土壤微生物胞外呼吸电子传递介导的生源要素循环对OCPs的生物地球化学过程具... 详细信息

传统和新兴有机氯污染物(Organochlorine pollutants,OCPs)在环境中易形成持久性污染源,可对人类健康和生态环境造成巨大影响。已有大量研究证实,厌氧条件下由土壤微生物胞外呼吸电子传递介导的生源要素循环对OCPs的生物地球化学过程具有重要影响,将进一步调控土壤健康演变方向。从多过程耦合角度厘清残留OCPs的潜在土壤健康风险,在全球“一体化健康”的需求下显得尤为必要。有鉴于此,本文先简明扼要梳理近42年关于土壤中残留OCPs的研究进展与现况,明确热点领域与学术前沿;再从微生物介导的土壤氧化还原多过程耦合角度,梳理OCPs还原脱氯与土壤中关键元素生物化学循环过程之间的潜在关系,深入认识OCPs残留土壤的地下生态环境与健康风险;最后对我国土壤OCPs污染调控的未来研究方向提出建议和展望,为实现OCPs残留土壤的污染治理提供研究思路,以支撑完善土壤健康理论。

关键词：有机氯健康风险多过程耦合土壤氧化还原甲烷排放

土壤有机氯污染风险与调控：基于多过程耦合的视角

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土壤学报 2024年

作者：何艳苏心李淑瑶成洁杨雪玲窦继博徐建明浙江省农业资源与环境重点实验室浙江大学环境与资源学院土水资源与环境研究所

传统和新兴有机氯污染物（Organochlorine pollutants，OCPs）在环境中易形成持久性污染源，可对人类健康和生态环境造成巨大影响。已有大量研究证实，厌氧条件下由土壤微生物胞外呼吸电子传递介导的生源要素循环对OCPs的生物地球化学... 详细信息

传统和新兴有机氯污染物（Organochlorine pollutants，OCPs）在环境中易形成持久性污染源，可对人类健康和生态环境造成巨大影响。已有大量研究证实，厌氧条件下由土壤微生物胞外呼吸电子传递介导的生源要素循环对OCPs的生物地球化学过程具有重要影响，将进一步调控土壤健康演变方向。从多过程耦合角度厘清残留OCPs的潜在土壤健康风险，在全球“一体化健康”的需求下显得尤为必要。有鉴于此，本文先简明扼要梳理近42年关于土壤中残留OCPs的研究进展与现况，明确热点领域与学术前沿；再从微生物介导的土壤氧化还原多过程耦合角度，梳理OCPs还原脱氯与土壤中关键元素生物化学循环过程之间的潜在关系，深入认识OCPs残留土壤的地下生态环境与健康风险；最后对我国土壤OCPs污染调控的未来研究方向提出建议和展望，为实现OCPs残留土壤的污染治理提供研究思路，以支撑完善土壤健康理论。

关键词：有机氯健康风险多过程耦合土壤氧化还原甲烷排放

作物根际激发效应:调控农田土壤碳动态及助力碳中和的关键因素

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2024年第2期50卷 172-189页

作者：郑维维何超杨京平浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058

土壤碳是陆地碳库的重要组成部分,碳输入及输出、矿化与固定的动态平衡是实现碳中和的关键因素。根际激发效应(rhizosphere priming effect,RPE)是指活体植物的存在会显著影响植物-土壤系统碳动态,其微小变化都会影响宏观尺度上的土壤-... 详细信息

土壤碳是陆地碳库的重要组成部分,碳输入及输出、矿化与固定的动态平衡是实现碳中和的关键因素。根际激发效应(rhizosphere priming effect,RPE)是指活体植物的存在会显著影响植物-土壤系统碳动态,其微小变化都会影响宏观尺度上的土壤-大气碳动态。因此,作物RPE是调控农田土壤碳动态和碳中和的主导因子。本文通过文献回顾,首先阐述了农业实践过程中各种生物因素和非生物因素对作物RPE影响的研究现状;其次,归纳总结了当前作物RPE研究中的热点、难点,并分析其对土壤碳排放调控的意义,阐明了当前研究普遍存在案例特异性且缺乏普遍规律;最后,基于已有的研究提出农田生态系统中土壤碳调控和管理优化的潜在策略,为农业实践中有目的地调控作物RPE,在田间、种植模式及区域尺度上提出可能的方案指明了方向。本文可为生态农业实践中保障粮食安全的同时助力碳中和这一双赢方案提供理论参考。

