1除砧芽
除砧芽是育苗成败的关键,及时切除砧木上萌发出的砧芽,以利接穗的正常生长发育。在砧穗新梢长至30厘米以前,要勤观察,一发现砧芽就立及切除,特别注意从土表下萌出的砧芽。
2苗木浇灌技术
21根据苗木生长阶段的变化,调整浇灌水量
一般情况下,苗木在其生长旺盛阶段以及对外部环境逐步适应的阶段,抗涝能力是最强的。因为这时候苗木本身生命力比较旺盛,通过自身而生产出来的营养物质较为丰富,既能抵抗一定的毒害。又可以利用光合作用消耗掉多余的水分。在一定程度上促进了苗木根部的再吸水,进而使得土壤中所含水分下降,减轻受害程度。因此根系生长良好的苗木,可以减少浇灌次数和浇灌水量。一般情况下,如若没有出现干旱现象。则无需浇灌。
22及时、适度进行苗木浇灌
一般来讲,苗木生长的整个阶段都需要水分,尤其是在其快速生长的前期,更是需要大量水分。因此,在这个环节中,一定要做好对苗木的及时浇灌工作。在对苗木进行浇灌时,尽量采用少次多量的灌溉办法。每次进行浇灌时,一定要浇灌均匀且要灌透。此外杜绝在对苗木的浇灌中出现浇“半截水”的现象。在苗木以后的生长阶段,除了出现干旱的情况之外,无需浇灌。
23基于干湿交替的基本原则,做好对苗木的护理工作
根据土壤的含水量,当苗木根部土壤结构所含水分超过最大标准值80%以上时,就会造成植物根部缺氧,久之,不仅会对苗木的生长带来负面影响,甚至有可能造成苗木死亡。苗木根部的生长需要一定量的氧气,因此在对苗木进行浇灌时,一定要考虑到这个问题。而干湿交替的基本原则,既能保证在苗木时期提供充足的水分,同时也可以为苗木的生长提供所必须的氧气。
24根据土质的实际情况,选择合适的管理方法
泸水县的核桃苗圃地的土壤主要有沙壤土、粘质土两种。在沙壤土为主的苗圃中,因其土壤颗粒隙度较大,渗透性好,且不容易出现水涝现象。所以在对其浇灌时,可以适当的加大浇水量。
在以粘质土为主的苗圃中,一定要依据其土质结构的特点,进行苗木浇灌。由于粘质土的土壤颗粒隙度较小,渗透性以及通风性都不好,一旦在浇灌过程中出现多浇或者少浇的情况时,就极容易造成“湿时一团糟、干时一把刀”的现象。所以在以这种土质为主的苗圃进行苗木浇灌时,一定要注意防涝和防旱,同时注意中耕松土,并适量的减少浇灌次数以及浇灌水量。
25在苗木生长阶段,做好排水防涝工作
泸水县雨水集中在夏季,而且受极端气候影响,近两年来雨水过多,严重影响了苗木的生长。今年泸水县因为涝灾有两家育苗户损失核桃嫁接苗28万株,森阳苗圃损失20万株,达总育苗量10%;正良苗圃损失8万株,达总育苗量的30%。因此在苗木的生长阶段一定做好排水防涝工作。在这时期,产生洪涝现象的根本原因并不是因为水分本身,植物即使在溶液中也是能够正常生长的。因此,之所以产生洪涝是因为土壤中所含水分过高,导致土壤内部氧气缺乏,造成植物根部吸水困难,时间久了就会致使苗木形成无氧呼吸,导致苗木根部中毒。苗木在生长过程中受涝主要呈现出自身失水萎蔫,苗木的根部和叶子都呈黄色,严重时会出现枯死现象。因此,在苗木的生长过程中,积水对其造成的伤害要远远超过流动水对其造成的伤害。所以在夏季的苗木生长阶段,一定要做好排水防涝工作。
251在夏季雨季开始之前,应在苗圃中提前挖好排水沟及其它配套设施。此外,泸水县雨水较多应特别注意及时排水,避免苗木在生长阶段受到洪涝灾害,而导致苗木的生长质量以及出圃时间。所以在管理中,一定要特别注意。
252对涝害和湿害进行有效区分
在苗木的生长阶段,“涝害”和“湿害”是两种截然不同的概念,在对苗木进行培育和管理过程中,工作人员很容易将两者混淆。在苗圃管理过程中,正确的洪害和湿害区分开来,能够为以后的苗木生长管理起到指导作用。
所谓“湿害”:就是指土壤基质长时间的处在一种湿润状态,造成土壤颗粒间孔隙闭封,气流不通,造成苗木的根部缺乏氧气,呼吸困难。导致苗木生长困难,甚至枯死。
[关键词]污染土壤修复;多环芳烃;基准值
中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1009-914X(2015)23-0380-01
1污染土壤生态修复基准方法研究的背景与意义
