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污泥生物炭对低C/N废水好氧颗粒污泥长期运行稳定性的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2032-2043页

作者：李军魏鑫邓永春段文焱陈芳媛昆明理工大学环境科学与工程学院云南省土壤固碳与污染控制重点实验室云南昆明650500

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗... 详细信息

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗粒沉淀性能良好,SVI_(30)始终维持在50mL/g左右;系统COD去除效率达到90%以上,TN去除率为70%左右.高通量测序分析表明,加炭系统微生物多样性有所降低,但具有反硝化功能的细菌数量增加,提升了系统脱氮性能.添加污泥生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥具有更好的脱氮性能和长期运行稳定性,有利于低C/N条件下的高氨氮废水处理.

关键词：好氧颗粒污泥污泥生物炭微生物长期运行稳定性

土壤/沉积物中植酸对砷、磷形态转化和生物有效性影响综述

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生态与农村环境学报 2024年第4期40卷 449-460页

作者：吴博贤艾雯妍文思颖杨晓莉刘雪西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 西南林业大学环境修复与健康研究院云南昆明650224

砷(As)和磷(P)为同主族化学类似物,具有相似的化学性质和化学行为。As因赋存形态多变、极强的生物蓄积性及高毒性而被广泛关注,在土壤中主要以砷酸盐(As^(5+))形式存在。磷是植物必需营养元素,亦是引起土壤面源污染和水体富营养化的重... 详细信息

砷(As)和磷(P)为同主族化学类似物,具有相似的化学性质和化学行为。As因赋存形态多变、极强的生物蓄积性及高毒性而被广泛关注,在土壤中主要以砷酸盐(As^(5+))形式存在。磷是植物必需营养元素,亦是引起土壤面源污染和水体富营养化的重要因子。土壤中磷主要以有机磷形式存在,占比40%~95%。其中植酸是重要组成部分,占总磷的20%~50%,占有机磷的50%~80%。植酸分子含有6个磷酸基团和12个可解离质子,因此可通过螯合、置换、酸化等作用强烈影响土壤中砷和磷的赋存形态和生物有效性。明确土壤中植酸对砷和磷赋存形态转化与释放的影响、过程与作用机制,对有效阻控土壤和水体砷、磷污染具有重要意义。该研究总结了土壤中砷、磷和植酸的含量、来源与赋存形态,重点阐述植酸对砷、磷赋存形态转化、生物有效性变化的影响与机制,可为降低土壤和沉积物砷、磷污染提供参考。

关键词：土壤植酸砷磷形态转化生物有效性

有机酸活化植酸-矿物络合物的作用机制与影响因素综述

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生态与农村环境学报 2024年第9期40卷 1167-1178页

作者：曹兴圆杨晓莉毛佳璇马露冉刘雪西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224 西南林业大学环境修复与健康研究院云南昆明650224

植酸(myo-inositol hexakisphosphate,肌醇六磷酸)是一种有机磷类化合物,是土壤磷库的重要组成部分,占土壤有机磷的50%~80%,总磷的20%~50%。然而,植酸分子含有6个磷酸基团,具有强络合能力,极易被土壤矿物(针铁矿、赤铁矿、勃姆石等)吸... 详细信息

植酸(myo-inositol hexakisphosphate,肌醇六磷酸)是一种有机磷类化合物,是土壤磷库的重要组成部分,占土壤有机磷的50%~80%,总磷的20%~50%。然而,植酸分子含有6个磷酸基团,具有强络合能力,极易被土壤矿物(针铁矿、赤铁矿、勃姆石等)吸附形成难溶性或不溶性络合物,导致生物可利用性极低。植酸-矿物络合物的形成及稳定性决定了植酸被活化和利用的难易程度,该过程受植酸浓度、pH值、环境温度、络合方式、参与配位的磷酸基团数、吸附亲和力及土壤矿物种类等因素的影响。植物根系和微生物分泌的有机酸(柠檬酸、草酸等),可通过竞争吸附、络合、溶解等方式活化络合物中的植酸,并释放与植酸络合的矿质元素,提高土壤中磷和矿质元素的生物可利用性,对减少外源磷肥施用和降低磷流失污染风险具有重要的现实意义。因此,本文通过综述土壤中植酸-矿物络合物的形成过程与影响因素(植酸浓度、环境介质pH值、环境温度)、稳定性及其影响因素(络合方式、矿物类型),重点阐述有机酸活化植酸-矿物络合物的机制(配体交换、竞争吸附、氢键作用、溶解作用等)、效率及影响因素(络合物种类、稳定性及植酸吸附密度,有机酸种类与浓度,环境pH值),以期为提高土壤内源植酸磷的生物有效性和利用率提供理论依据和技术参考。

