环境科学技术及资源科学技术

刘维涛，周启星

环境科学技术及资源科学技术

不同土壤改良剂及其组合对降低大白菜镉和铅含量的作用

刘维涛，周启星

不同土壤改良剂及其组合对降低大白菜镉和铅含量的作用。目的：近年来，我国菜地土壤受到不同程度的重金属污染，其中尤以镉和铅污染最为严重。本研究在之前大白菜低积累品种筛选的基础上，通过盆栽试验探讨了单一改良剂和不同改良剂组合对大白菜品种吸收和积累重金属的影响，以期筛选到具有较好效果的改良剂或其组合，从而能够更好地促进大白菜在Cd和Pb污染土壤上安全生产。方法：供试大白菜品种为北京新3号（Cd低积累品种）、北京小杂56（Cd高积累品种）、福星80（Pb低积累品种）和绿星大棵菜（Pb高积累品种）。土壤改良剂为鸡粪、过磷酸钙和熟石灰。Cd和Pb分别设置9个处理，每个处理3次重复。具体实验设计为：CK（对照），Cd（5 mg·kg－1）/Pb（1500 mg·kg－1），Cd/Pb＋石灰（2g·kg－1），Cd/Pb＋鸡粪（20g·kg－1），Cd/Pb+过磷酸钙（10g·kg－1），Cd/Pb+石灰＋鸡粪，Cd/Pb＋石灰＋过磷酸钙，Cd/Pb＋鸡粪＋过磷酸钙和 Cd/Pb＋石灰＋鸡粪+过磷酸钙。将准确称量的各个改良剂均匀拌入预先装入2.5 kg土壤的塑料盆（直径＝20cm，高＝15cm），平衡3个月后，将经过消菌处理的白菜籽直接播种于盆中。待种子发芽一周后，根据白菜幼苗的大小和长势情况间苗，每盆最后定苗为2株。待白菜生长9周成熟后，按照根和地上部两部分采集样品，分别用自来水充分冲洗以去除粘附于植物样品上的泥土和污物，然后再用去离子水冲洗，之后在烘干前先在105℃下杀青30min，然后在70℃下于烘箱中烘至恒重，用粉碎机粉碎过60目筛。土壤有效Cd 采用DTPA-CaCl2-TEA提取，原子吸收分光光度计（AAS Hitachi180-80）测定。植物样品采用12 mL混合酸HNO3-HClO4（87∶13，V/V）消化，原子吸收分光光度计测定其中的重金属含量。为保证处理和测定的准确性，采用茶叶标样（GSS-3）作为质控标准。结果：（1）不同改良剂对大白菜生物量的影响：不同的大白菜品种对于不同改良剂处理的响应不同，但投入改良剂总体上增加了大白菜根部和地上部的生物量。（2）不同改良剂对大白菜Cd和Pb含量及积累量的影响：投入不同改良剂后，北京新3号和北京小杂56地上部的Cd含量均显著降低（P＜0.05）。其中，北京新3号在加入石灰＋鸡粪＋过磷酸钙后，地上部 Cd含量达到最小值0.65 mg·kg－1。相似地，福星80和绿星大棵菜地上部的 Pb含量也在加入改良剂后显著降低，且均在加入石灰＋鸡粪＋过磷酸钙后，地上部 Pb含量达到最小值，分别为1.25和1.95 mg·kg－1。（3）不同改良剂对土壤pH值和Cd有效态的影响：投加改良剂后，土壤的pH值均有所升高。加入石灰＋鸡粪＋过磷酸钙后，土壤pH值增加了2.49，达到了最大值8.89，而土壤中的有效态 Cd的含量也在投加改良剂后有所降低，投加石灰＋鸡粪＋过磷酸钙后，土壤中有效态Cd的含量达到最小值1.95 mg·kg－1。结论：施用改良剂对大白菜的生长具有促进作用。施用改良剂可显著降低大白菜地上部中Cd和Pb的含量。在投加Pb1500 mg·kg－1后，福星80和绿星大棵菜在加入石灰＋鸡粪＋过磷酸钙后，其地上部Pb含量均小于2.0 mg·kg－1，可以满足大白菜在Pb（＜1500 mg·kg－1）污染土壤上的安全生产。施用改良剂可升高土壤的 pH值和降低土壤中的有效态Cd，其中加入石灰+鸡粪+过磷酸钙效果最佳。