近年来,污染土壤修复技术与工程发展很快。目前有些修复技术已经进入现场应用阶段并取得了较好的治理效果,但是污染土壤修复基准的制定和修复效果评价的研究却相对滞后。因此,因地制宜制定科学合理的修复标准,兼顾考虑保护人体健康和生态资源的污染土壤修复基准值,对污染土壤环境风险评估和修复治理具有十分重要的意义。
2基准计算方法依据
环境基准可以分为3个等级,(1)筛选值表示能引起潜在生态功能失调时土壤污物的浓度水平;(2)清洁目标表示修复过程中有待达成的目标,有时相当于筛选值,相应的修复标准,一般是在修复所需的费用和生态效益之间进行平衡后所做出的决策;(3)应急值表示应立即采取控制措施的严重污染指示浓度。
3辽宁省多环芳烃污染农田土壤生态修复基准研究
(1)保护植物富集途径
多环芳烃从土壤进入植物体内的途径主要有四种:i)根部富集作用;ii)植物呼吸吸收;iii)植物表皮吸附;iv)地下茎、叶吸收。
(2)保护直接接触途径
按如下模型及取值计算苯并芘的生态修复基准:
SRGHH=以初步的人类健康为基础的土壤修复基准(mg/kg);
RSD=特定风险剂量(mg/kg);0.000435ugkg-1d-1
BW=成人体重(kg);70.7kg
AFG=肠道吸收因子(无量纲);1
AFL=肺吸收因子(无量纲);1
AFS=皮肤吸收因子(无量纲);0.34
SIR=成人或幼儿土壤摄食率(kg/day);2*10-2gd-1
IRS=吸入来自土壤的颗粒物(kg/day);12ugd-1
SR=成人土壤皮肤接触率(kg/day);1.14*10-1gd-1
ET1=暴露期1;1ET2=暴露期2;1BSC=土壤背景浓度(mg/kg),0。
计算结果为农田土壤多环芳烃苯并芘当量修复基准值:0.53mgkg-1,苯并芘。
从上表中可以看出初始苯并芘当量浓度为0.72mgkg-1,超过0.53mgkg-1的基准值,经过微生物修复后苯并芘当量浓度为0.45,达到修复基准,实现了有效的污染农田土壤修复。多环芳烃相对当量浓度计算从技术及当前认识角度看是比较可行的污染土壤多环芳烃基准。
(3)保护地下水作为饮用水途径
用于计算保护地下水使用的土壤浓度,使用下列公式:
SRGGR=SWQGFLxDF
DF=DF1xDF2
其中:SRGGR=保护地下水途径的土壤修复基准(mg/kg);本研究中分别计算粗粒径(>75um)土壤和细粒径(
SWQGFL=相应的地表水水质基准(饮用水、水生生物、家畜或野生动物用水或灌溉)(mg/L);苯并芘基准:0.01ugL-1
DF=整体稀释因子(L/kg);DF1=稀释因子1(L/kg);DF2=稀释因子2(无量纲);
计算出苯并芘的基准粗粒径土壤:0.37mg/kg;细粒径土壤:0.27mg/kg。根据苯并芘基准值可以衍算出其他多环芳烃基准值,苯并蒽0.37mg/kg,屈2.1mg/kg,苯并p6.8mg/kg,茚并芘2.7mg/kg,迭苯并蒽0.23mg/kg,综合考虑多环芳烃的混合体系,应满足如下条件:多环芳烃加和指数=苯并蒽浓度/0.37+屈浓度/2.1+苯并芘浓度/0.37+苯并p/6.8+茚并芘/2.7+迭苯并蒽/0.23
从上述条件可以看出如果以地下水作为饮用水,多环芳烃进入人体的风险会明显增加,必须进行严格控制。其中比较敏感的多环芳烃包括苯并蒽、苯并芘和迭苯并蒽,在保护地下水作为饮用水的条件下,其基准浓度要至少低于0.37mg/kg。按表1的数据分析,及时进行过微生物修复,也远未达到基准值,从技术角度看要达到基准值也是非常困难的。
4.建议基准
综合考虑根据当前辽宁省农田土壤多环芳烃污染状况调查、多环芳烃污染土壤修复技术、现有数据及各种途径下土壤多环芳烃基准值,将辽宁省多环芳烃污染农田土壤修复基准值定为0.53mg苯并芘当量/kg土壤。
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关键词:高寒草甸;土壤呼吸;土壤有机碳;气候因子;土壤温度
