污染土壤生态修复理论内涵的初步探讨

污染土壤修复的目的是转移或转化土壤中有毒有害污染物,消除或减弱污染物毒性,恢复或部分恢复土壤的生态服务功能.由于土壤污染大多属于复合污染,通常需要用多种方法联合修复污染土壤.用一种统一的方法涵盖多种修复方法,注重系统内在修复功能同外加修复功能的有机结合,以及土壤生态服务功能的全面恢复是污染土壤修复的发展趋势.本文据此提出了污染土壤生态修复的概念,并指出生态修复应该遵从生态学的3个原理和3个原则.在生态修复中,生物修复的作用十分重要,但不同方法之间的组合服从于工艺优化原则.人为强化、激活土壤系统的净化功能,并实现同外加净化功能的耦合,可使修复效率大大提高.生态因子调控是污染土壤修复的必要前提,是生态修复的基本特征,是强化修复效果的重要手段.生态修复应该具有协调性、高效性与稳定性特征.生态修复的最终目标是土壤生态功能的恢复,生态修复的基准应该根据土壤的生态功能建立.生态修复理论将在指导污染土壤修复的实践方面发挥重要作用.     

污染土壤生态修复的理论内涵、方法及应用

讨论了污染土壤生态修复的理论内涵、修复方法的优化组合及其应用案例.将污染土壤生态修复的目标拓展为:目标污染物降低到可接受程度、土壤生态毒理性降低到可接受程度、部分恢复或全部恢复土壤的生态服务功能.归纳出污染土壤生态修复的5个特点、5个原则.初步提出污染土壤生态修复方法优化组合的原则.污染土壤生态修复方法优化组合表现出以...     

微生物生态修复技术

生物修复技术本身是一项复杂的系统工程。生物修复技术成功运用的前提是尽可能解决其中涉及的科学问题。其中包括微生物的生存生长条件,生物修复过程中微生物的适应性机制与环境影响因素等问题,污染物的浓度与生物修复之间的关系问题,不同污染环境形成的不同污染土壤的修复问题,生物修复的现场放大技术问题,生物修复过程中污染物的淋溶过程问题,对生物修复技术的生态毒理诊断与评价问题等。     

基于文献计量的细菌-生物炭协同修复重金属污染土壤研究进展

为提高重金属污染土壤可持续修复效能,研究生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复作用。基于文献计量学分析及重金属污染土壤修复背景,总结了细菌与生物炭对土壤重金属的稳定化特征及菌炭间的相互作用,分析了单一生物炭或细菌对重金属污染土壤修复的局限性,强调了细菌-生物炭协同修复技术的优势,阐述了细菌与生物炭主要通过离子交换、固定作用、氧化还原作用和迁移作用等重要机制有效修复重金属污染土壤,揭示了细菌-生物炭协同作用在重金属污染土壤修复中的巨大应用价值。文献计量学研究表明,生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复已得到广泛关注。目前认为:生物炭与细菌的协同作用可有效改良土壤理化性质及提高土壤修复效率,也可促进植物生长及植物修复进程;生物炭对细菌影响具有双重性质,可促进细菌生长,也可能对细菌产生毒害;细菌可改变生物炭的理化性质,进而强化生物炭的重金属固定性能;细菌协同生物炭联合修复重金属污染土壤过程中,生物炭主导吸附和固定,细菌则发挥活化和解毒等功能;优化细菌-生物炭组合形式,发展混合细菌与多种类生物炭协同技术,是复合重金属污染土壤可持续修复亟待解决的重要问题;进一步揭示细菌与生物炭对重金属污染土壤的耦合作用及长效作用机制,规避生物炭生产和应用中的潜在生态健康风险,研发新型高效能细菌与生物炭复合体是细菌协同生物炭可持续修复重金属污染土壤应用领域面临的挑战。     