关键词：作物-土壤系统根际激发效应土壤有机碳粮食安全碳中和

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改性镁铝水滑石对印染废水中锑的去除研究

环境科学学报 2024年第2期44卷 145-155页

作者：胡韵璇张双玉万磊吴霜徐新华浙江大学环境与资源学院杭州310058

锑(Sb)是印染废水中的特征污染物,常规处理工艺难以实现印染废水Sb(Ⅴ)的稳定达标排放,出水Sb(Ⅴ)浓度超标的问题亟待解决.本文选用十二烷基硫酸钠改性的镁铝水滑石(DS_(4)-LDH)为吸附剂,对印染废水中的Sb(Ⅴ)进行深度去除研究,系统考... 详细信息

锑(Sb)是印染废水中的特征污染物,常规处理工艺难以实现印染废水Sb(Ⅴ)的稳定达标排放,出水Sb(Ⅴ)浓度超标的问题亟待解决.本文选用十二烷基硫酸钠改性的镁铝水滑石(DS_(4)-LDH)为吸附剂,对印染废水中的Sb(Ⅴ)进行深度去除研究,系统考察不同条件下印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果.研究结果显示,0.05 g·L^(-1)投加量的DS_(4)-LDH可使Sb(Ⅴ)浓度为500μg·L^(-1)的模拟印染废水的出水Sb(Ⅴ)浓度小于50μg·L^(-1),满足相应排放标准.DS_(4)-LDH对印染废水中Sb(Ⅴ)的去除效果受到废水pH值、染料分子、共存离子等因素的影响.在酸性条件下,DS_(4)-LDH对Sb(Ⅴ)有更好的去除效果.染料种类对Sb(Ⅴ)的去除也有影响,酸性橙-7的影响较大.共存的磷酸根离子对Sb(Ⅴ)的吸附影响比较大.在对实际印染废水的处理中,调节池、气浮池和二沉池出水经DS_(4)-LDH深度吸附处理后能实现Sb(Ⅴ)的稳定达标.本文的研究成果为印染废水高效除Sb(Ⅴ)提供了潜在途径,具有一定的现实意义.

关键词：水滑石锑(Ⅴ) 印染废水去除效果

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全球和生物群系尺度土壤有机碳分布控制因子及其分异规律

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生态学报 2024年第8期44卷 3382-3396页

作者：钱恬魏宇宸王明明郭晓伟罗忠奎浙江大学环境与资源学院杭州310058

土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统碳库的核心组成部分,其动态平衡受气候、土壤、植被、地形及人类活动等的影响,但在不同的空间尺度上,这些影响因素的相对重要性和差异还不明确。为阐明不同尺度和不同土层深度土壤有机碳密度(SOCd,kg/m^(3... 详细信息

土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统碳库的核心组成部分,其动态平衡受气候、土壤、植被、地形及人类活动等的影响,但在不同的空间尺度上,这些影响因素的相对重要性和差异还不明确。为阐明不同尺度和不同土层深度土壤有机碳密度(SOCd,kg/m^(3)土壤)的环境影响因子差异,选用全球113571个土壤剖面SOCd测量数据以及38个环境协变量数据,利用数据挖掘方法,分析了全球尺度和生物群系尺度不同土层深度SOCd的控制因子,并量化了空间自相关对相关结果的影响。研究结果表明:仅空间自相关就能解释全球尺度不同土壤深度13%—20%的SOCd空间变异,但是随土壤深度的增加,空间自相关的解释率降低。在剔除空间自相关的影响后,分析结果表明:全球尺度上,气候因素对SOCd空间变异的解释率最高,但只能解释17%—20%,这种解释率在不同土层之间没有显著差异。在生物群系尺度上,除北方森林地区,气候因素能够解释SOCd空间变异的24%—37%;而在北方森林地区,地形是影响SOCd空间变异的重要因素,对SOCd的解释率为21%—43%。这些结果表明,SOCd的控制因子在不同的尺度上明显不同。无论是在全球尺度上,还是生物群系尺度上,如果不考虑空间自相关,地形的影响会被低估,其他环境因素的影响被严重高估。为了准确计算全球与生物群系尺度上各土层SOCd分布的控制因子及其分异情况,空间自相关必须被考虑。