co2气体引起的全球变暖已经成为当今世界亟待解决的环境问题。从1832年至今大气中co2含量提高了30%,造成大气平均温度上升0.7℃[1]。气候的变化将对陆地生态系统结构与功能、动、植物生长繁殖与分布产生深远的影响。应用可持续发展措施,应对气候变化成为世界一个迫切而艰巨的任务。探究土壤的碳循环收支,是合理开发利用土地的重要前提[2]。土壤储存着全球近2/3有机态碳[3-5],而草原的陆地覆盖面积为25%~50%,碳贮量高达7.61×1012t[6],由此可见,草原土壤对全球碳循环也有相当大的贡献。高寒地区植被丰富,温度较低,土壤有机质分解率低,由于长年累积,土壤碳储量巨大。有研究显示高寒草原1m深度土壤碳储量为7.4×109kg[7]。因此,对高寒草甸的研究更显得刻不容缓。
土壤呼吸包括根系呼吸、微生物和动物、有机质的化学分解的过程,是陆地生态系统向大气释放co2主要因素之一[8-10]。研究土壤co2通量变化规律及影响因素,对探究气候变暖的条件下,陆地生态系统碳循环有着极为重要意义。国内有关土壤co2通量的研究长达30年,发表较多,但对高寒区土壤co2通量的研究较少。为此,通过对东祁连山3种高寒草甸土壤co2通量、碳密度及其关键影响因子的变化进行研究分析,揭示该区土壤呼吸的影响因素及对全球碳循环的作用,旨在为气候变暖条件下高寒区碳交换的预测提供参考。
1材料和方法
1.1研究区概况
试验区地处甘肃农业大学天祝高山草原试验站,地理位置为n37°11′,e102°47′,平均海拔3200m,属半干旱向干旱区过渡带,是东亚季风到达的最远端。地处亚洲大陆腹地,属高原大陆性气候,高海拔与长达9个月降雪期决定了其气温很低,年均温0.1℃,最冷月(1月)平均气温为18.3℃。每年5月下旬植物进入返青期,10上旬枯黄,生长季长达120~140d。空气相对湿度为51.4%,平均气压为6.97×105pa。草地土壤为亚高山草甸土,有机质含量丰富。但土层较薄显微碱性。
受地形及光照时间的影响,阴阳坡植被分异明显。阳坡以披碱草属(elymus)、针茅属(stipa)等为优势植物,阴坡以嵩草(kobresiaspp.)、珠芽蓼(polygonumviviparum)等为优势植物。而湿度较大的地区以灌木植被为主(表1)。
1.2试验设计
2012年8下旬,选择3种高寒草甸为研究对象进行土壤co2通量的测定。土壤碳通量采用自动测定系统li8100a采集与储存,要求测定必须在天气晴朗、气候条件稳定下进行。测定前一天在每个样地类型中随机选择3个样点,布设3个内径20cm、高10cm测定环,安置测定环时清除环内植物及其掉落物。并采用li8100a自带的探头进行表层土壤温度与水分的同步测定。
日动态时间从8∶00~18∶00(由于夜间气温差异较小,土壤co2通量变化不显著,不予测定),每隔2h测定1次,重复3次共需15min,3次重复的平均值作为土壤co2通量平均日动态。在测定土壤呼吸的同时,进行土壤样品的采集。在3个类型草甸内随机选取5点,用土钻在每个样点中10cm1层分4层取0~40cm的土样,5个重复混合装袋,分别随机取样3次,挑除明显的根系及石头,并记录石头的重量,土样带回实验室自然风干,研磨后过0.25mm土壤筛,采用重铬酸钾容量法—外加热法进行有机碳的测定。
1.3数据处理
应用spss16.0对所有数据进行统计分析,用单因素方差分析检验各样点之间指标的显著性。图形采用excel2003软件绘制完成。
2结果与分析
2.1不同植被类型样地土壤碳密度的变化
不同样地碳密度有很大差异,珠芽蓼草甸(p)、针茅草地(s)和杜鹃灌丛草甸(r)碳密度分别为1.81~4
.73、3.51~5.10、5.04~6.09kg/m2(表1)。相同深度碳密度的大小顺序为r>s>p,3个样地相同土层20~30和30~40cm呈极显著差异(p<0.01)。随土壤深度的增加,土壤碳密度降低,在p样地中随土层碳密度下降最大。可能由于该样地土壤有机质分解慢,只在根层累积。
2.2不同植被类型样地土壤co2通量及其影响因子的变化
测试样地土壤co2通量的昼变化,p,s和r样地分别为2.97~3.90,4.87~6.35和2.20~2.29μmol/(m2·s),不同样地土壤碳通量在相同测定时间差异显著(p<0.01)。由于昼气温的变化较大,样地p、s呈单峰变化,峰值均出现在14∶00~15∶00(图1)。