来源出版物：环境科学学报,2010,30(9):1846-1853

入选年份：2014

我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析

曹云者，柳晓娟，谢云峰，等

摘要：关于我国表层土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）的含量、组成及来源分析的报道很多，但大部分都是针对某一地点或地区的研究，关于我国土壤中PAHs总体分布情况的研究很少。为全面了解我国表层土壤中多环芳烃组成及含量特征，本文收集了多年来有关我国表层土壤中多环芳烃含量的110篇国内外学术文献，从中提取了土壤中16种多环芳烃以及总多环芳烃（ΣPAHs）的含量数据，研究区域覆盖14个省、3个直辖市、2个自治区和1个特别行政区，从土壤多环芳烃的含量分布、组成特征以及区域性差异等几个方面，较为系统地分析了全国土壤多环芳烃的总体污染状况及规律。通过对140组数据进行分析，主要获得以下 5方面的研究结果：（1）我国表层土壤 ΣPAHs的含量中位值为580 μg·kg－1；16种多环芳烃中二氢苊（Any）的中位值最小（2.73 μg·kg－1），荧蒽（Fla）的中位值最大（57.05 μg·kg－1）。（2）相比其他国家，我国土壤 PAHs含量处于较低水平；但相比我国土壤ΣPAHs的本底值，超过本底值的土壤样品高达97.2%，表明我国绝大部分土壤已受到人为影响；因此，我国土壤 PAHs的污染现状值得关注。（3）从 PAHs的组成来看，菲（Phe）、Fla和芘（Pyr）的相对含量较高，分别占到总体的17.59%、16.22%和10.41%，而苊（Ane）、Any和二苯并（a，h）蒽（Daa）的相对含量较低，分别只占总体的1.26%、0.78%和1.85%；依据环数来划分，则4～6环 PAHs的相对比例较高，占 68.53%。（4）从不同区域的含量分布来看，我国表层土壤中ΣPAHs平均含量的分布趋势为东北＞华北＞华东＞华南＞华中。土壤中多环芳烃的含量表现为东北老工业基地＞京津地区＞长三角地区＞珠三角地区，该结论与区域经济发达程度相吻合。东北地区表层土壤中ΣPAHs的含量显著高于除华北地区以外的其他3个地区（P＜0.05），华北地区显著高于华南和华中地区（P＜0.05），东北地区土壤中ΣAHs的含量约是华中地区的6倍，造成如此差异的原因可能和气候条件的地理性差异以及产业结构的区域性分布有关。（5）从污染源类型来看，污染源类型的差异对土壤中PAHs的含量影响很大，面源与点源污染表层土壤中ΣPAHs的平均含量分别为317.3 μg·kg－1和1812.95 μg·kg－1；我国面源污染土壤中16种 PAHs含量的中位值范围在2.40～47.30 μg·kg－1；点源污染土壤其范围在19.925～366.075 μg·kg－1；点源污染表层土壤多环芳烃的含量无论是ΣPAHs还是单种PAHs的含量均显著高于面源污染的土壤（P＜0.01）。我国现行土壤环境质量标准中并未包含多环芳烃这类物质，上述研究结果可为土壤环境质量标准制修订及全国和区域土壤环境质量评价提供参考：（1）通过掌握不同地区的含量分布数据，可在一定程度上为我国标准取值的合理性判定提供依据；（2）不同种类的多环芳烃毒理学特性差异很大，因此，明确其组成特征，有助于合理估计该类混合物的毒理学特性和风险，从而制定科学合理的基于风险的标准取值；（3）明确不同污染源类型（点源污染和面源污染）土壤的多环芳烃含量特征，有助于为建立区别土壤用途的标准提供参考。

来源出版物：环境科学学报,2012,32(1):197-203

入选年份：2014

北京温榆河流域微生物污染调查研究

杨勇，魏源送，郑祥，等

摘要：随着工业化和城市化进程的加快，我国河流水质普遍受到了不同程度的污染。微生物指标对于河流水质评价具有重要作用，虽然《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）仅规定了粪大肠菌群的浓度指标，但目前我国河流水质评价指标体系以常规理化指标为主，甚少考虑微生物指标。如考虑粪大肠菌群指标，则我国有相当一部分河流的水质难以达到规定的水环境质量标准。显而易见，为了更好地促进河流水质管理，今后我国需要从理化指标和微生物指标全面评价河流水质。因此，本研究以我国的典型城市河流——北京温榆河为调查对象，从指示菌和病毒指示物两方面入手，选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体等常见的指示微生物，通过为期一年多的现场采样调查，考察温榆河流域的微生物污染时空分布特征，以期为今后我国河流的水质评价和微生物污染控制提供科学依据。研究结果表明，除了有机污染和富营养化问题外，温榆河流域的微生物污染非常突出，上下游微生物浓度差异显著（P＜0.05）。温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染，微生物浓度波动幅度较大，例如，粪大肠菌群浓度为2.70～6.73 mg/L，沿途并没有稳定衰减，这可能由于微生物在自然衰减的同时又有新的污染源汇入；受清河、坝河等排水河道的影响，温榆河下游普遍遭受了严重的微生物污染，粪大肠菌群浓度均值高达 6.80 mg/L以上，平均超出地表水Ⅴ类水质标准（GB3838—2002）两个数量级，病原微生物风险的可能性较大。SC噬菌体和 F噬菌体的调查结果表明，温榆河上游受到病毒污染的可能性较小，而清河与温榆河下游SC噬菌体的检出量较高，表明其可能受到了病毒污染。温榆河以城市污水处理厂排水和流域分散性污水等非常规水源补给为主，例如，清河污水处理厂排水量与温榆河干流来水量之比高达1.5。统计分析结果表明，温榆河微生物污染主要受到污水处理厂排水及沿岸分散污水的影响，季节因素和自然衰减的作用不显著（P＞0.05），而污水处理厂排水是微生物污染的主要来源，超负荷运行和消毒等深度处理工艺的缺乏导致了低下的微生物去除效果。同国内外主要河流的微生物污染状况相比，温榆河处于微生物高污染水平，这将给温榆河流域的地下水水质以及沿岸农作物种植带来一定的风险。今后我国应采用理化指标和微生物指标全面评价河流水质。防范温榆河的微生物污染风险，需要加大沿岸分散污水的截污与处理力度，大力建设和升级改造污水处理设施，提高污水处理率和排放达标率，大幅削减入河污染负荷；从支流入手，加快河流生态治理与修复，逐步恢复河流生态系统与功能，维护河流生态健康；建立病原微生物风险预警体系，加强河流和地下水的微生物污染监测。

