王占华[1]2004年在《四种常见农药对土壤呼吸作用的影响及其危害性评价》文中提出长期以来，人们把测定土壤呼吸作用强度看作是衡量土壤微生物总的活性或作为评价土壤肥力的指标之一。随着农药种类和用量日益增多，在新农药开发和使用中，研究农药对土壤微生物呼吸作用强度的影响，已成为不少国家评价农药生态环境安全性的一个重要指标。目前，对大田和大棚蔬菜生产过程中农药污染的差别及农药对土壤呼吸作用的影响尚不十分清楚，开展此方面的研究更有实际意义。因此，本论文选取多菌灵、百菌清、吡虫啉、万灵为受试农药，用密闭直接吸收法测定了农药对叁种土壤（农田土、大棚土和校园土）呼吸作用的影响；讨论了农药种类、浓度、土壤条件的改变引起的土壤呼吸作用强度的变化及土壤呼吸量与土壤中细菌数量变化的关系；确定了农药的毒性等级和危害系数，为农药使用的环境安全性评价提供科学依据。实验结果表明：多菌灵对农田土、大棚土和校园土土壤呼吸均有激活作用；百菌清、吡虫啉和万灵对农田土和大棚土的土壤呼吸有激活作用，而对校园土的土壤呼吸有抑制作用。在实验浓度范围内，农药对农田土壤呼吸激活作用的顺序为百菌清＞多菌灵＞万灵＞吡虫啉。浓度为1mg/kg和10mg/kg的农药对大棚土壤呼吸激活作用的顺序分别为多菌灵＞万灵＞吡虫啉＞百菌清、多菌灵＞吡虫啉＞百菌清＞万灵；除百菌清外，浓度为100mg/kg的农药对大棚土壤呼吸激活作用的顺序为多菌灵＞万灵＞吡虫啉。农药对校园土壤呼吸的抑制作用顺序分别为：万灵＞吡虫啉＞百菌清（1mg/kg）；百菌清＞吡虫啉＞万灵（10mg/kg）；万灵＞百菌清＞吡虫啉（100mg/kg）。多菌灵和百菌清对土壤细菌数量的影响与对土壤呼吸作用的影响趋势基本一致；吡虫啉和万灵对土壤细菌生长起激活作用，对土壤呼
黄晓梅[2]2007年在《乌鲁木齐市蔬菜有机磷农药污染及农药对土壤呼吸影响的安全性评价》文中进行了进一步梳理通过对乌鲁木齐市上市蔬菜(包括常规蔬菜和无公害蔬菜)中有机磷农药污染状况调查与评价,以及试验了几种有机磷农药对土壤呼吸的影响,结果表明:1无公害蔬菜合格率达97%,常规蔬菜的合格率只有86.7%。2.常规蔬菜中,不同蔬菜种类农药残留量超标率顺序为叶菜类>甘蓝类>白菜类>瓜类。3.常规蔬菜中农药超标率顺序为敌敌畏>毒死蜱>甲胺磷>甲拌磷。4.夏季蔬菜超标率为15.7%,冬季超标率为10.5%,冬、夏季蔬菜农药残留量平均超标率为13.3%。5.MRL值计算表明:通过食用蔬菜9种有机磷农药的进入人体的最大摄入量远小于其ADI值。这说明我们日常生活中食用蔬菜对人体来说是相对安全的。6.四种农药(敌敌畏、毒死蜱、甲胺磷和甲拌磷)对大田土均产生激活作用。7.除甲拌磷和1 mg·kg-1、10 mg·kg-1的敌敌畏对大棚土产生激活作用外,其余浓度的农药对大棚土产生抑制作用。8.四种浓度的敌敌畏对校园土均产生抑制作用。9.除1 mg·kg-1的甲胺磷产生激活作用外,其余浓度的甲胺磷对校园土产生抑制作用。10.除100 mg·kg-1的甲拌磷产生抑制作用外,其余浓度的甲胺磷对校园土产生激活作用。11.除1 mg·kg-1的毒死蜱产生抑制作用外,其余浓度的甲胺磷对校园土产生激活作用。12.通过毒性评价,除1 mg·kg-1敌敌畏、甲拌磷和毒死蜱对大田土壤的微生物为中等危害以外,其余的受试农药及浓度对土壤微生物低毒或无实际危害。
李远航[3]2008年在《新化学物质生态毒理学评估与立邦漆分析》文中认为20世纪以来,随着工业革命的突飞猛进,极大地改变了人类社会发展的进程。使人们在享受着工业文明创造的丰硕果实的同时,也面临和遭受着环境污染和生态破坏的危害。有毒有害化学品问题已成为一个重要的全球环境问题,引起了世界各国的重视,在业界更加关注其对生态环境以及对人类健康的影响。因此,对有毒化学物质的生态毒理学评估,尤其是对新化学物质的生态毒理学评估管理已经成为国内外学术界的热点。为防止环境污染,保障人体健康,保护生态环境,我国于2003年9月12日由国家环境保护总局颁布了《新化学物质环境管理办法》,并于2003年10月15日开始实施新化学物质生产前或进口前申报登记制度。为了贯彻《新化学物质环境管理办法》,规范新化学物质危害的评估工作,国家环境保护总局于2004年4月13日批准并于2004年6月1日起实施《新化学物质危害评估导则》。这标志着我国在化学品管理领域进入了一个新的时代。但相对于发达国家而言,我国新化学物质管理工作起步较晚,在新化学物质环境管理实施过程中还有许多工作要改进和完善。本文通过对国内外新化学物质评估的相关资料查询的基础上,学习、掌握国家环保总局颁布的《新化学物质环境管理办法》,以及2004年4月13日发布的《新化学物质危害评估导则》,重点讨论了新化学物质生态毒理学评估的重要意义。