3讨论与结论
气候、植被、地形及土壤因素等自然条件共同决定土壤碳密度的变化,由于生态地下过程的复杂性,其变化存在较大不确定性[11]。土壤碳储量取决于植物凋零物和根系的供给与分解[12]。陶贞等[13]对高寒草甸研究表明,有机碳密度与土壤根系含量密切相关,并得出土壤有机碳含量是碳密度差异的主要原因。试验结果显示,不同植被类型草地碳密度存在显著差异。究其缘由是草地植被类型、土壤条件决定的根系分解不同所致。常年温度保持在较低的水平、有机碳分解缓慢是杜鹃灌丛草甸土壤有机碳高主要原因。下层土壤容重变大,及有机碳含量较小是下层土壤碳密度较低的主要决定因素。解宪丽等[11]对全国不同土壤估算显示,高寒草甸100cm土层碳密度为16.92kg/m2,整体分析该区土壤碳密度大于解宪丽的估算结果。原因可能是高寒区植物通常有着较大的根茎比,其值为9.32[14],温性草甸草原为5.26[15],丰富的根量是土壤碳密度较高的条件之一。王建林等[16]对青藏高原草原碳密度的分布规律及影响因子分析表明,高寒草原植被碳密度受年均气温和年均降水量综合影响。水分的作用大于气温,得出土壤碳密度与土壤含水率呈显著相关,而与温度没有显著相关性。土壤co2通量研究结果表明:针茅草地、珠芽蓼草甸土壤co2通量表现出较大的日变化,呈单峰曲线,峰值均出现在14∶00~15∶00。这与朱清芳等[17]研究结果一致,而杜鹃灌丛草甸日变化保持相对稳定,主要是土壤温度日变幅较小导致。在样地和生态系统尺度上大量研究显示土壤温度与含水量是土壤co2通量主要影响因子[18-21],除土壤温度、含水量以外,光照、气温、植被种类、地理位置等也影响着碳排放[22]。各种环境因子决定了土壤呼吸的阈值,过高或过低的环境因子都会制约土壤呼吸作用,且各种影响因子之间也存在相互作用、相互制约的关系。此次试验中,土壤co2通量与土壤碳密度、土壤温度、大气温、湿度都存在显著相关性。土壤温度与大气温度、土壤含水量呈极显著相关。综上所述,不同类型草地土壤碳储量、土壤呼吸有着很大差异,高寒草原的不合理的开发利用会导致土壤贫瘠化,大气co2含量的上升,其后果难以预测。
试验结果表明:p,s和r样地土壤co2通量值分别为2.97~3.90,4.87~6.35和2.20~2.29μmol/(m2·s)。不同样地之间土壤co2通量差异显著,co2通量与土壤温度、碳含量及大气温、湿度有显著相关性。
珠芽蓼草地(p)、针茅草地(s)和杜鹃灌草丛(r)碳密度分别为1.81~4.73,3.51~5.10和5.04~6.09kg/m2,相同植被类型草地随土壤深度的增加,土壤碳密度降低。
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[关键词]沼气安全使用“三沼”综合利用
[中图分类号]S216.4[文献标识码]A[文章编号]1003―1650(2016)03―0289―01
1沼气相关知识
沼气是有机质(作物秸秆、人畜粪便等)在厌氧条件下,经微生物分解所产生的一种可燃性混合气体。由于人们最早发现这种气体是在沼泽地,因此取名为沼气。主要是由甲烷和二氧化碳组成,还会含有少量的一氧化碳、氢、氧、硫化氢、氮和碳氧化合物等。其中沼气中可然气体(甲烷)占40%时可勉强点燃,含量在50%以上时可正常燃烧。然点一般在537℃左右,比一氧化碳和氢气都低,一个火星就可点燃。当如果是在密闭环境中,其沼气的含量达到4%-15%时,遇火很容易引起爆炸。如果甲烷的浓度为30%时,人一旦吸入,很容易造成肺部缺氧,进而导致神径系统的呼吸中枢抑制和麻痹,最终发生窒息性中毒;如果甲烷浓度为70%时,则直接导致人发生窒息死亡。因此必须安全使用沼气,避免发生意外。
2安全使用沼气应注意的事项
2.1由于沼气具有可燃性,因此沼气用具必须远离易燃物品,比如常用的沼气灯和沼气炉必须和易燃物品柴草、衣物、蚊账、木制家具等隔开适当的距离。尤其是沼气灯的位置还应距离房顶0.75m以上,这样可以避免烤着顶棚,点火和燃烧时,也要注意安全。