污染土壤的酶学修复研究进展

土壤酶在污染土壤的修复过程中起到非常重要的作用,污染土壤的酶修复具有专性强、适应性广、受环境因素影响较小等特点。文中综述了土壤酶对污染土壤修复的优势,酶的固定化技术与方法、氧化还原酶对污染物的去除机理;介绍了用于土壤修复的酶的来源及主要特征,并对今后的研究工作提出了几点建议。     

辽宁省污染土壤生态修复验收与评价方法研究

本文对污染土壤生态修复验收与评价方法进行研究,提出了适合辽宁省的验收原则和标准,为污染土壤生态修复工程验收和评价提供依据。     

根系分泌物在重金属污染土壤生态修复中的作用机制研究进展

我国土壤重金属污染问题日益突出.作为一种绿色、安全的生物修复技术,植物修复技术备受关注.根系分泌物作为植物-土壤-微生物三者物质交换与信息传递的重要载体,是植物响应外界胁迫的重要生理生态指征,在植物修复过程中发挥关键作用.研究表明,根系分泌物能够有效调控根际微环境,提升植物抗逆能力,影响重金属在根际微域中的环境行为.传...     

建立污染土壤修复标准的探讨

随着污染土壤修复技术的发展和污染土壤修复环境工程的实施,污染土壤修复标准的建立已成为检验污染土壤修复工程效果的瓶颈.我国现行的土壤环境质量标准已不能适应污染土壤修复效果评判的需要.本文在分析我国土壤环境质量标准不足的基础上,结合一些发达国家土壤修复标准以及我国土壤污染实际情况,提出建立污染土壤修复标准应从污染物的选择、分析检测方法、修复标准的分类、对地下水的保护和生态毒理学评价方面综合考虑.     

土壤氟形态与氟污染土壤修复

我国土壤氟污染问题严峻,给部分地区人体健康和生态安全造成严重威胁,但土壤氟污染与防治问题仍没有受到人们的广泛关注.本文概述了土壤中氟的存在形态以及发生的主要化学反应,综述了近年来国内外有关氟污染土壤修复的研究进展,提出了今后氟污染土壤修复的研究方向,以期为氟污染土壤的修复提供借鉴和参考.土壤中氟主要分为5种形态,其中90%以上以残渣态存在,土壤溶液中的氟主要发生沉淀-溶解、络合-解离和吸附-解吸等反应来维持水-土系统中的氟平衡.目前,氟污染土壤修复技术研究主要集中在化学固定修复技术、化学淋洗技术、电动修复技术以及植物修复技术.今后需要重点研究氟在土壤中的赋存形态及其影响因子,筛选功能微生物和植物,开发联合修复技术以修复氟污染土壤.     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

Operationalizing ecosystem services for the mitigation of soil threats: A proposed framework

Despite numerous research efforts over the last decades, integrating the concept of ecosystem services into land management decision-making continues to pose considerable challenges. Researchers have developed many different frameworks to operationalize the concept, but these are often specific to a certain issue and each has their own definitions and understandings of particular terms. Based on a comprehensive review of the current scientific debate, the EU FP7 project RECARE proposes an adapted framework for soil-related ecosystem services that is suited for practical application in the prevention and remediation of soil degradation across Europe. We have adapted existing frameworks by integrating components from soil science while attempting to introduce a consistent terminology that is understandable to a variety of stakeholders. RECARE aims to assess how soil threats and prevention and remediation measures affect ecosystem services. Changes in the natural capital's properties influence soil processes, which support the provision of ecosystem services. The benefits produced by these ecosystem services are explicitly or implicitly valued by individuals and society. This can influence decision- and policymaking at different scales, potentially leading to a societal response, such as improved land management. The proposed ecosystem services framework will be applied by the RECARE project in a transdisciplinary process. It will assist in singling out the most beneficial land management measures and in identifying trade-offs and win–win situations resulting from and impacted by European policies. The framework thus reflects the specific contributions soils make to ecosystem services and helps reveal changes in ecosystem services caused by soil management and policies impacting on soil. At the same time, the framework is simple and robust enough for practical application in assessing soil threats and their management with stakeholders at various levels.     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