同时以市售流通的立邦漆作为一种新化学物质进行分析,进一步理解掌握《新化学物质环境管理办法》的内容和《新化学物质危害评估导则》的评估程序与相关过程的规范操作。立邦漆的主要化学成分有:钛白粉、苯乙烯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等。综合其各主要化学成分的理化特性及毒理学资料的研究,依据中华人民共和国《新化学物质危害评估导则》得出下列结论:1.钛白粉虽然在该新化学物质中含量最多,但按照《新化学物质危害评估导则》评估结果为不具有毒性。2.苯乙烯:按照《新化学物质危害评估导则》属于“实际上无毒”。刺激性:属于重度刺激。属于气体污染类别。在第一水平中要补充生物蓄积试验。苯乙烯易燃,从危害角度予以重视。3.丙烯酸丁酯:按照《新化学物质危害评估导则》,属于“实际上无毒”。刺激性:轻度刺激。在第一水平中要补充生物蓄积试验。此外丙烯酸丁酯易燃,遇明火、高热或与氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险,应引起关注。4.甲基丙烯酸甲酯:按照《新化学物质危害评估导则》属于“实际上无毒”。为有弱的刺激作用。5.甲基丙烯酸:按照《新化学物质危害评估导则》属于“实际上无毒”。出现鼻眼刺激。致突变性:无。DNA损伤:无。危险特性:遇明火、高热能引起燃烧爆炸。若遇高热,可能发生聚合反应,出现大量放热现象,引起容器破裂和爆炸事故。所以还应环境暴露预评估。6.致突变性和生殖毒性虽然导则中生态毒理学评估目前还没有评估标准但这些主要成分对人类健康的风险评估应该在今后的新化学物质管理中进行改进和完善。在新化学物质危害评估导则毒理学评估中生殖毒性用“致畸和后代生殖毒性试验”结果评估,本研究中立邦漆没有上述方法的数据;而致毒性评估规定用哺乳动物细胞体外染色体畸变试验结构,本文研究的立邦漆相关结果很难查到数据。因此,毒理学评估与生态毒理学评估的标准还应进一步细化,以利于新化学物质的管理。
张慧敏[4]2016年在《人类强烈影响地区土壤与灰尘中重金属的污染特征及风险评价》文中提出经济发展、人口膨胀及城市扩张极大地改变了我们赖以生存的自然环境,增加了对生态环境的污染。其中,重金属污染因其具有潜伏性、持久性、不可逆性和难修复性等特点,受到人们广泛关注。人为因素已被认为是土壤和灰尘中重金属污染的主要来源,但人类活动对土壤和灰尘等环境要素的重金属污染的具体影响机制仍有待研究。为深入了解人类活动影响土壤和灰尘重金属积累的内在机制,本论文以杭州市城区、杭州市城郊和杭州湾海积平原农区为例,分别研究了城市、城郊和农村人口密集区的土壤重金属污染特征;探讨了人类土地利用进程中土壤重金属含量的时间变化特征,剖析了城市环境中灰尘重金属的污染特性及其与区域土壤重金属污染的关系。同时,以磷肥施用为例,分析了农业活动对土壤重金属环境污染行为的影响机制;并通过对叁个区域的污染源、污染特点、污染强度等对比分析,探讨了不同强度人类活动对土壤和灰尘重金属污染的影响差异。论文对人类活动影响土壤和灰尘重金属积累的机制进行了较深入的分析,对指导区域环境污染控制具有一定的理论和现实意义。研究获得的主要结论如下:1.城市、城郊和农村人口密集区土壤重金属污染特征及生态风险通过科学布点,在杭州市城区、杭州市城郊和杭州湾海积平原农区分别采集50个、87个、66个土壤样品,进行土壤基本理化性质和重金属(Pb、Cd、Cu、Zn、Cr)全量分析;运用地积累指数法、污染负荷指数法、健康风险评价等方法进行生态风险评价和人体健康风险评价;采用相关分析、正交矩阵因子分析等方法进行土壤重金属源解析。研究表明,城市、城郊和农村人口密集区土壤Pb、Cd、Cu、Zn均存在不同程度的富集和人为扰动,但Cr的富集和人为扰动不明显。因土地利用的差异,土壤重金属对环境安全和人体健康的风险水平与其污染程度并不完全一致。研究区城市土壤重金属含量虽然高,但其对人体尚未产生致癌风险(CR=8.59E-07)。土壤Cd、Cu、Zn对人体均不产生非致癌风险,部分地区土壤Pb和Cr对人体存在非致癌风险。土壤重金属对人体致癌和非致癌风险都以"经口摄入"为主要暴露途径,儿童是高风险人群。城郊和农村人口密集区农地土壤生态风险较小,基本能满足无公害作物生长环境要求,但需要特别重视工业基地附近的Pb、Cd污染和经济作物种植基地的Cu、Zn污染。2.不同强度人类活动对土壤重金属污染的影响差异采用经典统计学、地统计学和地理信息系统等方法对城市-城郊-农村人口密集区土壤重金属积累特性进行分析和对比。结果表明,从城市、城郊到农村人口密集区,土壤重金属含量和变异程度总体上随着人类影响强度而梯度递减。