2.2必须采用“火等气”点火方式,在点沼气灯和沼气炉时,应先擦火柴,后打开开关,并立即将火柴头熄灭,如果先打开开关,可能会导致过多的沼气溢出,从而能引发火灾或中毒。关闭后,必须把开关拧紧。沼气池水压间施工,应严格按施工图纸进行,不要增加过高,以免沼气池压力过大损坏沼气池。
2.3池内严禁明火照明,在室内如果嗅到沼气气味,或时消除沉渣与下池检修沼气池以及揭开活动盖时,不仅要做好防止除窒息和中毒措施,还不得携带明火或点燃的香烟。一旦遇到明火,则会点燃沼气,造成火灾,通常工作中的照明工具为用手电筒。
2.4严禁在导气短管上试火,在检查池子是否产气时,应在距离沼气池5m以上的沼气炉具上点火试验,不可在导气管上点火,以防回火,引起池子爆炸。
2.5保持池内压力平衡,在给沼气池进出料时,如果使用机具,必须先将沼气池的盖子打开,这样可以减小由于机具活动产生大量的正、负压,进而减少沼气池出现爆炸、塌陷的发生几率。
2.6进出料口应设置防雨水设施,通常沼气池在设置进出料口时,要高于地面10cm,且要避开过水道,这样可以避免雨水进入池内。一旦雨水进入,就会使池内压力增加,进而导致沼气池损伤或爆炸。
2.7经常检查输配系统要经常检查输气管和开关有无漏气现象,例如输气管有否被老鼠咬破,或老化而发生破裂。输气管道安装应尽量避开电线,以免因跑气而引起中毒和发生火灾。
2.8严禁用手触摸沼气灯,通常使用的纱罩沼气灯,其纱罩必须要由是放射性元素硝酸钍溶液浸泡,因此,人一旦用手触摸,就会对其身体造成很大的危害。废弃不使用的纱罩,不能随意乱扔,必须进行无害化处理,一般是埋在地下,防止环境的污染。
3沼气中毒事故类型与急救措施
3.1沼气窒息中毒事故的类型
3.1.1轻型,人在进入后,会立即昏倒,不省人事。此时要立即就出,病人会出现呼吸加深,张口吸气,等待几分钟后,就会自然清醒。
3.1.2中型,从沼气池就出的病人,主要的症状有阵发性、强直性的全身痉挛,昏迷,面色苍白,心跳和呼吸加快,瞳孔会有最初的缩小逐渐转为正常。及时抢救后,病人大多会出现间断性的失忆,且无法辨别方向。
3.1.3重型,人进入沼气池后,呼吸停止。中毒的轻重主要由其在沼气池中停留的时间以及内部有毒气体的浓度有关。因此,主要取决于池内空气的多少。事故发生后,应立即向池内通风。实践证明,重型中毒,一般也都有抢救治愈的可能。
4“三沼”(沼气、沼液、沼渣)综合利用
4.1沼气的利用
沼气既可用来烧水、做饭、照明、取暖、发电等生活用能和贮藏粮食。沼气除生活用能外,还有以下作用:
4.1.1沼气在塑料大棚蔬菜生产中的应用:一是燃烧沼气可以提升大棚的温度,为大棚保温和增温;--是由于沼气中含有大量的二氧化碳,其可以促进蔬菜的生长。
4.1.2沼气保鲜柑橘:沼气作为一种环境气体调节剂用于柑橘储藏,可降低柑橘的呼吸强度,减弱其新陈代谢,推迟后熟期同时使柑橘产乙烯作用减弱,从而使柑橘能较长时间保鲜和储藏。
4.1.3沼气储粮:沼气储粮的主要原理是减少粮堆中的氧气含量,使各种危害粮食的害虫因缺氧而死亡。
4.2沼渣的利用
沼渣中含有丰富的有机质,腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和微量元素等,其中有机质含量为30-50%,腐质酸10-20%,全氮0.8-2.0%,全磷0.4-1.2%,全钾0.6-2.0%,每亩施用1000kg(湿重)沼渣,相当于土壤补充了氮素3-4kg、磷1.2-2.5kg和钾2-4kg。也就相当于施用尿素6.5-8.7kg,过磷酸钙10-20kg。所以施用沼肥后,土壤中自然团粒总数增加1.5-3倍,使土质变得疏松,增加了土壤的通透性,可以有效改良土壤结构,同时有利于促进农作物增产,提高农产品质量,对发展当地有机、绿色和无公害农产品生产,促进农业生态良性循环有着重要意义。
关键词:土壤污染;调查;潜在生态危害系数法;生态健康风险评估
中图分类号:X825文献标识码:A文章编号:0439-8114(2017)21-4031-04