关键词：植酸盐有机酸活化作用机制影响因素

西双版纳热带森林土壤有机碳积累-分配动态对蚂蚁筑巢活动的响应

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生态环境学报 2024年第1期33卷 35-44页

作者：王郑钧王邵军肖博解玲玲郭志鹏张昆凤张路路樊宇翔郭晓飞罗双夏佳慧李瑞杨胜秋兰梦杰西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

蚂蚁筑巢能够通过影响土壤微生物及理化环境而直接或间接调控土壤有机碳各组分积累及分配动态。以西双版纳崖豆藤热带森林群落为研究样地,测定蚁巢和非巢地土壤碳库组分(总有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳)含量及分配(易氧化有机... 详细信息

蚂蚁筑巢能够通过影响土壤微生物及理化环境而直接或间接调控土壤有机碳各组分积累及分配动态。以西双版纳崖豆藤热带森林群落为研究样地,测定蚁巢和非巢地土壤碳库组分(总有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳)含量及分配(易氧化有机碳/总有机碳、微生物生物量碳/总有机碳)的时空动态,分析蚂蚁筑巢引起热带森林土壤性质改变对有机碳组分积累与分配的影响特征。结果表明,1)蚂蚁筑巢显著促进土壤总有机碳及各组分含量的积累(P环境(微气候、酸碱性、通气性)和土壤氮库(铵氮)的状况,进而对土壤有机碳组分积累及组分分配产生重要影响。

关键词：蚂蚁筑巢活性碳组分碳积累碳分配西双版纳热带森林

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林下三七种植对土壤微生物群落的影响

微生物学通报 2024年第6期51卷 1995-2012页

作者：李京豪黎建强高朗周云西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

【背景】目前,林下三七种植对林地土壤的理化性质及其土著微生物群落结构和功能产生影响的研究比较匮乏。开展林下三七种植对土壤微生物群落影响的研究将对林下三七种植产业发展具有重要的科学指导意义。【目的】分析林下不同生长期的... 详细信息

【背景】目前,林下三七种植对林地土壤的理化性质及其土著微生物群落结构和功能产生影响的研究比较匮乏。开展林下三七种植对土壤微生物群落影响的研究将对林下三七种植产业发展具有重要的科学指导意义。【目的】分析林下不同生长期的三七种植地在雨季、旱季的土壤微生物群落变化特征,阐明林下土壤微生物群落对于三七种植过程的响应规律及其关键影响因子。【方法】选择未种植三七的人工自然林地土壤为对照,以不同生长期的三七种植林地土壤为研究对象,运用高通量测序技术和生物化学分析方法,对林下三七种植过程中林地土壤微生物群落的动态变化进行研究,并在此基础上采用冗余分析法分析土壤微生物群落变化的驱动因子。【结果】自然对照林地和三七种植林地土壤中优势细菌种群以变形菌门(Proteobacteria)为主,优势真菌种群以担子菌门(Basidiomycota)为主,并且有益微生物门和属的相对丰度都呈现增加趋势。自然对照林地中土壤真菌和细菌特有属的个数最少,而两年生三七种植林地土壤真菌和细菌特有属的个数最多,三年生三七种植林地土壤Chao1和ACE指数最高;主坐标分析(principal coordinate analysis,PCoA)结果显示,三七种植林地土壤微生物组成的分布区范围随着种植年份的增加出现偏移,且分布圈范围呈逐年缩小趋势;相较于雨季,旱季土壤微生物组成的分布范围整体表现为更紧密的特征。冗余分析(redundancy analysis,RDA)表明,土壤中全磷和酸性磷酸酶是影响三七种植林地土壤微生物群落变化的主要驱动因素。【结论】林下三七种植过程显著改变了种植地土壤微生物的组成,随着种植年份增加微生物组成分布的范围表现出了逐步偏移和收缩的趋势,雨旱季交替加速了三七种植林地土壤微生物群落组成与结构的分化过程。全磷和酸性磷酸酶是影响土壤微生物群落的主要环境因子。