其中,土壤Pb、Cd含量受人类强度影响比较明显;Cu和Zn含量受到一定程度的人类强度影响,农业生产方式对其影响更为突出;Cr含量基本不受人类强度影响,但与工业生产有一定关系。不同区域环境下人类活动影响土壤重金属积累的机制有所不同。城市土壤重金属含量主要受到土地利用类型、行政区划等因素影响,工业排放和交通运输是其主要来源;城郊农业土壤重金属含量受到距离市区远近、距离污染源位置、农业生产方式等因素影响,大气沉降、污灌、自然来源、农用物资等是其主要来源;农村人口密集区农地土壤重金属含量则主要与土壤利用时间、区域经济发展水平等有关。3.耕地利用进程中土壤重金属含量的时间变化特征针对杭州湾农村人口密集区,采用空间代替时间的方法,探索了近1000年来土壤重金属累积的时间变化规律,并分析了这一区域土壤污染的主要原因。结果表明,研究区耕地土壤重金属含量基本随土地利用时间的增加而增加。土壤重金属含量的增加一方面源于农业土壤自然演变,另一方面源于人类经济社会发展引起的污染源和污染程度的改变。土壤重金属年累积速率随着区域城镇化和社会经济发展速度加快而逐渐加快,1952年和1995年都是比较明显的转折点。土壤5种重金属含量在最近50年里的增加值都超过或约等于其在1952年之前1000年里的增加值之和。1995年后土壤重金属的年累积速率已达到历史最高水平。4.过量施用磷肥对土壤重金属环境污染行为的影响机制为了解过量施用磷肥对土壤重金属环境污染行为的影响机制,在实验条件下评估过量施用磷肥对土壤重金属迁移性的影响,并通过观测淋洗液酸碱性(pH)、电导率(EC)、溶解性有机碳(DOC)等参数的变化来探索施用磷肥影响土壤重金属迁移的反应机理。结果表明,过量添加磷能够增加土壤中Cu、Cd、Zn等重金属元素的垂直迁移,并证实了土壤DOC在Cu、Cd和Zn迁移中的关键作用。与之相反,淋洗液中Pb浓度与DOC浓度呈负相关,并随着磷水平的提高而减少。高水平磷处理下,土壤淋洗液中Cu、Cd和Zn浓度的增加,与金属-DOM配合体的形成紧密相关。而土壤淋洗液中Pb浓度的降低,可能由不可溶铅-磷结合体的形成所致。5.城市环境中灰尘重金属的污染特性在杭州市工业区、商服区、住宅区、风景旅游区及城郊农居点各设5个采样点作为室外灰尘样,并在每个采样点附近的居民房屋内采集一个室内灰尘样。结果表明,室内外灰尘中Pb、Cd、Cu、Zn均有较明显的富集和人为扰动,而Cr富集和扰动不明显。室内外灰尘中重金属积累的相关性和相似性源于二者之间的相互传播。室内灰尘重金属污染程度总体高于室外,其对人体的健康风险也总体高于室外。室内灰尘Cd、Pb对人体尤其是儿童产生的致癌风险和非致癌风险需引起特别重视。易流失性试验中,Pb、Cu、Cd、Zn在沉积物相中的比例平均分别为99.07%、95.65%、98.26%、98.89%,溶解态的比例平均在0.5%以下。说明室外地表灰尘中的重金属随降雨形成径流迁移,大多数经短距离搬迁后积累在城市周围的水体沉积物中,仅少部分以溶解态或悬浮态发生远距离迁移。但当灰尘被人体吸入体内后,有较高比例(>12%)重金属可在胃酸环境下溶解,从而危害人体健康。对城市灰尘和附近土壤重金属污染特性进行对比发现,在同一区域环境和人类影响强度下,城市灰尘和城市土壤主要污染元素基本一致,均以Pb、Cd、Cu、Zn污染为主,Cr污染不明显。土壤和灰尘Pb、Cd、Cu、Zn的分布规律总体上表现为:工业区、商服区>风景旅游区、住宅区>城郊,Cr在工业区含量最高。城市灰尘重金属含量总体高于土壤,其环境生态风险和人体健康风险也总体高于土壤。城市土壤和城市地表灰尘中重金属富集系数和有效性总体上随粒径减小而逐渐增加。
朱红伟[5]2004年在《污染土地开发中的阻碍因素分析》文中指出污染土地开发在我国还是一个新领域，本论文是国内首次对该问题进行研究，因此具有重要的现实意义。本论文由以下章节构成：引言介绍了写作的动机和论文的总体框架；第一章 分析了污染土地的相关概念；第二章 介绍了污染土地开发的背景；随之而写的下述各章是本文研究的主要内容，程它们是： 第叁章 分析了影响和阻碍污染土地开发的主要因素，这些因素包括市场的、政策的和技术的叁个方面的诸多因素，并在第随即而写的第四、五、六叁章中分别进行了详细的讨论； 第七章 总结了国外为推动污染土地开发所采取的措施和经验；第八章 分别介绍了美国、欧盟国家—如法国和德国、以及英国在污染土地开发方面的的情况；第九章 简要介绍了我国污染土地开发的实际情况；第十章 对我国的污染土地开发提出了一些建议。总之，本文的目的在于推动我国的污染土地之实际开发工作。