老化工厂搬迁遗留下来的土壤污染问题日益引起人们的关注,使得土壤污染修复研究成为当今环保领域的研究热点之一[1,2]。改革开放初期,随着经济发展的需求,乡镇化工厂大量兴建,由于环保意识薄弱、环保措施不当,大量工业废渣、废水直接被掩盖于场址土地之下[3]。随着国家环保监察力度不断加大,一些小工厂被关闭,对场址土地重新利用时,其造成的土壤污染日益显现出来。
本研究通過对江苏省某地某生产农药的废弃化工厂进行实地走访调查,采集土样、水样,送检,根据测得的数据确定了调查区域污染物种类以及污染程度,通过潜在生态危害系数法[4-7]和毒性风险评估法[8-10]对数据进行分析处理,为该污染场地土壤修复治理提供依据。
1材料与方法
1.1区域概况
调查区域地处某化学工业园新材料产业园北部。该区域原为丘陵,随着周边用地规划调整作为工业用地开发,形成了目前工业园区、村庄、农田与工厂混杂分布的局面。该厂区南边濒临河流,北边绿山工业大道经过,交通发达,占地约28000m2,主要生产乙烯利、2,4-滴、敌敌畏。目前调查区域内相关企业已经全部停产搬迁,厂房空置,煤渣浅埋在土壤表层,污染严重,空气中能闻到明显的刺鼻气味。
1.2样品采集与处理
通过走访现场和企业老员工确定采样点分布,按采用厂内和厂外相结合的原则设置了11个采样点,用便携式手持gps定位,样点分布如图1所示。1-5号点在主要污染区,9号点在生产区域边上,其余点在厂外路边。采样时间为2016年4月和12月共2次,用螺旋钻采样器采集表层和浅层土壤于密封袋中,贴好样点标签,保存待用。
土壤放于风干盘中,去除沙石和杂草等杂物,研磨过18目筛,风干后进一步研磨,过60目筛,保存于密封袋中待测。
1.3检测方法
挥发性有机污染物采用便携式光离子化检测器(PID),现场测定挥发性有机污染物(VOC)含量;土壤于密封袋中2h,传感器进入密封袋中2s,读取数值。半挥发性有机污染物采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用检测法,委托南京索益盟环保科技有限公司检测。重金属污染物采用X射线荧光光谱仪(XRF),委托常州大学理化中心检测。
1.4数据分析方法
1.4.1潜在生态危害指数计算法[11]某地多种重金属综合潜在生态危害指数(RI)计算如式(1)所示。
RI=Eri=Tri×Cri=Tri×(1)
式中,Ci实测为重金属i的实际测量值;Cni为该重金属元素的评价标准;Cri为重金属i的污染系数;Tri为重金属i的毒性响应系数,参考Hakanson数值[12],即Hg=40,Cd=30,Pb=Cu=Ni=5,Cr=2,Zn=1。
潜在生态危害指数RI为某一点多个重金属潜在生态危害系数的综合值,分为4个等级,分别为RI<150为轻微生态危害;150≤RI<300为中等生态危害;300≤RI<600为强生态危害;RI≥600为很强生态危害。
1.4.2暴露风险评估法[11,12-17]
1)经口摄入土壤的致癌风险公式为:
CRois=OISERca×Csur×SFo(2)
式中,CRois为经口摄入土壤途径的致癌风险,无量纲;OISERca为经口摄入土壤暴露量(致癌),0.4187×10-6kg土壤/(kg体重·d);Csur为表层土壤中污染物浓度,mg/kg,现场实地测量获得;SFo为经口摄入致癌斜率因子,(kg·d)/mg。
2)皮肤接触土壤的致癌风险公式为:
CRdcs=DCSERca×Csur×SFd(3)
式中,CRdcs为皮肤接触土壤途径的致癌风险,无量纲;DCSERca为皮肤接触土壤暴露量,0.2289×10-6kg土壤/(kg体重·d);SFd皮肤接触致癌斜率因子,(kg·d)/mg。
3)吸入土壤颗粒的致癌风险公式为:
CRpis=PISERca×Csur×SFi(4)
式中,CRpis为吸入土壤颗粒途径的致癌风险,无量纲;PISERca为吸入土壤颗粒暴露量,0.0049×10-6kg土壤/(kg體重·d);SFi为呼吸吸入致癌斜率因子,(kg·d)/mg。
4)经口摄入土壤的非致癌风险公式为:
HQois=(5)
