珠海市土壤檢測分析重金屬含量測定中心

珠海市土壤檢測分析重金屬含量測定中心:
外來入侵植物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響已成為入侵生態(tài)學(xué)研究的熱點問題。以我國典型入侵植物水花生（Alternanthera philoxeroides，Ap） 和蘇門白酒草（Conyza sumatrensis，Cs） 為對象，選取撂荒的稻田為試驗樣地，以土著優(yōu)勢物種馬唐（Digitaria sanguinalis，Ds）為參照，通過對入侵植物和土著植物的根際土壤進(jìn)行采樣分析，研究了入侵植物對入侵地土壤特性及土壤碳氮過程的影響。結(jié)果表明，與土著物種Ds 相比，Ap 和Cs 入侵分別使土壤有機質(zhì)含量增加106％和27％，全氮量增加63％和97％，銨態(tài)氮含量增加97％和94％，硝態(tài)氮含量增加71％和243％，微生物量碳增加123％和225％，微生物量氮增加225％和399％，氮凈礦化速率增加2．1 倍和3．8 倍，反硝化速率增加1．0 倍和0．8 倍，酶的活性和硝化速率亦顯著增加；礦化過程中Cs 和Ap 的CO2平均排放速率分別增加2．3 倍和2．6 倍，土壤N2O 的平均排放速率分別增加1．9 倍和2．2 倍。由此可見，入侵植物顯著地改變了入侵地土壤的理化特性，加速了土壤碳氮轉(zhuǎn)化過程，呈現(xiàn)正反饋效應(yīng)。
    生物入侵（biological invasion）已經(jīng)成為全球變化的重要組成部分，被列為三大環(huán)境問題之一，對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。近年來隨著生物入侵研究的不斷深入，入侵植物對入侵區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)過程，尤其是對土壤生態(tài)系統(tǒng)過程的影響得到了廣泛關(guān)注[1]。
    許多研究表明，外來植物入侵除對土壤基本理化性質(zhì)產(chǎn)生顯著影響外[2]，還改變了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能[3-4]，使土壤酶活性發(fā)生顯著變化[5-6]，從而使土壤物質(zhì)循環(huán)受到影響[7]。Hibbard 等[8]研究了植物入侵下土壤礦化速率的變化；Ehrenfeld 等[9]揭示了入侵植物對土壤氨化作用和硝化作用的影響；牛紅榜等[10]發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭入侵改變了與土壤養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的微生物功能群數(shù)量，從而使養(yǎng)分循環(huán)發(fā)生了顯著變化。然而，無論是直接的試驗研究，還是綜述性的整合研究，都很少涉及外來植物入侵對土壤反硝化作用的影響[11-12]。Liao 等[13]在收集整理已有相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，整合分析了外來植物入侵對土壤特性及土壤過程的影響，但由于研究資料的不足，缺少了土壤反硝化速率等指標(biāo)。可見，植物入侵對土壤反硝化速率影響的研究較少，然而作為土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中的一個重要組成部分，土壤反硝化作用是土壤N 損失的主要過程之一。土壤碳氮過程的變化必將會影響到土壤微量氣體CO2 和N2O 的排放，而CO2 和N2O 作為兩種主要的溫室氣體對全球氣候變化影響顯著，因此入侵植物對土壤CO2 和N2O 排放的影響應(yīng)該得到足夠重視。
某重要巖溶地下水源地受到四氯化碳的嚴(yán)重污染，為此采用土柱通風(fēng)試驗?zāi)M土壤氣相抽提（SVE）凈化四氯化碳污染物的過程，對通風(fēng)速率為40 mL·min-1 和70 mL·min-1 兩種條件下土壤四氯化碳的去除過程進(jìn)行了試驗?zāi)M研究。結(jié)果表明，土柱通風(fēng)能有效去除土壤中的四氯化碳污染物，通風(fēng)條件下土壤中四氯化碳的去除過程符合一級反應(yīng)動力學(xué)，土壤中四氯化碳濃度C 的對數(shù)值ln[C/（μg·L-1）]與時間t 呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.95 以上。通風(fēng)速率為40 mL·min-1 的土柱A 各取樣口四氯化碳去除反應(yīng)速率常數(shù)k 值在0.013 2~0.015 5 h-1 之間，通風(fēng)速率為70 mL·min-1 的土柱B 各取樣口k 值在0.017 8~0.022 2 h-1 之間，說明增大通風(fēng)速率能提高土壤中四氯化碳污染物的去除效率。
    某巖溶地下水源地是當(dāng)?shù)氐闹匾r(nóng)灌、飲用水水源地，近年來受上游補給區(qū)農(nóng)藥廠排放含四氯化碳污水的影響，該地區(qū)的土壤及地下水均受到四氯化碳的嚴(yán)重污染。四氯化碳是典型的毒，它能破壞大氣中的臭氧層和對人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、和腎臟造成毒性損害[1-2]。在排污區(qū)，四氯化碳通過土壤下滲補給污染地下水，而在地下水污染的其他區(qū)域地下水中四氯化碳的向上揮發(fā)可導(dǎo)致上覆土壤受到污染。因此，在排污區(qū)及地下水污染區(qū)的上覆土壤均受到不同程度的四氯化碳污染。土壤氣相抽提（soil vapor extraction，SVE）技術(shù)是土壤有機污染修復(fù)的有效方法，其適用范圍較為廣泛。DeVita 等[3]認(rèn)為，對于20 ℃時飽和蒸汽壓大于1 mmHg、亨利常數(shù)大于0.01 的揮發(fā)性有機污染物均可用SVE 有效地去除。四氯化碳20 ℃的飽和蒸汽壓為91.3 mmHg，亨利常數(shù)為0.78[4-5]，因此可考慮用SVE 技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。本文采用土柱通風(fēng)試驗?zāi)MSVE，分析通風(fēng)速率對通風(fēng)條件下四氯化碳在土壤中的去除過程及動力學(xué)特性的影響。