叶圣涛[6]2013年在《几种农药对黑斑侧褶蛙和泽陆蛙的遗传毒理效应研究》文中指出农药在农业生产中发挥了重要作用,在给人类带来了巨大经济利益的同时,也对生态环境造成了一定程度的污染。近年来,两栖类种群数量在全球范围内急剧减少,已有研究证明两栖类种群衰退与农药污染有关。本研究针对浙江省部分地区稻田生态系统内无尾两栖类物种多样性和优势种以及农药施用情况进行了初步调查,并在实验室内尝试采用遗传毒理的手段来分析和推测农药对稻田两栖类物种多样性的影响程度及其在优势种筛选中的作用强度。调查结果表明所样地内泽陆蛙(Fejervarya multistriata)为优势种,而黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculata)、金线侧褶蛙(Pelophylax plancyi)、饰纹姬蛙(Microhyla ornate)、中华大蟾蜍(Bufo bufo gargarizans)为非优势种,但稻田无尾两栖类种群密度与农药施用量之间并未表现出相关性。通过采用单细胞凝胶电泳技术(DNA损伤分析,也称彗星分析)和微核率实验来检测五种稻田内常用农药包括噻嗪酮、吡蚜酮、毗虫啉、乙草胺、丁草胺对泽陆蛙(优势种)和黑斑侧褶蛙(非优势种代表)红细胞的遗传毒性。结果表明两种稻田蛙类红细胞DNA损伤程度与五种常用农药浓度间的关系多数呈现剂量效应。五种农药均能够显着增加两种稻田蛙类的红细胞DNA损伤。最低浓度的叁种杀虫剂均能显着增加泽陆蛙的微核率,但是泽陆蛙微核率在不同浓度间无显着变化。两种除草剂中,丁草胺能刺激泽陆蛙红细胞微核率的显着增加,而乙草胺对泽陆蛙红细胞的微核率无显着作用。最低浓度的叁种杀虫剂不能显着增加黑斑侧褶蛙的微核率,而在不同浓度间黑斑侧褶蛙微核率则有显着变化。在一定浓度范围内,除草剂乙草胺和丁草胺能刺激黑斑侧褶蛙红细胞微核率的显着增加。总体来看,无论是否存在农药刺激,黑斑侧褶蛙红细胞微核率在数值上都普遍高于泽陆蛙,暗示其比优势种泽陆蛙染色体可能更加容易受损。该结果在一定程度上有助于解释稻田样地内泽陆蛙种群数量要大于黑斑侧褶蛙的现象。
欧晓明[7]2004年在《新农药硫肟醚的环境化学行为研究》文中研究说明硫肟醚,试验代号为HNPC-A9908,化学名称为O-(3-苯氧苄基)-2-甲硫基-1-(4-氯苯基)丙基酮肟醚,是国家南方农药创制中心湖南基地研制成功的首个具有我国自主知识产权的一种新型杀虫剂。 由于硫肟醚是一种新颖农药,有关母体及其相关类似物的环境行为与代谢降解研究甚为缺乏。因此,为了正确评价硫肟醚的环境安全性,在规模投产与推广应用之前全面了解硫肟醚在环境中的滞留、迁移和转化以及其对生态环境可能存在的潜在影响不仅属当务之急,而且十分重要。自2001年以来,作者对硫肟醚在作物和土壤中的残留消解动态、在土壤-水体系中的吸附、在水溶液中的水解、在水溶液和有机溶剂中的光解、土壤微生物降解及其与蛋白核小球藻的相互作用等方面进行了研究。根据其研究内容,全文分为下述八方面: 首先进行了文献综述,主要对该领域如农药吸附、水解、光解、生物降解及农药与小球藻的相互作用等方面的相关概念、理论和国内外研究现状以及硫肟醚的创制研究开发沿革进行了简要的介绍和评述。 第二、研究了硫肟醚在植物、水和土壤中的残留检测方法,并用该方法研究了硫肟醚在作物和土壤中的残留消解动态,结果表明:(1) 采用高效液相色谱建立了一种检测土壤和水中硫肟醚残留的方法。土壤样品用甲醇提取,二氯甲烷/氯化钠水溶液液-液分配,酸性氧化铝+硅胶混合柱净化,而水样直接用二氯甲烷萃取。当硫肟醚添加水平为0.1、1和5mg/L时,土壤和水样中硫肟醚的平均回收率分别为94.68%～103.7%和96.5%～100.03%,变异系数分别为2.63%～5.78%和2.14%～3.37%,最小检测浓度分别为0.025mg/kg和0.00625mg/L,符合农药残留检测的要求。(2) 在菜地中以使用剂量为2400mL/hm~2的10%硫肟醚水乳剂兑水于甘蓝生长期均匀喷施一次,施药后1h,硫肟醚在甘蓝和土壤中的原始沉积量分别为2.5412mg/kg和0.1986 mg/kg,半衰期分别为1.94d和4.96d,属于极易降解农药(T_(1/2)<30d)。(3) 在菜地中使用10%硫肟醚水乳剂,按推荐剂量1200mL/hm~2使用3次,距最后一次施药间隔时间分别为3d和7d时,硫肟醚在