土壤生物与土壤污染研究前沿与展望

随着社会经济发展,人类生产活动对自然环境产生越来越广泛深刻的影响,土壤污染已成为危及生态系统稳定、农产品质量安全和人体健康的突出环境问题之一。重金属、有机污染化合物、病原菌及抗性基因等各类污染物大量进入土壤后,对土壤生物系统造成毒害作用,影响到土壤生态功能;另一方面,土壤生物如细菌、真菌、土壤动物等在一定程度上能够适应土壤污染,深刻影响着污染物在土壤中的迁移转化过程,在土壤污染修复中具有潜在重要作用。从土壤污染的生态毒理效应、土壤生物对土壤污染的响应与适应机制、污染土壤修复原理与技术等三方面综述了土壤生物与土壤污染相关研究前沿,展望了重点研究方向。     

南极海洋生物持久性有机污染物:水平、传递与风险评价

尽管南极被认为是远离人类污染的净土,但近年来不断发现有机氯农药、多氯联苯、多溴联苯醚和全/多氟化合物等传统和“新型”持久性有机污染物(POPs)存在于南极的非生物及生物环境中,由此引发了全球各国对南极生态系统的不断关注。POPs性质稳定,能够久存于环境中,并具有毒性,易富集于生物体内并产生一定的健康风险。为了解南极和南大洋持久性有机污染物的生物地球化学过程及其对生物种群和生态系统产生的影响,本文以南大洋典型食物链为主线并结合南极海洋生物生活习性,综述了近年来国内外学者对南极海洋食物链不同营养级生物体内POPs的研究现状,并对南极海洋生态系统POPs研究前沿和热点提出了展望。研究显示,南极地区是世界上污染程度最低的地区,但过去几十年有关南极海洋生物中POPs的类型不断增加,表明该地区受到地区内/外活动的影响日益增加。零散的研究数据以及各异的技术方法使得目前仍无法阐析POPs沿食物链传递的机制。有关南极海洋生态系统POPs动态的长期监测与评估计划亟待建立。     

细菌生物膜在农田土壤污染修复中的应用研究进展

全球农田土壤污染日趋严重。重金属、农药、微塑料作为常见的土壤污染物,已对农田生态系统与粮食安全造成严重威胁。细菌生物膜(bacterial biofilm,BF)作为分布于细菌表面的多组分聚集体,近年来已被证明在环境保护领域具有较高的应用价值。本文主要介绍了细菌生物膜的组成和功能,并对近年来细菌及其生物膜在重金属、有机物污染土壤修复中的应用及机理进行综述,展望生物膜群落结构在污染土壤中的修复潜力,以期深入理解细菌生物膜的关键作用,为挖掘更多细菌生物膜在环境保护方面的应用潜力提供理论指导。     

Advances in the effect of nitrogen deposition on grassland litter decomposition

Atmospheric nitrogen deposition has increased in the last several decades due to anthropogenic activities and global changes. Increasing nitrogen deposition has become an important factor regulating carbon cycle in grassland ecosystems. Litter decomposition, a key process of carbon and nutrient cycling in terrestrial ecosystems, is the main source of soil carbon pool and the basis of soil fertility maintenance. Elevated nitrogen deposition could affect litter decomposition by raising soil nitrogen availability, increasing the quantity and quality of litter inputs, and altering soil microorganism and soil conditions. Litter decomposition are complex biological, physical and chemical processes, which were affected by abiotic, biological factors and their interactions. The effects of nitrogen deposition on litter decomposition and the underlying mechanisms were discussed in this paper, including the aspactes of soil nitrogen availability, litter production, litter quality, microclimate, soil microorganism and enzyme activities. The main research contents, directions, methods and existing problems of litter decomposition in grasslands were discussed. We also discussed the prospect of future directions to study the interaction and feedback between nitrogen deposition and grassland ecosystem carbon cycling process.     