式中,HQois为经口摄入土壤途径的非致癌风险,无量纲;OISERnc为经口摄入土壤暴露量(非致癌),1.2059×10-6kg土壤/(kg体重·d);RFDo为经口摄入参考计量,(kg·d)/mg。
5)皮肤接触土壤的非致癌风险公式为:
HQdcs=(6)
式中,HQdcs为皮肤接触土壤途径的非致癌风险,无量纲;DCSERnc为皮肤接触土壤暴露量,0.6594×10-6kg土壤/(kg体重·d);RFDd为皮肤接触参考计量,(kg·d)/mg。
6)吸入土壤颗粒的非致癌风险公式为:
HQpis=(7)
式中,RFDi为呼吸吸入参考计量,mg/(kg·d);PISERnc为吸入土壤颗粒暴露量,0.0143×10-6kg土壤/(kg体重·d)。
2结果与分析
2.1场地土壤主要污染物识别
对污染场地的样品检测,所测主要结果如表1、表2所示。检出挥发、半挥发性污染物23种,污染物检出率28.04%,污染物主要有2,4-二氯苯酚、邻苯二甲酸二甲酯、菲、荧蒽、苯并(b)荧蒽等。其中污染最严重的是2,4-二氯苯酚,因为废弃化工厂生产除草剂的主要成分就是2,4-二氯苯酚,苯酚类污染物有刺激性气味,对眼睛、黏膜、呼吸道有刺激作用,对身体危害大;多环芳烃大多具有致癌的危险,因此要对其进行生态风险评估。污染土壤中主要包含锌(Zn)、铜(Cu)、铅(Pb)、镍(Ni)、铬(Cr)、镉(Cd)和汞(Hg)等重金属,可能是废催化剂倾倒掩埋所致,样品中检测的重金属含量如表2所示。由表2可以看出,4号点Zn,2号点Cu,4号、7号和9号点Ni,2号、3号、4号和6号点Cr等都超出国标二级限值(GB15618-1995),对地下水的污染和人们身体的健康都存在着严重的安全隐患。
2.2便携式光离子化检测器分析
PID可以现场快速测定土壤挥发性有机气体浓度,对于土壤现场调查及采样选择有指导意义。以mg/kg为单位的有机气体浓度数据读数作为污染评价指标(PI),判断标准为PI<10,场地无挥发性有机污染物;10≤PI<100,场地存在轻度挥发性有机污染物;100≤PI<200,场地存在中度挥发性有机污染物;PI≥200,场地存在严重挥发性有机污染物。由表3可以看出,编号为2的样品PI最高,为826.7,场地存在严重挥发性有机污染物;编号为6到11的样品PI均小于10,场地无挥发性有机污染物。因此,厂房所在区域存在严重挥发性有机污染物,随着距离的增加,PI减小,厂房外的PI均小于10,场地污染程度极度轻微,可能是汽车尾气或者附近居民喷施农药残留影响所致。
2.3重金属潜在生态危害指数法分析
根据污染场地重金属的实际测量值(表2)以及公式(1),计算出单一元素的污染系数(表4),由表(4)以及公式(2)、(3)计算出土壤中某一重金属的潜在生态危害系数和RI(表5)。
由表4可以看出,6号至11号样点的Zn、Cu、Pb和Cr的单一污染指数都小于1,属于无污染;2号至4号样点Cr的单一污染指数在1~2,属于轻度污染,Hg的单一污染指数大于3,属于重污染。废弃工厂内的重金属污染明显比工厂外的污染严重,重金属可能来自于工厂掩埋的催化剂。
由表5可以看出,1号、2号、4号和5号样点的300≤RI<600,属于强生态危害。工厂内大量使用的催化剂、煤渣等废弃物直接掩埋在厂区,重金属转移到土壤和地下水中,遗留下难以解决的土壤污染问题;路边上的样点RI基本上都小于300,属于中等生态危害,可能主要来自于汽车尾气中的重金属。
2.4暴露评估
调查区域附近有河流和居民区,污染物可能会经口摄入土壤、皮肤接触土壤和呼吸吸入土壤等3种暴露途径进入人体并危害人体健康。污染物Cr、苯并(b)荧蒽和2,4-二氯苯酚浓度取1号至5号点的平均值,分别为0.1502、0.1504和1.6416mg/kg。由表6可以看出,不同暴露途径的致癌和非致癌风险差异明显。重金属Cr经口摄入土壤、皮肤接触土壤和呼吸吸入土壤的致癌风险分别为3.14×10-8、6.88×10-7和2.45×10-7,均低于可接受的风险水平1.0×10-6,不会给附近居民带来潜在的致癌风险;非致癌风险也均低于非致癌的风险水平1。苯并(b)荧蒽的致癌和非致癌风险也低于可接受的风险水平,表明重金属和苯并(b)荧蒽不会给附近居民带来致癌和非致癌风险。2,4-二氯苯酚的非致癌风险为6.60×10-4、3.61×10-4和4.59×10-7,低于非致癌的风险水平1,不会带来非致癌风险,但是在检测的样品中2,4-二氯苯酚的浓度最高且易挥发、高毒性,长期生活在这种环境中易造成严重的身体健康问题。