周杜挺[8]2006年在《7种杀虫剂及其混用对稻田水生动物和土壤动物影响的研究》文中研究表明长期大量使用化学杀虫剂破坏了有害生物种群的自然调控，影响生态系统的平衡。但化学杀虫剂由于其速效、方便、简单和经济的特点，在害虫治理中被广泛使用，甚至在特别强调生态环境保护的今天，仍然是害虫综合治理中的重要手段。合理使用杀虫剂、协调化学防治与生物防治对稻田水生动物和土壤动物有明显的影响。 本文研究了氟虫腈(Fipronil)、高效氯氟氰菊酯(Lambda-cyhalothrin)、毒死蜱(Chlorpyrifos)、溴氰菊酯(Deltamethrin)、杀虫双(Bisultap)、叁唑磷(triazophos)和阿维菌素(Abamectin)七种杀虫剂及其混用对水生动物和土壤动物数量及群落多样性的影响。研究结果表明：溴氰菊酯、高效氯氟氰菊酯对水生动物的毒性最高，对鱼、泥鳅、蝌蚪24h急性毒性都为100％，毒死蜱、叁唑磷毒性次之，对鱼、泥鳅、蝌蚪24h急性毒性均在54％之上，氟虫腈、阿维菌素较安全，对鱼、泥鳅、蝌蚪24h急性毒性均在22％之下，杀虫双对水生动物最安全，对鱼、泥鳅、蝌蚪24h急性毒性为4％以下。大田实验结果与室内实验结果基本一致，但溴氰菊酯在稻田环境下，对水生动物的急性毒性大幅度下降。七种杀虫剂及其混用对土壤动物毒性影响的实验结果表明：土壤动物对农药毒性反应敏感，处理组的动物种类和数量明显减少，动物种类的减少主要是常见种和稀有种类，动物数量变化则主要是优势种群的数量消长。
化勇鹏[9]2012年在《污染场地健康风险评价及确定修复目标的方法研究》文中指出随着我国城市化发展的加快,城市规模不断扩大,大量农村人口进入城市,使得城市中的土地更显珍贵。许多城市制定发展规划时,要求原城区中的工厂和企业迁入工业集中区。这些措施实施后,对改善当地城市人居环境、促进经济快速发展起到了重要推动作用。然而在工业生产过程中,可能会对场区土壤造成污染。企业搬迁后,城区中留下了大量严重污染的土地,将会对当地环境产生长期的影响。鉴于此情,国家环境保护主管部门近几年来不断要求对污染场地进行风险评估和修复,并在《国家环境保护“十二五”规划》中明确要求“开展污染场地再利用的环境风险评估”,并且“禁止未经评估和无害化治理的污染场地进行土地流转和开发利用”。污染场地环境风险评估正式纳入我国环境保护工作的范畴。基于人体健康的场地风险评价是指在场地开发之前,对存在于场地中污染物可能造成的健康危害风险进行评价,以保证人体健康为目的确定污染物的修复目标。健康风险评价理念在场地管理中的引入,很好地克服了传统环境标准治理模式仅针对污染物的共性,而使得治理目标要求过高导致治理费用高昂、治理周期漫长等问题。相对于传统的基于环境标准的评价和治理模式,健康风险评价模式有其广泛的优越性。20世纪80年代以来,欧美国家先后建立了适合本国实际的污染场地健康风险评价体系,指导场地管理和修复。本文首先对污染场地的概念进行确定,分析和阐述了实施场地健康风险评价的优越性和健康风险评价的基础理论。其次,从模型概念、污染物迁移模型、相关特征参数和可接受的风险水平等方面,对美国《超级基金场地风险评价指南》RAGS模型、美国测试与材料协会RBCA模型、荷兰CSOIL2000模型及英国CLEA模型进行阐述、比较和分析。然后以RAGS和RBCA模型为基础,构建了我国污染场地健康风险评价的技术构架,并确立了制定场地修复目标值的方法。同时,根据我国相关数据和资料,对模型中的部分参数加以修正。应用文中建立的方法,以典型有机污染场地和重金属污染场地为例,开展场地环境调查和健康风险评价,确定场地的修复目标,并模拟雨水对修复后的土壤淋溶,验证修复目标的合理性。论文主要研究内容及结论如下：(1)对污染场地进行了定义：因堆积、储存、处理、处置或其他方式(如迁移)承载了危害物质的,对人体健康和环境产生危害,或具有潜在风险的区域,并将研究范围限定为某一地块内一定深度的土壤和地下水。从人体摄取污染物质的机制与剂量、化学物质毒性和污染物摄取量与人体不良健康效应之间的关系阐述了健康风险评价的基础理论。分析了健康风险评价的优点：就评价对象而言,主要是对支配土地利用的人类,评价污染物对人体健康的危害,针对性强；评价范围可以是具有完整生态系统的片区,也可以是具有特定用途的地块,灵活性较强；研究时间长,技术理论和方法标准比较完善,评价结果准确程度较高。(2)论文阐述了4种国外认可程度较高的场地健康风险评价模型,并分析了模型之间的差异。模型之间的不同首先表现在暴露途径的设定：①经口摄入途径,RAGS和RBCA模型综合考虑了土壤经口摄入量,CSOIL和CLEA模型则分室内、室外两种情况；②皮肤接触途径,RBCA和CLEA模型考虑了室外接触土壤,RAGS模型还考虑了游泳时接触污染地表水的情况,CSOIL模型则考虑洗澡时接触污染洗澡水也会产生暴露；③吸入土壤颗粒,CLEA和CSOIL模型综合考虑了室外和室内吸入土壤颗粒的情况,而RAGS和RBCA模型只考虑室外暴露的情况；④饮水暴露途径,CSOIL模型综合考虑了饮用污染的水所产生的暴露,RAGS模型更细分为地下水和地表水,RBCA模型则只考虑污染地下水被饮用时的情况,CLEA模型则未涉及；⑤吸入污染物蒸气是挥发性物质重要的暴露途径,RAGS、 RBCA和CLEA模型不仅考虑了室内和室外两种情景,更细分了污染物在表层土、深层土和地下水中挥发的情况,CSOIL模型还特别考虑了洗澡时吸入水中污染物这一路径；⑥饮食途径暴露,除RBCA模型未考虑该暴露途径,RAGS、CLEA和CSOIL模型都考虑了该途径,而RAGS模型同时包括食用植物和鱼类；⑦土壤和空气中的污染物通过雨水的淋溶作用进入地下水,从而引起污染,RAGS模型考虑了污染物垂直淋溶进入地下水,而RBCA模型还考虑了侧向迁移的情况,由于地下水风险评价另有技术规范,CLEA和CSOIL模型则都未涉及。