Integrating Soil Ecological Knowledge into Restoration Management

The variability in the type of ecosystem degradation and the specificity of restoration goals can challenge restorationists’ ability to generalize about approaches that lead to restoration success. The discipline of soil ecology, which emphasizes both soil organisms and ecosystem processes, has generated a body of knowledge that can be generally useful in improving the outcomes of restoration despite this variability. Here, we propose that the usefulness of this soil ecological knowledge (SEK) for restoration is best considered in the context of the severity of the original perturbation, the goals of the project, and the resilience of the ecosystem to disturbance. A straightforward manipulation of single physical, chemical, or biological components of the soil system can be useful in the restoration of a site, especially when the restoration goal is loosely defined in terms of the species and processes that management seeks to achieve. These single‐factor manipulations may in fact produce cascading effects on several ecosystem attributes and can result in unintended recovery trajectories. When complex outcomes are desired, intentional and holistic integration of all aspects of the soil knowledge is necessary. We provide a short roster of examples to illustrate that SEK benefits management and restoration of ecosystems and suggest areas for future research.     

持久性有机污染物在水生食物网中的传递行为

食物网是持久性有机污染物(POPs)在水生生态系统中传递的重要途径,了解其传递行为与机制是POPs生态暴露风险评价的科学基础。从4个方面展开了讨论和分析:(1)食物网主要特征(营养级和食物链长度)与POPs环境行为的关系;(2)POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网中的环境行为;(3)微食物网对POPs环境行为的作用;(4)食物网的变化对POPs环境行为的影响。主要结论如下:(1)已有研究对水生生物中POPs生物放大作用存在较大争议。一般营养级越高,POPs生物富集性越强,但由于各种生态和生理性质的影响,也存在例外情况。食物链长度与POPs生物富集性呈正相关。(2)POPs通过底栖食物网将沉积物中的POPs向上传递,底栖-浮游食物网的耦合提高了高营养级消费者的暴露风险,目前就POPs在底栖食物网中的生物放大性是否大于浮游食物网存在争议。(3)微生物具有较大的比表面积,是吸附POPs的重要载体。另,沉积物中的微生物通过分解有机质,将POPs释放到水柱中。微生物降解也是环境中POPs脱离环境的重要途径。(4)在内、外压力下,食物网结构和功能发生变化,使物质和能量的传递方向和效率发生改变,并与环境理化性质的变化互相耦合,影响POPs的环境行为。当前研究的重点多集中在POPs在浮游食物网,尤其是高营养级浮游食物网中的环境行为,对POPs在底栖及底栖-浮游耦合食物网和微食物网中环境行为的研究相对缺乏。有关POPs在食物网中环境行为的研究多集中在食物网的某个部分,时间尺度较短,缺乏对POPs环境行为动态变化的研究,未来需深入开展多尺度和多角度的POPs在食物网中环境行为的动态变化研究。新型POPs的生产和使用量不断增加,但有关其在食物网中环境行为的相关分析还较为匮乏,需加强研究。     

蚯蚓在生态系统中的作用

蚯蚓能够对许多决定土壤肥力的过程产生重要影响, 被称为“生态系统工程师”。它通过取食、消化、排泄和掘穴等活动在其体内外形成众多的反应圈, 从而对生态系统的生物、化学和物理过程产生影响。蚯蚓在生态系统中既是消费者、分解者, 又是调节者, 它在生态系统中的功能具体表现在: (1) 对土壤中有机质分解和养分循环等关键过程的影响; (2) 对土壤理化性质的影响; (3) 与植物、微生物及其他动物的相互作用。蚯蚓活动及其在生态系统中的功能受蚯蚓生态类群、种群大小、植被、母岩、气候、时间尺度以及土地利用历史的综合控制。蚯蚓外来种入侵与生态系统的关系以及蚯蚓对全球变化的响应和影响是两个值得关注的问题。土壤本身的复杂性, 蚯蚓自然历史和生物地理学知识的缺乏, 野外控制蚯蚓群落方法的滞后等都限制了蚯蚓生态学的发展。其他新技术如研究养分循环的碳氮同位素分析和揭示土壤微结构的图像分析等技术的应用是蚯蚓生态功能研究的迫切需要。