关键词：三七林下种植微生物群落高通量测序环境因子

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环境介质中防晒剂的残留与毒性研究进展

中国环境监测 2024年第4期40卷 19-29页

作者：焦蒙杨娟西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

紫外线辐射可引起短期皮肤晒伤、长期皮肤红斑和色素沉着等健康问题,甚至导致皮肤癌等严重病变。为减弱紫外线辐射造成的伤害,防晒剂被添加进各种产品中。综述了近10年来紫外防晒剂在水环境( 详细信息

紫外线辐射可引起短期皮肤晒伤、长期皮肤红斑和色素沉着等健康问题,甚至导致皮肤癌等严重病变。为减弱紫外线辐射造成的伤害,防晒剂被添加进各种产品中。综述了近10年来紫外防晒剂在水环境(环境介质中的暴露水平研究结果,讨论了环境中防晒剂的毒性效应,包括遗传毒性、生殖发育毒性、内分泌干扰毒性、联合暴露毒性以及降解产物毒性,并展望了该领域未来的研究方向,以期为防晒剂的安全使用和科学管控提供参考。

关键词：防晒剂污染水平毒性效应

西双版纳热带森林恢复对土壤反硝化N_(2)O排放的影响

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西北林学院学报 2024年第2期39卷 97-105页

作者：张路路王邵军张昆凤樊宇翔解玲玲肖博王郑钧郭志鹏郭晓飞罗双李瑞夏佳慧杨胜秋兰梦杰西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

为探明热带森林恢复对土壤反硝化N_(2)O排放时空动态的影响,选择西双版纳热带森林不同恢复阶段白背桐(Mallotus paniculatus)、崖豆藤(Mellettia leptobota)、高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落为研究对象,反硝化N_(2)O排放及微生物多样... 详细信息

为探明热带森林恢复对土壤反硝化N_(2)O排放时空动态的影响,选择西双版纳热带森林不同恢复阶段白背桐(Mallotus paniculatus)、崖豆藤(Mellettia leptobota)、高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落为研究对象,反硝化N_(2)O排放及微生物多样性分别采用“纯氧法抑制反硝化”和高通量测序测定,并分析其与土壤化学性质之间的关联特征。结果表明,1)热带森林恢复显著影响土壤反硝化N_(2)O排放速率(P崖豆藤(251.38±28.37)>白背桐(193.45±26.76)。2)反硝化N_(2)O排放速率具有显著的时空变化,季节动态表现为湿季(6月和9月)显著高于干季(3月和12月),且干湿季变幅表现为白背桐(2.94倍)>高檐蒲桃(2.50倍)>崖豆藤(2.22倍);垂直变化随土层加深逐渐降低。3)不同恢复阶段土壤水分、微生物生物量碳及Shannon多样性对反硝化N_(2)O排放速率的解释量随恢复年限呈增加趋势,其大小顺序分别为:高檐蒲桃(68.77%,70.45%,97.87%)>崖豆藤(62.54%,57.16%,96.8%)>白背桐(54.56%,46.46%,93.17%)。4)主成分分析表明,土壤有机碳、易氧化有机碳、Shannon指数、含水率、微生物量碳是调控土壤反硝化N_(2)O排放的主控因子,而全氮、硝态氮、铵态氮、水解氮、Chao指数、Simpson指数的贡献次之。热带森林恢复通过影响土壤反硝化微生物Shannon多样性、水分及碳库组分含量,进而调控反硝化过程的N_(2)O排放的时空动态。

关键词：热带森林次生演替反硝化作用反硝化微生物 N_(2)O排放

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营养调控影响滇杨幼苗镉积累的效应模型分析

生态环境学报 2024年第3期33卷 460-468页

作者：刘楚天郭栋栋侯磊梁启斌王艳霞施艳婷戚艳娥西南林业大学生态与环境学院云南昆明650224

营养调控是强化植物修复效率的重要手段。滇杨(Populus yunnanensis)作为修复土壤镉(Cd)污染的重要候选树种,Cd耐受能力较强,但Cd积累量不高。以滇杨为研究对象,采用“3414”试验设计,开展氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素四水平(0、100、200... 详细信息