场地健康风险评价模型之间的第二个差异是动力学模型的不同,主要涉及的动力学过程是土壤颗粒的挥发及污染物蒸汽的迁移。文中的模型都对这两个方面进行了分析。RAGS、RBCA和CLEA模型在土壤颗粒的挥发分析中使用的是基于场地地理环境及气象条件的实地扩散系数(Q/C);对于污染物蒸汽的迁移模块中则使用了Johnson&Ettinger模型进行分析。由于CSOIL模型默认了理想状态下的土壤参数值,在对土壤颗粒的挥发分析中,使用了受体导向的TSP浓度值来计算暴露量；而污染物蒸汽的迁移模块采用了基于逸度概念的Volasoil模型进行分析。Johnson&Ettinger模型和Volasoil模型的原理差异主要有叁个方面：①叁相平衡计算原理差异；②室外挥发模型中室外暴露浓度分布假定不同；③室内挥发模型中对于建筑物结构和运移过程分解不同。暴露参数的差异是引起评价结果差异的第叁个因素。由于各国土地利用类型和污染场地产生的时间并不一致,因此,对于暴露场景和周期的考虑也不同。荷兰CSOIL模型将人群暴露划分为7种与人类活动相关的场景,敏感受体都是成人与儿童,危害周期则考虑终生70年,其中儿童暴露期为6年,成人为64年,并且不同季节的暴露情况是不同的。英国CLEA模型将暴露情景划分为3类,关注的敏感受体为女孩和成年女性,并将1-16岁中的每一年为一个暴露期,16-59岁和60-70岁分别为两个暴露期。美国的RAGS和RBCA模型在大体上将暴露情景分为住宅和非住宅两类,危害周期分致癌和非致癌考虑,致癌风险考虑终身70年危害效应,非致癌危害考虑暴露期30年内的危害,其中儿童6年,成人24年。污染场地情势和人口分布密度对场地风险水平的设定具有很大影响。美国RAGS和RBCA模型明确将污染物的危害分为致癌风险和非致癌危害,以日均单位体重摄入量和致癌斜率因子的乘积表示致癌风险CR,推荐使用10-6为单一污染物可接受的致癌风险水平,并且以10-4为累积致癌风险水平；以日均单位体重摄入量与慢性参考剂量的比值表示非致癌危害HQ,可接受非致癌风险水平以1为标准来衡量。荷兰CSOIL模型使用日均暴露量与最大可允许日均暴露量(MPR)的比值(Risk)来评价场地污染物的危害程度,当Risk≤1,说明风险是可接受的；当Risk>1,说明污染场地存在潜在的健康风险。MPR在制定的过程中同时考虑了化学物质的致癌效应和非致癌危害,对于非致癌危害也是以1为标准,致癌效应则以10-4为可接受的风险水平。英国CLEA模型的风险表征与CSOIL模型类似,以日均暴露量与健康标准值(HCV)进行比较,使用1作为判别风险的标准。HCV同样也考虑化学物质的致癌效应和非致癌危害,但致癌效应是以10-5为可接受的风险水平作为基准。(3)借鉴美国RAGS和RBCA模型所建立的系统的方法、技术和标准,构建我国污染场地健康风险评价技术框架。在此过程中,首先考虑我国污染场地的情况,将场地分为住宅用地、公共用地和工商业用地,其中住宅用地还考虑我国农村住宅的特征,分为城区和乡村两类。在对暴露途径的分析中,也对农村居民的生活习惯给予考虑,除经口摄入土壤、皮肤接触土壤、吸入土壤颗粒、吸入污染物蒸汽一般暴露途径,还特别考虑饮用污染的地下水和使用污染土地上的作物两个暴露途径。对于污染物的迁移分析模型,选择了压差驱动流情景下Johnson&Ettinger模型,并考虑了土壤污染物随雨水淋溶进入地下水的情景。基于现有的场地风险评价参数资料,对情景暴露参数、人体暴露参数、场地特征参数、建筑物参数、土壤与地下水参数按照不同用地方式进行了本土化的修正。在场地风险表征中,将污染物对人体的危害分为致癌风险和非致癌危害商,并分析了风险评价中的不确定性,建议以敏感性分析法来进行定量分析。在制定修复目标时,参照了美国环保局的方法,即以污染物引起的致癌风险为10-6时的浓度值与非致癌风险等于1时的浓度之间的倍数关系来确定。(4)论文以即将作为住宅社区开发的某省会城市炼油厂退役场地为目标,对场地环境开展调查。以美国环境保护局9区场地通用筛选值作为评价依据,识别出场地主要的污染物是土壤中的苯并[a]蒽和苯并[a]芘,二者的浓度范围分别为0.07-24.83mg/kg和0.13～4.91mg/kg,样品中超过对应标准的数量占总数的42.4%和37.9%。