来源出版物：环境科学学报,2012,32(1): 42996

入选年份：2014

上海秋季典型大气高污染过程中有机碳和元素碳的变化特征

周敏，陈长虹，王红丽，等

摘要：目的：含碳气溶胶是大气气溶胶中的重要部分，一般占 PM2.5的20%～50%，因其直接、间接辐射强迫和对人体健康的影响而受到人们的广泛关注。然而，人们对灰霾天期间一次污染物的污染累积率和二次污染的转化率并不完全清楚。本研究利用在线观测手段，对上海市秋季典型灰霾过程中细粒子的质量浓度和含碳气溶胶进行连续观测，重点分析了灰霾期间 PM2.5和含碳气溶胶的时间变化特征以及含碳气溶胶的污染累积和二次生成，以期更好地掌握上海秋季大气灰霾特征，为大气污染防控提供科技支撑。方法：观测时间为2011年10月1日—10日，观测地点上海市徐汇区上海市环境科学研究院培训楼 5 楼楼顶（31°10′ N，121°25′ E），测点离地高度约15 m。PM2.5中的有机碳（OC）和元素碳（EC）浓度采用Sunset Laboratory Inc的碳分析仪测量。碳分析仪的采样分析周期为 60min，采样流量为8 L·min－1。PM10、PM2.5、PM1.0的质量浓度采用 Thermo Fisher公司生产的β射线颗粒物监测仪测量，时间分辨率为1 h。观测参数还包括臭氧、能见度、湿度、温度、辐射强度等因子。讨论：大气灰霾期间（10月6日—8日）PM2.5中有机碳（OC）和元素碳（EC）的质量浓度分别为（20.38±7.11）μg·m－3和（4.07±1.97）μg·m－3。对观测期间 OC和 EC浓度增长率的时间变化分析可以发现，灰霾期间 OC和 EC的增长率较灰霾天起始点（10月1日9点）分别增长了为（641±258）%和（409±246）%，OC的增长率高于EC。用GEC表示污染累积率，GOC表示污染累积与二次转化之和，（GOCGEC）则可代表二次转化率。灰霾期间（GOC-GEC）为（232±125）%，本次污染过程中OC和EC的污染累积与二次生成作用分别占 63.8%和36.2%，污染过程以累积为主。对大气灰霾和非霾期间OC/EC比值与O3的对应关系可以发现，灰霾期间OC/EC与O3具有良好的线性关系，呈正相关，说明灰霾天气期间OC浓度升高与含碳组分的光化学氧化有关；而非霾天气期间 OC/EC比值与O3的相关性较弱，则说明OC更多的来自一次排放。研究还发现，灰霾天气期间白天 O3最大浓度显著高于非霾天气，而夜间 O3浓度却低于非霾天气，这与白天 NO2光解生成 O3并在静稳天气条件下累积以及夜间NO的滴定作用消耗O3等因素有关。灰霾期间，夜间大气氧化能力较弱，O3浓度趋近于 0 ppbv时，OC/EC的平均比值为 4.01±0.40，该比值基本上指示了在大气氧化能力较弱时一次污染源排放的OC/EC混合比。采用OC/EC最小比值法计算得到灰霾天气和非霾期间PM2.5中的 SOC 浓度为1.64～17.96 μg·m－3和 0.25～2.83 μg·m－3，分别占有机碳（OC）的10.7%～66.7%和9.2%～52.5%，灰霾天气SOC/OC的比例高于非霾期。结论：灰霾期间，PM2.5中的OC和EC的质量浓度显著高于非霾天，且OC浓度的增长率高于EC，该污染过程OC和EC的污染累积与二次生成分别占63.8%和36.2%，污染过程以累积为主。灰霾期间，PM2.5中OC/EC与O3具有良好的线性关系，呈正相关，OC浓度升高与含碳组分的光化学反应有关，而非霾期OC更多的可能来自一次排放。灰霾期夜间O3浓度趋近于0 ppbv时，OC/EC的平均比值为 4.01±0.40，该值基本上指示一次污染源排放在大气中 OC/EC的混合比。灰霾天和非霾天PM2.5中SOC/OC的比值分别为10.7%～66.7%和9.2%～52.5%，灰霾天SOC/OC的比例高于非霾期。

来源出版物：环境科学学报,2013,33(1):181-188

入选年份：2014