3结论
关键词:秸秆还田;技术指导;提高作物产量
一、实施秸秆还田的意义
从养分角度看,普遍缺氮、缺磷土壤占59.1%,缺钾土壤占22.9%,土壤有机质低于0.65%的耕地占11.6%。赣榆区土壤基础肥力不高,土壤有机质平均含量1.2%,土壤速效钾呈普遍下降趋势。实践证明秸秆还田能有效增加土壤有机质含量,改善土壤,培肥地力,针对缓解氮、磷、钾比例失调的矛盾,对弥补磷钾肥不足有十分重要意义。
二、实施秸秆还田的有利条件
1.氮素化肥工业的发展:氮肥用量大幅加大,用氮素化肥来调节秸秆的C/N比值,不仅有利秸秆的分解,还利于作物苗期的生长。
2.农民在秸秆还田方面有可靠的技术依托:农业部门对影响秸秆还田的各种因素,主要对秸秆还田的数量、时间、施氮量、翻压深度、粉碎程度与土壤水分以及虫害防治病等进行研究,制定了秸秆直接还田技术规程。
3.粮食产品增加:粮食产品增加,秸秆也相应增加,燃料结构改变,用秸秆作燃料日渐减少,大量富余的秸秆为还田提供物质的保证。
三、秸秆直接还田的增产原理
1.还田为土壤微生物的生长繁殖提供了丰富的营养和能量。秸秆还田使微生物数量猛增,在高肥土上约增加50%,在瘦土上更明显约增加2倍。由于土壤中微生物数量的增加,土壤的呼吸强度亦大大增加,在肥沃土壤上秸秆还田后CO2释放量增加8.3~43.7%,在瘦瘠土壤上增加81.5~117.8%。秸秆还田也提高了土壤的酶活性,碱性磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化酶都有不同程度的增加。
2.秸秆还田改善了土壤理化性状。经两年秸秆还田后土壤有机质提高0.1~0.27%,容重下降0.032~0.062g/cm3,土壤总孔隙度增加1.25~2.04%,全氮、速效磷分别提高0.002~0.009%和0.4~5.3mg/kg,但是速效钾提高很大,增加8.3~105.1mg/kg,平均比不还田处理提高38.8mg/kg,相当于一亩地多施5.8kg钾。秸秆钾很容易分解释放并被作物吸收利用,秸秆还田即改善土壤、又均衡土壤的养分,针对补充土壤钾素的不足有重要意义。
3.秸秆还田有优化农田生态环境的效果。其中以覆盖还田效果最为显著。覆盖秸秆,冬天5cm地温提高0.5~0.2℃,夏天高温季节降低25~35℃,土壤水分提高32~45%,杂草减少40.6~24.9%。
四、秸秆还田的方法
选用带有切碎装置的机械,在离地面10~15cm处收割,将秸秆粉碎、切碎、破茬、深耕、旋耕和耙压等方式,把秸秆直接翻埋到土壤中或切碎覆盖到地表。
五、秸秆还田中存在的问题
1.碳氮比失调:秸秆本身碳氮比65~85:1,最适宜微生物活动的碳氮比25:1,秸秆还田后土壤中氮素不够,微生物与作物争夺氮素,造成秸秆分解较慢,农作物因缺氮导致黄化、苗较弱,生长不好。
2.秸秆粉碎不符合要求:部分地块粉碎的秸秆过长,大于10cm,对耕翻不利,导致架空土壤,产生土壤透风、跑墒,影响到播种和苗子扎根。
3.病原体及虫口基数较大:有些田块由于前茬作物病虫害发生严重,这些有病的秸秆直接还田后,导致下茬作物病虫害增加。
六、农作物秸秆还田措施
1.细粉碎、深耕翻:秸秆粉碎还田作业时留茬高度,不可超过10cm。均匀撒于地表、深翻入土、深度为20~25cm播种。秸秆粉碎还田增施化肥以后,必须旋耕、耙地灭茬然后翻耕,土壤墒情不足,需结合灌水,等快要播种时要镇压,利于秸秆的腐烂分解。
2.翻埋:作物收割后此时秸秆青绿,含糖、水量在30%以上,马上粉碎、翻埋。秸秆易粉碎、易腐烂分解,土壤吸收最佳。在翻埋时土壤的水分含量以田间持水量60%最佳,如水分含量过大,秸秆氮矿化后易造成反硝化作用必损失氮素,则过小不利于秸秆分解。