确定场地上敏感人群主要的暴露途径为：经口摄入土壤、皮肤接触土壤、吸入土壤颗粒和吸入土壤中的污染物蒸汽。根据污染物相关毒性数据的检索,从致癌风险和非致癌危害两方面进行风险值的计算,苯并[a]蒽的致癌风险为6.6E-05,非致癌危害为6.87,苯并[a]芘分别为13.03E-05和19.08,超过了单一物质可接受的致癌风险水平10-6和非致癌风险水平1,而场地累积风险则达到了19.63E-05和28.95。以10-6和1作为可接受的风险水平来推导两种污染物的修复目标值,确定苯并[a]蒽的修复目标值为0.34mg/kg,苯并[a]芘为0.032mg/kg。论文对中南地区某化工厂污染场地开展了健康风险评价。将场地环境监测结果与相关标准进行比较,场地土壤中锑污染较为普遍,最高浓度达到1262.7mg/kg,远高于风险筛选值31mg/kg,并有54%的测试土样超过该标准,主要集中在3m以上的地层中。根据场地未来的建设规划,确定了敏感人群为儿童和成人,所考虑的暴露途径为：经口摄入土壤、皮肤接触土壤、吸入土壤颗粒。检索现有锑的环境生物危害效应研究成果,锑被认为是“可能的人类致癌物,没有人类数据,动物致癌证据也有限的物质”。据此,对锑造成的非致癌危害进行评估,结果为：场地的代表性风险18.8,极端风险65.65,平均风险4.94,均超过1。以场地中锑的所有浓度值的95%置信区间的上限值作为污染物的代表性浓度,计算出了基于非致癌危害为1时,场地的修复目标值为19.3mg/kg,低于美国环保局9区初步修复目标值31mg/kg,但高于我国《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》A级标准12mg/kg。对依据论文建立的场地健康风险评价技术模型计算确定的场地修复目标设计淋溶实验行验证。实验配制了修复后的模拟场地土壤,以修复目标19.3mg/kg作为土壤污染物浓度值。以当地雨水中物质的浓度比例,按照pH分别为3.0、4.0、4.9、5.6和7.0的情况模拟雨水淋溶,以3-7天为间隔收集淋出液,共进行45天,淋出液中锑的浓度范围为3.0-7.1μg/L,优于场地地下水所执行的环境标准,进一步说明论文研究内容的具有实际可行性。
赵亚南[10]2016年在《长期不同施肥下紫色水稻土有机碳变化特征及影响机制》文中研究表明土壤碳循环是陆地生态系统的基本过程,也是温室气体的重要的源或汇,在全球气候和环境变化中扮演着重要角色。同时,土壤有机碳影响土壤物理、化学和生物学等一系列性质和过程,提升土壤有机碳对于维持土壤肥力、提高生产力、确保粮食安全有重要意义。紫色水稻土是我国重要的农业土壤,集中分布在四川盆地,该区域是我国重要的粮食生产区域之一。施肥是影响土壤有机碳变化的重要农田管理措施,土壤有机碳的变化是一个相对缓慢的过程,长期试验是研究土壤有机碳变化、揭示其变化机制的重要平台。本文利用重庆市北碚区“国家紫色土肥力与肥料效应监测基地”的长期定位施肥试验,选取水稻-小麦轮作体系不施肥(CK)、单施氮肥(N)、磷钾配施(PK)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+秸秆还田(NPKS)、高量氮磷钾配施+秸秆还田(1.5NPKS)和氮磷钾配施+畜禽粪尿肥(NPKM)处理,利用保存的历史土壤样品和历年的作物产量数据,通过分析土壤有机碳的时间序列变化,计算土壤固碳量、碳输入量和固碳效率,明确不同施肥处理下紫色水稻土的固碳特征;采用粒径、密度、化学分组方法,研究长期不同施肥下紫色水稻土有机碳不同活性和稳定性组分的变化,明确长期施肥对土壤有机碳质量的影响以及矿物化学保护机制;利用稳定性同位素和核磁共振技术,研究团聚体有机碳的结构和周转特征,揭示施肥影响紫色水稻土有机碳的生物化学保护机制;结合团聚体分组与核磁共振、稳定性同位素技术,研究长期施肥对不同粒径团聚体有机碳数量和性质的影响,探讨团聚体与有机碳周转的关系以及施肥影响有机碳的团聚体保护机制;为促进紫色水稻土固碳、提高土壤生产力、实现区域农业可持续发展提供理论依据。主要研究结果如下:1.长期不同施肥下紫色水稻土有机碳变化特征22年长期不同施肥显着影响了紫色水稻土有机碳含量及储量,有机肥与化肥配施土壤有机碳含量显着高于化肥和不施肥处理,有机肥与化肥配合施用的土壤有机碳含量比试验前提高18%-25%,其中化肥配施秸秆还田处理提升效果优于化肥配施厩肥处理;单施化肥的各处理土壤有机碳含量与试验前相比总体上稳中有升,以氮磷和氮磷钾配施提高幅度最大(比试验前提高16%)。