关键词：土壤有机碳控制因子空间自相关尺度效应机器学习

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生物炭负载纳米零价铁催化降解亚甲基蓝性能研究及机理分析

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浙江大学学报（理学版） 2024年第3期51卷 355-369页

作者：闫敏琪韩玉杨淳轲史惠祥浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042

为提升纳米零价铁在类芬顿反应体系中的催化能力,减少团聚现象,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI@BC)。通过表征、亚甲基蓝降解实验,探究材料性能、降解最佳条件及作用机理。结果表明,纳米零价铁(nZVI)均匀分布于生... 详细信息

为提升纳米零价铁在类芬顿反应体系中的催化能力,减少团聚现象,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI@BC)。通过表征、亚甲基蓝降解实验,探究材料性能、降解最佳条件及作用机理。结果表明,纳米零价铁(nZVI)均匀分布于生物炭表面,且材料纯度较高、稳定性较好。在降解实验中,降解100 mg·L^(-1)亚甲基蓝溶液的最佳反应条件为25℃、初始pH=3、nZVI@BC投加量30 mg·L^(-1)、H2O2投加浓度4 mmol·L^(-1),10 min内几乎完全降解。在降解过程中,·OH起主要作用,发色官能团首先断裂,随后芳环结构被破坏,最终彻底降解。且nZVI@BC循环使用性能较好,3次循环后亚甲基蓝去除率仍达85%以上。在印染废水处理实验中,nZVI@BC处理效果良好,当H2O2投加浓度为0.9 mmol·L^(-1)、nZVI@BC投加量为60 mg·L^(-1)、pH≤4.5时,出水化学需氧量(CODcr)可降至50 mg·L^(-1)以下,达到回用水标准。

关键词：纳米零价铁类芬顿反应亚甲基蓝生物炭负载纳米零价铁

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巯基砷在土水环境-植物体系中迁移转化与健康风险的研究进展

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浙江大学学报(农业与生命科学版) 2024年

作者：强震宇江逸帆李刚韩永和管冬兴中国科学院城市环境研究所福建师范大学环境与资源学院浙江大学环境与资源学院

巯基砷是砷物质结构中双键氧（=O）、羟基（—OH）或甲基（—CH3）被双键硫（=S）或巯基（—SH）取代的新型砷化合物，普遍存在于淹水的含硫（S）土壤中，威胁着土壤健康和食品安全。伴随分析方法的进步，对巯基砷在土水环境-植物体系... 详细信息

巯基砷是砷物质结构中双键氧（=O）、羟基（—OH）或甲基（—CH3）被双键硫（=S）或巯基（—SH）取代的新型砷化合物，普遍存在于淹水的含硫（S）土壤中，威胁着土壤健康和食品安全。伴随分析方法的进步，对巯基砷在土水环境-植物体系中分布规律和环境行为的研究不断取得新进展。本文对巯基砷的化学形态和分析方法、巯基砷在土水环境中的生物地球化学行为、巯基砷在土水环境-植物体系中的迁移转化与赋存规律、巯基砷在稻米中的赋存和健康风险等4个方面进行了阐述，重点梳理了巯基砷在环境行为中所发生的形态和含量变化情况，并对巯基砷研究的发展趋势进行了展望。

关键词：巯基砷土水环境水稻生物地球化学行为健康风险

我国主要河流水系硝态氮污染特征及定量源解析

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环境科学 2024年第2期45卷 755-767页

作者：韦英怀胡敏鹏陈丁江浙江大学环境与资源学院杭州310058 浙江大学环境修复与生态健康教育部重点实验室杭州310058 浙江大学浙江省农业资源与环境重点实验室杭州310058