营养调控是强化植物修复效率的重要手段。滇杨(Populus yunnanensis)作为修复土壤镉(Cd)污染的重要候选树种,Cd耐受能力较强,但Cd积累量不高。以滇杨为研究对象,采用“3414”试验设计,开展氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素四水平(0、100、200、400 mg·kg^(-1))共15个处理的营养调控盆栽试验。通过肥料效应模型推算最佳施肥量、最大Cd积累量以及提升滇杨Cd积累量的最佳施肥方案。结果表明,施加N、P、K均能提升Cd胁迫下滇杨的生物量,提升比例为70.5%-132%,生物量随N、P和K浓度增加而呈现先增加后降低趋势,均在200 mg·kg^(-1)时达到最大值,施N对生物量的促进最显著。滇杨Cd积累量受N影响最大,其次为P,再次是K。无N处理(N0P0K0、N0P2K2)的Cd积累量最低,高N、高P处理(N2P4K2、N4P2K2)的Cd积累量最高。一元模型拟合结果显示,N以374.704 mg·kg^(-1)施加时可获得最大Cd积累量(2.168 mg·pot^(-1)),拟合方程为y=-0.0000090x^(2)+0.0067x+0.92;二元模型拟合时,N、P分别按344.125、278.633 mg·kg^(-1)施加时Cd积累量较大,达到2.057 mg·pot^(-1),拟合方程为y=0.091+0.0090x_(1)+0.0028x_(2)-0.000021x_(1)x_(2)-0.0000047x_(1)^(2)+0.0000074x_(2)^(2);三元模型拟合时,N、P、K分别按468.911、46.774、305.529 mg·kg^(-1)施加时Cd积累量较大,拟合方程为y=0.81+0.0025x_(1)-0.0015x_(2)+0.0029x_(3)+0.000012x_(1)x_(2)-0.0000065x_(2)x_(3)-0.000017x_(1)x_(3)+0.000011x_(2)^(2)+0.0000015x_(3)^(2)。结合实际最大处理(N4P2K2)与模型拟合结果,推荐基质营养背景下最佳施肥方案为:N 374.704 mg·kg^(-1)+P_(2)O_(5)200.000 mg·kg^(-1)+K_(2)O 200.000mg·kg^(-1)。由冗余分析可知,滇杨Cd积累量与生物量、土壤速效N、速效P呈正相关,与pH、速效K呈负相关,说明营养调控可通过改变滇杨生物量以及土壤性质影响Cd积累。研究结果可为滇杨修复Cd污染土壤的应用实践提供科学依据。

关键词：滇杨植物修复镉污染土壤氮磷钾镉积累模型分析

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铁锰固废促进污泥堆肥进程及其腐殖化特性

环境科学与技术 2024年第3期47卷 219-227页

作者：叶富英彭语欣刘树根田森林吕学斌昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650500 天津大学环境科学与工程学院天津300350

利用铁锰类工业固废提升污泥堆肥腐殖化程度,可实现污泥与工业固废的协同处理与资源化利用。文章以污水厂脱水污泥为对象,添加铁锰冶炼渣或铁锰尾矿开展15 d堆肥试验,探究了污泥堆肥的腐殖化进程及特性。将铁锰固废添加至污泥类有机质... 详细信息

利用铁锰类工业固废提升污泥堆肥腐殖化程度,可实现污泥与工业固废的协同处理与资源化利用。文章以污水厂脱水污泥为对象,添加铁锰冶炼渣或铁锰尾矿开展15 d堆肥试验,探究了污泥堆肥的腐殖化进程及特性。将铁锰固废添加至污泥类有机质固体废物中,堆体升温速率更快,50℃以上高温期可达96 h;堆肥处理15 d后,HA/FA均不低于1.0,种子发芽指数GI达到100%以上。堆肥产物除As外,其他重金属含量均低于《农用污泥污染物控制标准》(GB 4284-2018)A级标准限值,堆肥产物适于园地、牧草地、不种植食用农作物耕地使用。添加铁锰冶炼渣的堆肥产物多酚氧化酶、脱氢酶活性最高分别达到2.2μmol/(h·g)、13.5 mg/(d·g),水溶性有机碳含量明显上升,铁锰冶炼渣有利于有机质中间组分向胡敏酸类大分子物质转化,在保留碳素、氮素的同时,提高堆肥稳定性和腐熟度。

关键词：脱水污泥铁锰固废高温堆肥腐殖化土地利用