从演变趋势上看,不施肥ck、n、pk处理土壤有机碳含量与试验前差异不大,在低水平上保持平衡;其他处理有机碳随着试验年限快速提高。土壤固碳量、碳输入量和固碳效率结果表明,22年有机肥与化肥无机配合施用处理土壤固碳量和速率分别为5.4-8.3t/ha和244-378t/ha/yr;化肥处理土壤固碳量为6.6-7.1t/ha,固碳速率为302-322kg/ha/yr。相对于不施肥和化肥偏施处理,氮磷钾化肥平衡施用以及化肥配施有机肥通过提高作物根茬等有机碳归还量,提高了土壤有机碳储量、固碳量和固碳速率。土壤有机碳存在饱和和平衡水平,有机碳投入存在报酬递减率,随有机碳输入量提高,土壤固碳的边际效率逐渐下降。长期施肥显着提高水稻和小麦产量,稻麦产量与土壤有机碳含量呈显着的正相关,土壤有机碳含量每提升1g/kg,水稻籽粒产量提高627kg/ha,小麦提高313kg/ha。可见,有机肥与化肥配合施用,是促进紫色水稻土固碳和产量提升的重要施肥管理措施。2.长期不同施施肥对紫色水稻土有机碳组分的影响长期不同施肥比不施肥提高了有机碳各活性组分的含量,改善了土壤有机碳质量。化肥配施秸秆还田效果最佳,溶解性有机碳(doc)、易氧化有机碳(poxc)、轻组有机碳(lf-c)颗粒态有机碳(pom-c)分别比不施肥提高了30.5%、43.8%、59.5%和19.3%。土壤有机碳各活性组分与总有机碳含量呈显着正相关,是反映总有机碳变化的敏感指标。长期施肥比不施肥提高了有机碳稳定性组分的含量,包括矿物结合态有机碳(mom-c)、重组有机碳(hf-c)及不同化学结合态有机碳,化肥配施秸秆还田提高幅度最大。铁铝键结合态有机碳(fe/al-oc)和胡敏素态有机碳(humin-oc)的变化解释了总有机碳变化的43.1%和48.0%,二者之间存在显着正相关关系。土壤有机碳通过铁铝离子及氧化物的化学保护,进一步形成结构稳定的胡敏素,是紫色水稻土有机碳累积的重要机制。3.长期不同施肥对紫色水稻土团聚体有机碳的影响紫色水稻土团聚体分布以微团聚体(250-53μm)为主,其次为大团聚体(>250μm)和粉粘组分(<53μm)。与不施肥相比,长期施肥促进了大团聚体形成,大团聚体的重量比例增加,微团聚体比例下降,团聚体平均重量直径增加,团聚体稳定性提高。长期施肥强化了团聚体对有机碳的物理保护。长期施肥提高了各粒径团聚体有机碳和活性有机碳含量,化肥配施秸秆还田提升幅度最高。土壤总有机碳含量与大团聚体、微团聚体和粉粘组分有机碳呈显着正相关,表明有机碳的累积取决于各粒径团聚体有机碳的变化;各粒径团聚体对总有机碳变化的贡献以大团聚体最大,其次微团聚体,粉粘组分最小。大团聚体和微团聚体的物理保护作用在土壤固碳中起着重要作用,不同处理间大团聚体有机碳变化幅度最大,对施肥的响应敏感,而微团聚体重量比例最高,是土壤固碳的主要场所。4.长期不同施肥对土壤有机碳结构和周转的影响利用稳定性同位素和核磁共振分析技术,研究长期不施肥CK、氮磷钾配施NPK、化肥配施秸秆NPKS对总有机碳和团聚体有机碳的周转和化学结构的影响。稳定性同位素分析表明,长期施肥后土壤δ~(13)C值比试验初降低,趋向于水稻和小麦植株的δ~(13)C值,表明施肥促进有机物归还及秸秆还田,促进了土壤有机碳的周转。NPK和NPKS处理大团聚体、微团聚体和粉粘组分有机碳δ~(13)C值均比不施肥降低,NPKS处理降低幅度更大,施肥促进了各粒径团聚体有机碳的周转。核磁共振结果表明,紫色水稻土烷氧碳相对含量最高,其次为烷基碳,芳香碳和羰基碳比例较小,表明土壤有机质是脂族本质,而非芳香本质。与不施肥土壤相比,长期施肥提高了耕层土壤有机碳的结构稳定性,但降低了下层土壤有机碳的结构稳定性。耕层土壤NPK处理烷氧碳降低、芳香碳和羰基碳增加,烷基碳/烷氧碳比和芳香度提高;NPKS处理烷基碳增加、烷氧碳降低,烷基碳/烷氧碳比提高。NPK和NPKS处理对下层土壤的影响一致,烷氧碳提高,烷基碳、芳香碳和羰基碳含量降低,烷基碳/烷氧碳比和芳香度下降,NPKS处理变化幅度大于NPK处理。团聚体有机碳结构分析表明,长期施肥主要通过微团聚体和粉粘组分的结构稳定性提高耕层土壤总有机碳的稳定性,微团聚体和粉粘组分有机碳结构与总有机碳变化一致,而大团聚体烷基碳下降、烷氧碳增加、烷基碳/烷氧碳比降低、芳香度增加。长期施肥对下层土壤各粒径团聚体有机碳结构的影响与总有机碳一致,表现为烷基碳含量下降、烷氧碳增加、烷基碳/烷氧碳比下降,有机碳稳定性下降。综上所述,长期有机无机肥配合施用提高了土壤有机碳输入和周转,有机碳在大团聚体和微团聚体的物理保护以及土壤矿物的化学保护下,逐渐累积并增强了结构稳定性,从而提高紫色水稻有机碳数量和质量。
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