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定... 详细信息

准确定量污染来源组成是有效控制水体硝态氮污染的关键科学基础.采用荟萃分析的方法,收集了2000~2022年我国167条主要水系河流的硝态氮浓度和硝态氮的氮氧同位素等数据,分析了七大主要河流水系硝态氮污染的时空变异规律及其转化特征,定量识别了河流硝态氮的污染来源组成.结果表明,我国主要河流水系ρ(NO_(3)^(-)-N)平均值为(4.54±3.99)mg·L_(-1),其中9.6%的河流硝态氮浓度超过我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)规定的限值(10.0 mg·L_(-1)),海河水系的硝态氮污染最为严重.东部地区河流水系的硝态氮浓度总体高于西部,各大河流水系支流的硝态氮浓度高于干流.除黄河水系以外,其他水系枯水期的硝态氮浓度总体高于丰水期.珠江水系、黄河水系中下游地区、辽河水系中游地区、松花江水系,以及海河水系河流水体存在显著的硝化作用,而长江水系、淮河水系和珠江水系下游地区存在显著的反硝化作用.污水/粪肥是长江水系、海河水系、辽河水系,以及东南诸河水系硝态氮的主要来源(>50%),土壤氮是松花江水系硝态氮的主要来源(56.4%),化肥氮、土壤氮和污水/粪肥对珠江水系、淮河水系和黄河水系硝态氮的污染贡献为20%~40%.污水/粪肥对水系支流硝态氮贡献率总体大于干流的,土壤氮对干流硝态氮的贡献总体大于支流的.土壤氮、化肥氮和大气沉降氮对丰水期河流硝态氮的贡献率高于枯水期,而污水/粪肥对枯水期河流硝态氮的污染贡献率高于丰水期.因此,海河水系、长江水系、辽河水系、黄河水系支流与下游干流地区和珠江水系下游地区应重点控制生活和生产的污水排放等点源污染,而淮河水系、松花江水系、黄河水系中游干流地区和珠江水系中上游地区要重点控制化肥和土壤氮等流失造成的非点源污染.研究结果可为有效控制我国各河流水系硝态氮的污染提供科学依据.

关键词：硝态氮源解析河流氮氧同位素非点源污染点源污染

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施硅对稻田土-水稻系统磷活化与吸收的调控机制

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浙江大学学报(农业与生命科学版) 2024年

作者：史馨怡管冬兴邱丽雪刘艺文庞志豪廖敏浙江大学环境与资源学院

磷是作物生长必需的营养元素。为探讨施硅对稻田土-水稻系统磷活化与吸收过程的调控机制，选取3种典型农业土壤（黑土、红壤、黄棕壤）开展盆栽试验，研究不同施硅量（0、30、60 mg/kg）对水稻全生育期不同部位磷含量、产量、根表铁膜... 详细信息

磷是作物生长必需的营养元素。为探讨施硅对稻田土-水稻系统磷活化与吸收过程的调控机制，选取3种典型农业土壤（黑土、红壤、黄棕壤）开展盆栽试验，研究不同施硅量（0、30、60 mg/kg）对水稻全生育期不同部位磷含量、产量、根表铁膜、根际土壤磷有效性和磷酸酶活性的影响。结果显示，在用黑土、黄棕壤培植的盆栽中，施硅大幅提升了水稻产量和籽粒磷水平（增幅分别为32.9%～115.0%和9.9%～137.0%），同时提高了磷向地上部和籽粒的迁移能力；施硅降低了根表铁膜中固结的磷（降幅为6.3%～43.0%），对根表铁膜中的铁含量也有一定程度的降低作用，在高铁背景值的红壤中下降尤为明显（降幅为33.6%～47.6%）；施硅使黄棕壤中碱性磷酸酶活性提高了95.5%～123.0%，提升了土壤解磷能力。综上所述，施硅改善了水稻的生长状况，并能够改变根表铁膜的含铁量，降低铁对水稻植株特别是根系的毒害作用，提升土壤解磷能力，从而活化稻田土-水稻系统中的磷，提升水稻植株的磷吸收效率。

关键词：水稻土硅磷水稻根际根表铁膜